В обеспечении минерально-сырьевой базы нефтяной и газовой промышленности, повышении экономической эффективности поисково-разведочных работ и качества подготовки запасов нефти и газа геофизические методы играют важную роль.

Одна из главных задач геофизических работ - подготовка к поисково-разведочному бурению достаточного фонда структур, число и качество которых определяют состояние прогнозных и перспективных запасов нефти и газа.

Выполняя задачи, поставленные Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы, Мингео СССР провело ряд организационных и технических мероприятий с целью более широкого применения прогрессивных геофизических исследований на всех стадиях геологоразведочного производства. Их объем в денежном выражении в целом по стране сравнительно с девятой пятилеткой вырос в 1,8 раза, а в основных нефтегазоперспективных районах еще больше: Западная Сибирь - в 3,2, Восточная Сибирь - в 2,1, Тимано-Печорская провинция - в 2,6 раза. Удельный вес геофизических исследований в общем объеме геологоразведочных работ на нефть и газ составил 27,4 % против 23 % в девятой пятилетке.

Высокие темпы развития геофизических работ намечены на одиннадцатую пятилетку и на период до 1990 г., поэтому важно проанализировать имеющиеся достижения и возникшие проблемы для определения основных направлений их научного и практического решения в ближайшие годы.

Развитие геофизических работ в десятой пятилетке шло в основном по пути коренного качественного их изменения и увеличения физических объемов, выполняемых при помощи новой аппаратуры высокого разрешения и новых методик.

Для регионального изучения территории СССР широко применялся метод глубинного сейсмического зондироваия с использованием промышленных взрывов большой мощности и землетрясений в комплексе с грави- и магниторазведкой повышенной точности. Объемы региональных работ в основных нефтегазоперспективных провинциях возросли с 15 % в начале десятой пятилетки до 20 % в 1980 г., что позволило расширить этот весьма важный этап исследований и перейти на новый качественный уровень благодаря использованию более эффективных методик и аппаратуры.

Важным результатом региональных работ в Восточной Сибири явилось открытие новых нефтегазоносных районов в южной части Тунгусской синеклизы (Ванаварский свод) и на северо-восточном борту Саяно-Енисейской синеклизы; в Прикаспии - новых зон осадконакопления в подсолевых отложениях на северном (Карачаганакская) и юго-восточном (Тортайская) бортах, в Туркмении - выявление и изучение крупной Даулетабад-Донмезской зоны газонакопления.

В Западной Сибири и других районах начато изучение пород доюрского перспективного комплекса, нефтегазоносность которых доказана в Нюрольской впадине.

В Тимано-Печорской провинции уточнено строение ее северной части (вал Гамбурцева, Верхнеадзьвинская впадина и др.), установлена значительная изменчивость мощности и стратиграфической полноты девонских перспективных отложений, а также выявлены зоны развития рифов, что открывает новые направления для поиска месторождений нефти и газа в этом районе.

Существенным недостатком региональных работ является невыполнение планов опорного и параметрического бурения. Это затрудняло интерпретацию геофизических материалов и оценку перспективности новых стратиграфических комплексов пород.

Проведение региональных и рекогносцировочных работ позволило улучшить опоискование территорий, и, как следствие, обнаруживать и вводить в фонд выявленных объектов ежегодно до 460 структур, что создавало хорошие предпосылки для обеспечения последующей стадии - детальной их подготовки.

При поисках и подготовке структур к глубокому бурению осуществлен повсеместный переход к производству сейсморазведочных работ MOB высокоточным методом ОГТ, а также начато широкое применение прямых геофизических методов для оценки их эффективности.

Более высокими темпами внедрялась прогрессивная цифровая регистрация, ее удельный вес в сейсморазведке возрос с 5,5 % в 1976 г. до 23 % в 1980 г. Это позволило решать принципиально новые геологические задачи на всех стадиях геологоразведочных работ.

Продолжалось оснащение геофизических организаций невзрывными источниками возбуждения упругих колебаний, их удельный вес вырос с 0,7 % в 1976 г. до 10 % в 1980 г. Характерной особенностью этого периода является также широкое использование новых прогрессивных методов, таких как ЗСБЗ в электроразведке, высокоточной гравиразведки, аэромагниторазведки и др.

