Итоги опорного бурения
П.К. ИВАНЧУК
Идея применения опорного бурения как метода для выявления еще неизвестных зон нефтегазонакопления имеет свою историю. Впервые она была осуществлена на территории Урало-Волжских районов. По инициативе академика И.М. Губкина в 30-х годах был намечен ряд пунктов для бурения структурных скважин, имевших все черты опорных. Первые скважины закладывались на обширной территории Урало-Волжской провинции: Чердынь, Соликамск, Кизел, Красноуфимск, Кишерть, Ишимбаево, Красноусольск, Каировка, Джуса, Красноярка, Сызрань, Бугуруслан, Туймазы, Тепловка и др. Многие из этих скважин заложены на участках, четко выраженных в структурном отношении. Они способствовали открытию новых нефтяных месторождений в пределах Урало-Волжской провинции и ускорили создание новой нефтяной базы на востоке страны.
Вопрос о необходимости заложения структурных скважин вновь был поставлен академиком И.М. Губкиным в 1936 г. для разведки центральных районов Русской платформы (Подмосковья), а в 1940 г. был составлен план бурения структурных и опорных скважин на территории всей Русской платформы. Однако война задержала его осуществление.
В начале 1947 г. В.М. Сенюковым был поднят вопрос, поддержанный рядом геологов, о необходимости применения опорного бурения в широком масштабе как метода познания глубинной геологии для подготовки резервных запасов нефти и газа.
Правительство СССР рассмотрело это предложение, признало его важным, и с той поры опорное бурение стало неотъемлемой частью государственного плана изучения геологического строения недр нашей страны.
Были поставлены следующие основные задачи опорного бурения:
а) выяснение геологического строения районов, еще не изученных бурением;
б) изучение закономерностей пространственного распределения благоприятных в отношении нефтегазоносности фаций;
в) познание закономерностей в распределении крупных структурных элементов изучаемой территории;
г) изучение поверхности докембрийского кристаллического или палеозойского основания платформенных областей и взаимосвязи его рельефа со структурами вышезалегающего комплекса осадочных пород.
Осуществление намеченных правительством задач создавало широкие возможности для геологических, гидрогеологических, геофизических и геохимических исследований.
Всестороннее комплексное изучение геологических материалов, получаемых в процессе опорного бурения, должно было уточнить представление геологов о стратиграфии изучаемых территорий, площадной характеристике изменения мощностей отложений, открыть закономерности в развитии благоприятных в нефтеносном отношении фаций, а также в расположении структурных элементов земной коры и их взаимоотношений.
Министерство нефтяной промышленности СССР, Министерство геологии и охраны недр, Главгазтоппром, придавая огромное значение опорному бурению, в 1948-1949 гг. предприняли ряд действенных мероприятий по внеочередному обеспечению работ по бурению опорных скважин необходимым оборудованием, материалами и транспортом. Одновременно принимались меры по улучшению качества колонковых долот, обеспечивающих максимальный отбор керна.
Опорное бурение, применяющееся на территории СССР в течение 10 лет, в значительной степени себя оправдало как один из передовых методов выяснения перспектив нефтегазоносности. В результате этого бурения получены новые данные, имеющие большое научное значение для понимания геологического строения ряда районов нашей страны.
Эти данные обогатили наши познания в области стратиграфии ряда районов, внесли много нового в понимание тектоники страны; они повысили наши возможности для более точного воссоздания палеотектоники и тем самым прямо и косвенно способствовали решению основной задачи - оценки перспектив нефтегазоносности областей. В отдельных районах опорное бурение позволило открыть новые или более глубоко залегающие нефтяные горизонты. Так была установлена нефтеносность в следующих скважинах: Керлеутской - более глубокие горизонты вскрытого разреза (Крым), Северо-Мылвинской, Мутно-Материковой (Коми АССР), Небитдагской - более глубоко залегающие нефтяные горизонты (Туркменская ССР), Байтуганской, Ульяновской, Мелекесской (Урало-Волжская область), Арчединской, Петровско-Купольной (Украинская ССР), Колпашевской (Томская область), Мозырской (Белорусская ССР) и др.
В ряде скважин установлено наличие газа: в Намской (Якутская АССР), Быстрянской (Хакасская АССР), Березовской (Тюменьская область), Калужской (Краснодарский край), Новостепановской (Таврическая область).
Шесть скважин встретили залежи соли: Котласская (Архангельская область), Мозырская и Кореневская (Белорусская ССР), Аванская (Армянская ССР), Бельская, Жигаловская (Иркутская область).