Значительное развитие получили методы обработки геофизической информации на ЭВМ. Если в 1970 г. их общая мощность составила 8 млн. опер/с, то к 1980 г. она достигла 40 млн. опер/с, что позволило получать качественно новые геологические материалы во всех районах развития поисковых и разведочных работ.

Внедрение указаных достижений дало возможность существенно увеличить глубинность исследований и повысить качество картирования нефтегазоперспективных структур.

По данным ВНИГНИ, качество картирования структур геофизическими методами характеризуется показателями, приведенными в таблице.

Среднеквадратическая погрешность структурных построений по сейсмическим данным по большинству объектов составляет ±20-40 м, возрастая в зонах со сложными сейсмогеологическими условиями до ± 50-100 м и более.

Реализация научных и технических достижений в геофизике позволила в десятой пятилетке почти полностью отказаться от использования структурно-поискового бурения для подготовки структур и обеспечить их изучение геофизическими методами с последующей передачей в глубокое бурение. Доля подготовки структур методами геофизики за 1976-1980 гг. составила 93 %.

Получена уверенная информация о строении глубокозалегающих палеозойских отложений в Западной Сибири, девонских и додевонских в Тимано-Печорской провинции, подсолевых палеозойских в Прикаспийской впадине, нижнекаменноугольных и девонских в Днепровско-Донецкой впадине, а также начато картирование рифогенных структур в районах Средней Азии, Прикаспии, Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и Оренбургской области.

В десятой пятилетке впервые была начата подготовка литологически экранированных ловушек нефти и газа в отложениях неокома Западной Сибири, плиоцена Западной Туркмении, в карбонатных подсолевых толщах Прикаспийской впадины, а также изучение нефтегазоперспективных объектов типа “залежь” в Восточной и Западной Сибири и в Белоруссии. Это принципиально важно, так как открываются новые возможности обнаружения месторождений, в том числе и значительных по запасам.

Несмотря на имеющиеся организационные, методические и технические достижения, а также достаточно большое количество выявленных структур, во многих районах еще остро ощущается нехватка подготовленных структур или затруднен их выбор для более эффективного размещения планируемых объектов разведочного бурения. Имеются случаи значительных расхождений в стратификации и глубинах залегания основных отражающих границ (Украина), в определении конфигурации, площади и амплитуды структур (Западная Сибирь), в местоположении вершин рифовых тел и их контуров (Узбекистан) и др. Это вызвано прежде всего отсутствием данных о скоростях распространения упругих волн по разрезам параметрических скважин, расположенных непосредственно на подготавливаемых структурах, а также недостаточно разрешенной записью и сложностью волнового поля.

Анализ тенденций изменения условий проведения геофизических исследований на нефть и газ, развития методики и техники работ, степени использования конечных результатов за последние 10 лет показывает, что им присущи следующие характерные черты:

• значительное увеличение глубин залегания нефтегазоперспективных объектов и усложнение геолого-геофизических условий их изучения ( рис. 1 );
• расширение географии районов проведения нефтегазопоисковых работ и круга задач, решаемых геофизическими методами;
• повышение требований к разрешающей способности методов разведочной геофизики и, как следствие, широкое использование новых прогрессивных методов и аппаратуры;
• более тщательный, научно обоснованный выбор направлений геофизических работ в основных регионах;
• улучшение использования резервного фонда выявленных и подготовленных структур, а также прогнозных рекомендаций по объектам группы АТЗ.

Учитывая эти тенденции, основными направлениями поисков и разведки нефтегазоперспективных объектов на последующие годы будут являться:

• вовлечение в разведку наряду скрупными средних и даже мелких по площади сложно построенных антиклинальных структур;
• поиск и подготовка малоамплитудных поднятий как в старых опоискованных районах, так и на вновь разведуемых территориях;
• выявление и детальное изучение неантиклинальных ловушек различного типа во всех районах.

Эти задачи предстоит решать в условиях возросших глубин исследования и в новых стратиграфических комплексах.

Расширение географии нефтегазопоисковых работ, интенсивное освоение новых районов, имеющих сложные климатические и геолого-геофизические условия, будет характерно для одиннадцатой пятилетки и на более дальний период. Это в первую очередь относится к Восточной Сибири, Дальнему Востоку и частично Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции.