Пять скважин вскрыли воды бальнеологического значения: Олеско (Украинская ССР), Наманганская (Узбекская ССР), Сочи-Мацеста, Старорусская, Нагутская.
Колпашевская опорная скважина в Томской области открыла богатые залежи железа.
В результате опорного бурения выяснены основные черты строения северо-запада и центральных областей СССР, юга Белорусской ССР, предгорной части Карпат, Преддобруджинского прогиба, Степного Крыма, Азово-Кубанской низменности, Ставрополья (Кавказского), Терско-Манычской депрессии в ее наиболее широкой части, Ферганской, Зайсанской и Прибайкальской впадин. В значительной мере освещено строение Тимано-Печорской депрессии, Западно-Сибирской низменности, Днепровско-Донецкой и Лено-Вилюйской впадин, районов Поти и Муганских степей (Закавказье).
Опорное бурение в пределах восточного склона Тимано-Печорской депрессии осуществлялось в четырех пунктах. Оно способствовало расширению и уточнению нефтепоисковых работ в юго-восточном направлении от Ухтинского и к северу от Печорского нефтепромысловых районов.
Данные, полученные при бурении скважины Северная Мылва, подтвердили значительную перспективность юго-восточного направления (признаки нефтегазоносности в турнейских и этреньских отложениях карбона), увеличение мощностей этих отложений и улучшение коллекторских свойств разреза. Полученные в последнее время благоприятные результаты бурения в близрасположенном Джебольском районе значительно повышают перспективность юго-востока региона.
Скважина Мутный Материк установила признаки нефтегазоносности во франских отложениях девона, общий подъем структуры Печорской гряды и приближение пород среднего палеозоя к поверхности по мере продвижения к северу.
Значительный объем опорного бурения был сосредоточен в пределах Русской платформы и прилежащих к ней районов (Прибалтийская впадина, Белорусский выступ, Предуральский прогиб).
В результате проведения 10 скважин в пределах Прибалтики и районах северо-запада СССР было значительно освещено тектоническое строение отмеченных площадей. Расширилось представление также и о разрезах нижнего палеозоя: кембрия, синия (рифея). Последний прослежен на всей площади северо-запада со значительным распространением этих осадков в восточном и северо-восточном направлениях. Одновременно была выявлена наибольшая перспективность ордовикских отложений на юге и юго-западе Прибалтики в пределах Латвийского прогиба и Польско-Литовской синеклизы (находки окисленной нефти в верхах ордовика в Вильнюсской скважине и наличие высокометаморфизованных битумов нефтяного ряда в нижней части ордовика в Калининградской скважине).
В центральных районах Русской платформы, где было сосредоточено максимальное количество опорных скважин (29), получено много новых данных, изменяющих существующее представление о стратиграфии и тектонике этих районов и уточняющих перспективы их нефтеносности; установлен сложно-расчлененный рельеф кристаллического фундамента, подстилающего осадочные толщи, слагающие эту часть Русской платформы.
В процессе опорного бурения в рельефе докембрийского фундамента были выявлены крупный Токмовский выступ и в последнее время значительное приближение фундамента к поверхности земли у Воротилова (район г. Горький). Уточнены границы Средне-Русской (Московской) и вновь установленной Рязано-Саратовской впадин; получены более точные сведения о расположении и направлении тектонических зон второго порядка. Полученные данные позволили разработать классификацию морфологических элементов фундамента. На большей части территории центральных районов установлены нижнепалеозойские отложения, представленные валдайским и балтийским комплексами. Они получили широкое распространение, которое на востоке ограничивается выступом фундамента, протягивающимся от Токмова на Котельнич, а на юге - Воронежским массивом.
В Волго-Уральской нефтеносной области было пробурено 14 опорных скважин. Эти скважины расширили площадь для постановки поисковых и разведочных работ на нефть и газ в палеозое и отметили также одновременное увеличение мощности этих отложений к югу от Самарской Луки и Бугуруслана.
Опорное бурение несколько расширило геологическое представление о нефтеносности ряда районов, особенно отложений каменноугольной системы. Так, в скважине Карлы (Башкирская АССР) в угленосной свите были встречены нефтеносные песчаники. В Байтуганском районе (Чкаловская область) установлен ряд нефтеносных горизонтов в среднем и нижнем карбоне. В опорной скважине Пилюгино (Чкаловская область) отмечены нефтепроявления в турнейском ярусе карбона. В Бузулукской опорной скважине обнаружены примазки жидкой и окисленной нефти в породах намюра - визе. В этих же отложениях встречались нефтепроявления в Пугачевской скважине (Саратовская область). Мелекесской скважиной обнаружены нефтепроявления в башкирском ярусе.
В Арчединском районе опорным бурением совместно с разведочным установлены значительные перспективы Сталинградской области.
В Белорусской ССР опорными скважинами совместно с разведочными установлена промышленная нефтеносность девонских отложений и вскрыты залежи соли, в том числе и калийные.
Бурением определено дальнейшее направление геолого-поисковых и разведочных работ, сосредоточенных в настоящее время в пределах Полесской депрессии. Однако объем бурения оказался недостаточным для решения вопросов тектонического строения. Установленное сложное строение кристаллического фундамента детализировано недостаточно, а вопросы связи Днепровско-Донецкой и Полесской впадин и их самостоятельности продолжают оставаться спорными.
Опорное бурение в пределах западных областей Украинской ССР проводилось в незначительном объеме (четыре скважины). Наиболее интересными оказались две из них: Стрыйская и Рава-Русская. Они вскрыли юрские отложения, слагающие Предкелецко-Сандомирский прогиб. Полученные данные явились новым доказательством существования погруженного вала, связывающего Добруджу и Келецко-Сандомирскую гряду, осевая зона которой располагается под флишевыми Карпатами.
Пять опорных скважин, заложенных на территории восточных областей Украинской ССР, дали ряд новых данных, уточняющих геологическое строение Днепровско-Донецкой впадины. Одна из них, Петрово-Купольная, расположенная в области северо-западного погружения Донецкого кряжа, указала на возможность сохранения жидкой нефти в отложениях палеозоя (средний карбон).
В Прикаспийской низменности новые данные для решения вопросов направления дальнейших геолого-поисковых и разведочных работ из пробуренных семи скважин дали юго-западная - Астраханская и две юго-восточные - Тугаракчанская и Южно-Эмбенская.
При помощи этих данных было намечено направление для развертывания разведочных работ на мезозойские и палеозойские отложения в пределах Южно-Эмбенского поднятия, имеющего в верхних частях разреза палеозоя и мезокайнозоя платформенное строение.
В результате получения материалов по шести опорным скважинам совершенно по-новому стало выглядеть геологическое строение Азово-Кубанской низменности.
Оказалось, что комплекс третичных верхнемеловых и нижнемеловых образований с угловым несогласием перекрывает отложения палеозоя (карбона). Северная и южная части низменности являются наиболее погруженными. В результате проведенного бурения составлена общая схема тектонического строения низменности.
В центральной части низменности установлено развитие структур третьего порядка. На брахиантиклинали, выявленной в районе Ново-Минской опорной скважины (Каневский район), в двух скважинах получены газовые фонтаны с конденсатом бензина.
В скважине у ст. Калужская, заложенной на северном крыле (моноклинали) Кавказа, установлено широкое развитие песчанистых отложений в майкопской свите на значительном расстоянии от Кавказского хребта и из олигоцена получен промышленный газ с конденсатом бензина. Эта скважина указала на развитие структур к северу от уже известных нефтепромысловых районов.
Особенно много нового дало бурение 29 опорных скважин в Западно-Сибирской низменности, начатое в 1949 г. Оно коренным образом изменило представление о глубинах залегания фундамента, о составе и строении отложений осадочного чехла. Разрез пород низменности имеет двухъярусное, а в ряде мест трехъярусное строение. В составе мезокайнозоя установлено присутствие почти всех образований юры, мела, палеогена и частично неогена при общей мощности их свыше 3500 м. Правда, расчленение разреза в силу недостаточной палеонтологической изученности, а иногда и непостоянства фациальных условий носит порой условный характер. В пределах низменности установлено развитие морских, прибрежно-морских, лагунных и континентальных фаций. Собранный материал позволил составить единую схему стратификации отложений Западной Сибири.
В значительной мере уточнено тектоническое строение низменности, оказавшееся достаточно сложным. На основании данных опорного бурения, геофизических и других исследований построены тектонические схемы фундамента и мезокайнозойского чехла.
По всей территории низменности в опорных и разведочных скважинах отмечалось присутствие растворенных в воде горючих газов, содержащих до 95-98% метана. Отмеченный признак имеет региональное значение и расценивается как положительный фактор при оценке перспектив нефтегазоносности Западной Сибири. В ряде скважин (Колпашевская, Максимкин Яр и др.) в газах отмечено также присутствие тяжелых углеводородов (до 3,5%).
Опорное бурение дало конкретные результаты, освещающие перспективы Сибири. В северо-западной части низменности геофизическими работами и разведочным бурением прослеживается довольно протяженный (на 35 км) Березовский вал, состоящий из отдельных пологих поднятий. Фонтан горючего газа с дебитом до 1 000 000 м3 с конденсатом бензина из отложений нижнего мела, полученный в опорной скважине, повлек за собой широкое развитие в районе Березова разведочного бурения.