Изучение сложно построенных комплексов необходимо вести на основе дальнейшего развития и совершенствования аппаратурных, технических средств и методического обеспечения геофизических способов и в первую очередь сейсморазведки.

Научно-техническое состояние сейсморазведки и перспективы ее развития определяются тремя основными чертами: уровнем полевой аппаратуры и оборудования, методикой полевых наблюдений, характером программно-аппаратурного и методического обеспечения обработки и интерпретации сейсморазведочных материалов ( рис.2 ).

В настоящее время в сейсморазведке в основном используются продольные волны, что прежде всего связано с относительной простотой их возбуждения и регистрации. Вместе с тем несомненный интерес представляют и другие типы волн.

Теоретические и экспериментальные исследования, начатые более 20 лет назад, завершились созданием достаточно эффективных способов возбуждения и регистрации поперечных волн заданной поляризации. К настоящему времени хорошо изучены особенности динамических и кинематических характеристик сдвиговых волн и на базе этого созданы модификации сейсморазведки, основанные на регистрации поперечных и обменных отраженных волн.

Использование продольных и поперечных волн в сейсморазведке по существу реализует скалярный подход при анализе волнового поля. В настоящее время эти работы вышли из стадии опытного опробования и требуют более широкого промышленного эксперимента.

Для принципиального решения вопроса повышения эффективности сейсморазведки предложен новый метод, названный поляризационным, который основан на векторном анализе волнового поля с использованием всех его параметров, включая поляризацию. В настоящее время метод находится в стадии опытного опробования.

Применение поляризационного метода целесообразно для прогнозирования геологического разреза путем совместной обработки волн разных типов, а также для решения структурных задач в сложно построенных районах с использованием волн различных типов на основе широкого комбинирования пространственных систем наблюдений.

Перспективным направлением является сейсморазведка повышенного разрешения. Начаты работы, которые в настоящее время находятся в стадии научных исследований. Предстоит разработать теорию и методику разделения составляющих широкополосного спектра, создать специальную приемную и регистрирующую аппаратуру, обеспечивающую регистрацию колебаний в широком диапазоне частот, а также разработать комплекс программ цифровой обработки получаемой информации.

Найдет более широкое применение и метод пространственной сейсморазведки в модификации “широкого профиля”, обеспечивающий учет бокового сейсмического сноса, а в модификации площадных наблюдений - получение объемных изображений среды.

Организациями Мингео СССР и АН СССР разработана широкая программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских изысканий по объемной сейсморазведке, которой предусмотрены: проведение теоретических и численных исследований обратных динамических задач теории распространения волн и задачи визуализации волновых полей для трехмерных неоднородных сред; разработка методики полевых пространственных наблюдений МОГТ; создание комплекса программ и разработка методики интерпретации площадных сейсмических наблюдений с целью визуализации объемных полей, подавления помех и решения обратных динамических задач.

Принципиально важно обеспечить дальнейшее развитие скважинных сейсмических исследований, с помощью которых помимо стратиграфической привязки отражающих горизонтов и изучения поля во внутренних точках среды можно решать сложные структурные задачи по уточнению конфигурации локальных поднятий, оконтуриванию рифогенных структур, выявлению малоамплитудных тектонических нарушений. Практика показывает целесообразность повсеместного проведения скважинных сейсмических исследований в процессе глубокого поискового и разведочного бурения; это позволяет реализовать пространственное изучение скоростных параметров разреза и уточнять геометрию пластов в околоскважинном пространстве.

Большие перспективы повышения эффективности поисков нефти и газа геофизическими методами связаны с дальнейшим внедрением прямых методов обнаружения залежей нефти и газа. В настоящее время накоплен достаточный объем материалов, позволяющих сформулировать единые физико-теоретические представления о совокупности физических и геохимических процессов на региональном и локальном уровнях, которые приводят к скоплению в геологическом разрезе УВ и к образованию аномальных эффектов.

Результаты проверки бурением прогноза нефтегазоносности по данным прямых методов свидетельствуют о достаточно высокой эффективности их использования при поисках месторождений нефти и газа и уточнении параметров залежи (Непский свод и др.). Дальнейший прогресс в этом направлении связан с разработкой технологических комплексов для измерения параметров геофизических полей на различных гипсометричесих уровнях в наземном и скважинном вариантах и созданием высокоэффективной системы специальной обработки и интерпретации геофизических данных применительно к решению различных нефтегазопоисковых задач. Развитие работ по прогнозированию геологического разреза в целом будет способствовать повышению достоверности прямого обнаружения залежей нефти и газа геофизическими методами как частной задачи общего его изучения.