Интересные данные получены в Колпашевской опорной скважине (Томская область), вскрывшей сильно минерализованные пластовые воды с пленкой густой нефти. В последнее время в Александровском районе, расположенном вблизи Колпашева, разведочной скважиной вскрыт благоприятный в нефтегазоносном отношении разрез юрских пород. В юго-восточной части низменности, в Южно-Минусинской котловине, в Быстрянской опорной скважине были получены газ из отложений среднего девона с дебитом в 140 тыс. м3 и небольшое количество нефти из фаменских образований.
Одновременно проведенное бурение установило бесперспективность мезо- кайнозойских отложений южной части низменности.
Опорное бурение в Якутской АССР (пять скважин) позволило положительно оценить ее перспективы газоносности. Особенно значительными оказались перспективы мезозойских отложений Лено-Вилюйской впадины. В пределах этой впадины каждая из заложенных опорных скважин указывала на возможную нефтегазоносность юрских отложений. Так, Вилюйская скважина при испытании пород юрского возраста дала эмульсию нефти и воды; при испытании Намской скважины из тех же отложений получен горючий газ с суточным дебитом 3000 м3; бурящаяся в настоящее время Бахынайская скважина проявляет себя периодическими выбросами газа; наконец, заложенная в наиболее благоприятных условиях Усть-Вилюйская разведочная скважина вскрыла залежь горючего газа с конденсатом бензина.
Перспективным следует считать также северный склон Алданского массива, тяготеющий к Прибайкальскому краевому прогибу. В пределах массива в Нижне-Амгинской и Наманинской опорных скважинах получены данные о нефтепроявлениях, и сам разрез пород следует считать благоприятным.
Перечислить все результаты опорного бурения в небольшой статье невозможно. Поэтому выше были приведены лишь наиболее интересные данные.
В некоторых районах опорное бурение не дало положительных результатов, если не считать новых данных по стратиграфии. Однако эти скважины сыграли определенную и важную роль, так как они установили бесперспективность недр изучаемого района и указали на нецелесообразность постановки на его территории разведочных работ (впадины Прибайкалья, некоторые районы Грузии и др.).
Материалы опорного бурения позволили ВНИГРИ совместно с другими организациями провести унификацию стратиграфического разреза нефтеносных свит Русской платформы (пермь, карбон, девон), а также и более древних свит палеозоя. Материал, собранный в результате опорного бурения, дал возможность составить литолого-фациальные карты палеозоя и мезозоя Русской платформы. В итоге становится возможным издание очерков, освещающих геологическое строение большинства районов, где заложены опорные скважины.
Определение направления поисково-разведочных работ в районах, не изученных бурением, является основной задачей опорного бурения.
Можно сделать выводы, что опорное бурение успешно справилось с решением такой задачи. В результате его появились новые нефтегазоносные районы: Сталинградский, Южно-Тиманский, Белорусский, Березовский, Лено-Вилюйский. Оно придало уверенность продвижению разведки в Днепровско-Донецкую впадину, в районы северо-западного Предкавказья, примыкающие к Большому Кавказу и Азово-Кубанской низменности; опорное бурение указывает путь для разворота поисково-разведочных работ в Колпашевско-Александровском (Западная Сибирь), Южно-Эмбенском, Приастраханском, Северо-Печорском, Мылво-Джебольском районах и в южной и юго-западных частях Чкаловской области.
Объем проведенных за эти годы буровых работ значителен. Пройденный метраж измеряется почти в 345 тыс. м. Наивысшего предела по метражу опорное бурение достигло в 1951 г. (65 342 м), после чего оно стало падать.
За прошедшие 10 лет было начато бурение 179 скважин, которые распределялись по районам следующим образом: северные районы РСФСР - 8, северо-западные районы СССР - 10; центральные области РСФСР (в пределах Русской платформы) - 29; Урало-Волжские районы (право- и левобережье Волги) - 14; Прикаспийская низменность - 7: Белорусская ССР - 5; Украинская ССР- 14 (в том числе Крым - 3); Молдавская ССР - 4; Северный Кавказ-15; Закавказье - 15; Среднеазиатские республики - 10; Западно-Сибирская низменность - 29; Восточная Сибирь – 8; Якутская АССР - 5; прочие районы - 6.