В комплексе геофизических работ на нефть и газ широко применялись также методы электроразведки. Для структурных исследований использовались методы, базирующиеся на измерении искусственно создаваемых переменных электромагнитных полей (ЗСБЗ, ВП и др.). В последние годы геологические задачи, решаемые электроразведкой, стали смещаться в область задач разномасштабного картирования литолого-фациальных неоднородностей исследуемой среды, проявляющихся в виде горизонтальных неоднородностей геологического разреза по электрическим свойствам.

В комплексе с другими методами полевой и скважинной геофизики, а также самостоятельно электроразведка будет использоваться для решения следующих задач:

• картирования коллекторов в подсолевых и подтрапповых отложениях;
• поиска рифовых тел больших и средних размеров;
• прослеживания контуров ВГК, ВНК на месторождениях различного типа.

Успешное решение вышеперечисленных весьма сложных нефтегазопоисковых задач невозможно без комплексирования геофизических методов с бурением. Это условие будет определяющим на ближайшую перспективу.

В рамках общего геологоразведочного процесса методы разведочной и промысловой геофизики призваны обеспечить подготовку необходимого количества нефтегазоперспективных структур, а следовательно, и перспективных запасов нефти и газа в условиях ограниченности новых высокоперспективных территорий и быстрого роста геолого-геофизической изученности недр. Поэтому научно обоснованные геологические направления для геофизических исследований, а также правильное использование фонда подготовленных структур имеют решающее значение для повышения эффективности геологоразведочных работ в целом.

В последние пять лет ежегодно готовится 230-240 структур, в бурение вводится 200-220 структур, а

Таким образом, в ряде районов имеет место отвлечение геофизических мощностей на подготовку объектов, которые замораживаются на долгие годы.

Имеются случаи списания структур без должного анализа имеющихся материалов.

По данным ВНИГНИ, при рассмотрении 900 объектов, подготовленных к глубокому бурению на 1/1 1979 г., а также ранее выведенных из фонда, предложено исключить 72 структуры, но включить дополнительно из ранее списанных структур 20 объектов. В результате пересчета запасов по 324 структурам суммарные извлекаемые запасы по категории С₂ даже возросли по сравнению с данными баланса на 1/1 1978 г.

Этот пример свидетельствует о необходимости более внимательного подхода к списанию перспективных объектов, осуществлять которое надо лишь в крайних случаях, исходя из прогнозных оценок территории и их размеров. Целесообразно ввести также градацию степени перспективности подготовленных структур для различных районов и вести учет их в фонде по этим кондициям.

Научный прогноз и обоснование направлений геолого-геофизических исследований имеют весьма важное значение для эффективности геологоразведочных работ в целом, так как они служат основой стратегического планирования поисков и разведки. В этой области имеются еще значительные резервы. Это прежде всего правильное определение перспективности района или площади, где предполагается развитие геофизических работ. Наглядным показателем эффективности этого выбора является принадлежность подготовленных структур, находящихся в резервном фонде, к различным по перспективности геолого-тектоническим районам и зонам, характеризующимся определенными значениями коэффициента успешности открытия месторождений нефти или газа (К_Уд). По этому коэффициенту распределение фонда подготовленных и резервных структур в различные периоды выглядит следующим образом (табл).

Итак, улучшение научного прогноза перспективных направлений развития геофизических исследований, а также бережное использование резервного фонда подготовленных структур являются большим резервом для повышения эффективности и рациональности работ на нефть и газ.

Несмотря на изменившиеся условия поиска и разведки нефтегазоперспективных объектов и появившиеся новые, весьма эффективные методические и технические возможности геофизических исследований, методика геологоразведочных работ в целом за истекший период не претерпела существенной трансформации.