В процессе проведения опорного бурения геологам и разведчикам приходится сталкиваться со многими трудностями и недочетами, устранению которых как в центре, так и на местах не уделяется должного внимания. Приказы Министерств нефтяной промышленности и геологии, изданные в 1947- 1949 гг., о создании преимущественных условий буровым бригадам, осваивающим новые районы, о первоочередном снабжении опорных скважин оборудованием, инструментом и материалами, об обязательности пуска опорных скважин после полного их обеспечения всем необходимым преданы забвению.
Во многих пунктах бурение опорных скважин осуществляется станками устарелой конструкции со значительным процентом изношенности (Заярская, Мироновская скважины и др.), часто мощности станков не обеспечивают вскрытия проектных горизонтов и не позволяют решить поставленную-геологическую задачу (Ханты-Мансийская, Покурская и др.).
Имеют место длительные простои из-за задержки подвоза бурильных труб, обсадных колонн, цемента, кабеля и др. Иногда бурение скважин начинается с неполным комплектом бурильного инструмента. Во многих случаях из-за этих причин скважины, проводимые в Сибири, по достижению глубины, превышающей 2000 м, становятся аварийными или безнадежными в техническом отношении.
Все перечисленное снижает роль опорного бурения, ведет к затяжке технологического процесса и удорожает стоимость буровых работ.
Неудовлетворительно производится испытание опорных скважин. Процесс опробовательских работ проходит затяжными темпами, предприятия довольно. часто не обладают необходимыми для этих работ аппаратурой и материалами. Так, можно привести ряд. примеров затяжных опробовательских работ: скважина Быстрянская, заложенная в 1949 г., находится в испытании с августа 1956 г., Белогорская - с июля 1956 г., Борисовская - с января 1956 г.
Низким является выход керна, так и не доведенный до нормы в 60%, установленной для опорного бурения. Выход керна обычно колеблется в пределах 30-45%.
Всестороннее комплексное исследование геологических материалов сопровождается также рядом недочетов. Обработка материалов опорного бурения порой производится без достаточной увязки и содружества в работе между руководителем темы и сотрудниками лабораторий, а иногда она превращается в обычную определительскую работу. Имеет место составление неполноценных и недостаточно качественных отчетов (Крым, Азербайджан, Ставрополь - Кавказский, Восточная Сибирь и др.). Отстает геофизическая обработка материалов опорного бурения (Новосибирск).
В ряде районов, геологически изученных недостаточно, требуется постановка опорного бурения. К таким районам прежде всего относится северная часть Западно-Сибирской низменности, а также территории Среднеазиатских республик. Это особенно важно, так как освоение этих районов опорным бурением сильно отстает. Некоторые опорные скважины, заложение которых намечено было в 1952-1953 гг. на севере Западно-Сибирской низменности, до сих пор не начаты бурением.
На территории Европейской части СССР также остались еще участки, заслуживающие постановки опорного бурения. К ним следует отнести участок, расположенный между Донбассом и Сталинградским нефтяным районом, районы Тимано-Печорской депрессии, южную часть Советских Карпат (Буковина). В свете последних данных заложение опорных скважин в Буковине заслуживает особого внимания.
Оправдавшее себя опорное бурение следует продолжать и в дальнейшем.
Особые требования к опорному бурению, трудности его освоения выдвигают необходимость обсуждения организационных вопросов, связанных с его проведением. В частности, учитывая, что руководство опорным бурением находится в настоящее время на местах (в областях и республиках), а вопросы, связанные с постановкой и обобщением его результатов, требуют научно обоснованного подхода, следует вновь организовать при Министерстве геологии и охраны недр Совет по опорному бурению.
Крайне необходимо обеспечить первоочередное снабжение опорных скважин высококачественным оборудованием, инструментом и материалами.
Для достижения высокого качества научной обработки материалов опорного бурения следует сосредоточить его изучение в одном-двух геолого-разведочных и одном геофизическом институтах.
Важно также повысить заинтересованность буровых бригад в отборе керна, руководителей бурения - в улучшении технологического процесса проведения опорных скважин и в качественном завершении их, а научных работников - в срочном и качественном изучении материалов опорного бурения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иванчук П.К Развитие идей И.М. Губкина в опорном бурении. Сб. памяти акад. И. М. Губкина. Изд. АН СССР, 1951.
2. К геологии центральных областей Русской платформы. (Предварительные итоги научной обработки материалов опорного бурения.) Труды ВНИИГАЗ, 1951.
3. Очерки по геологии СССР (по материалам опорного бурения), т. 1 и 2. Труды ВНИГРИ, вып. 96, 1956; вып. 101, 1957.
4. Щерик Е.А. Новый газонефтяной район западного Предкавказья. Геология нефти, 1957, № 2.
ВНИГРИ