Проект нового положения о стадийности работ на нефть и газ, который должен был учесть все научные достижения, не был завершен. Не была также разработана методика ускоренной разведки месторождений на основе широкого комплексирования буровых и геофизических работ. Этот вопрос весьма важен, так как высокоточное картирование структур в многослойных средах в условиях значительной нарушенности отложений на больших глубинах требует знания скоростных параметров среды. Как показала практика, этого можно достичь только при прямом определении их в скважинах с последующим распространением на окружающую площадь. Без соотнесения с данными параметрических и опорных скважин по геофизическим материалам невозможно прогнозировать литологический состав отложений, определять их физико-механические свойства, производить оценку продуктивности, уточнять положение ВНК и ВГК и т. д.

Таким образом, наличие скважинной опорно-параметрической информации даст возможность решать задачи детальной разведки объектов на новом качественном уровне, но для этого необходимо изменение традиционно сложившейся методики и технологии геологоразведочных работ на нефть и газ.

Использование сейсморазведки высокого разрешения (МОГТ) при хорошей прослеживаемости отражающих горизонтов позволяет в ряде районов пересмотреть отношение к выявленным структурам и рассматривать их как объекты, перспективные к вводу в оценочное бурение. Безусловно, это влечет строгую регламентацию требований к сети сейсмической съемки и точности структурных построений для каждого конкретного района и типа ловушек, однако для их разработки накоплен значительный опыт в Тимано-Печорской провинции, ДДВ и других районах. В связи с этим необходимо завершить начатый в десятой пятилетке пересмотр стадийности работ на нефть и газ и четко определить задачи методов исследований, а также требования к их комплексированию. Только одно это мероприятие позволит рациональнее проводить геофизические работы, стоимость и трудоемкость которых за последние 10 лет возросли в несколько раз.

Для размещения планируемых объемов глубокого бурения и обеспечения заданий по приросту запасов нефти и газа в одиннадцатой пятилетке с учетом задела на будущее пятилетие следует значительно увеличить объемы геофизических работ и число подготавливаемых структур в целом по Мингео СССР.

Расчеты числа структур как по сложившимся тенденциям среднестатистических затрат бурового метража на одну структуру, с учетом их качественного изменения, так и по объему суммарного прироста запасов по перспективным и промышленным категориям ( рис. 3 ) показывают, что для создания к концу одиннадцатой пятилетки не менее чем двойного запаса структур, подлежащего к вводу в бурение в первый год последующего пятилетия, в период 1981-1985 гг. необходимо подготовить в 1,4 раза больше объектов, чем в десятой пятилетке, и отработать не менее 805 тыс. км сейсмических профилей ( табл. 3 ).

Выполнение поставленных задач при использовании традиционно сложившейся организации и технологии геофизических работ потребует значительного увеличения технических средств и кадров, поэтому крайне важно своевременно обеспечить их подготовку. Для этого необходимо выполнение следующих мероприятий:

• переоснащение геофизических партий, в первую очередь сейсморазведочных, новой высокопроизводительной техникой и вспомогательным оборудованием ( табл.4 );
• обеспечение высокой организации работ путем специализации и концентрации геофизического производства;
• широкое внедрение новых приемов труда и управления для достижения высокой производительности ( рис. 4 ).

Эти главные направления определяют интенсификацию геофизического производства, поэтому они должны стать программными на одиннадцатую пятилетку.

Решение задач одиннадцатой пятилетки возможно благодаря вводу в эксплуатацию современных цифровых сейсморазведочных комплексов и высокопроизводительных геофизических электронно-вычислительных машин типа ПС-2000, разрабатываемых организациями Мингео СССР, Миннефтепрома, Минприбора и АН СССР и выпускаемых заводами Минприбора.

Геофизическим организациям предстоит провести большую организаторскую работу по подготовке как производственной базы для приемки комплексов, так и кадров, способных эксплуатировать технику.

Исходя из состояния геофизических методов при поисках и разведке нефтегазоперспективных структур, а также основных проблем их дальнейшего развития можно сделать следующие выводы.

1. В одиннадцатой пятилетке и в последующие годы необходимо обеспечить опережающее развитие геофизических работ сравнительно с глубоким бурением, что позволит создать устойчивый и качественный резерв нефтегазоперспективных объектов, а следовательно, и надежные прогнозные и перспективные запасы нефти и газа.
2. Следует широко развивать комплексные региональные геофизические исследования и опорно-параметрическое бурение для изучения нижних структурных этажей в районах с развитой нефтегазодобывающей промышленностью, а также в новых перспективных районах.
3. Несмотря на хороший задел по подготовке структур в десятой пятилетке в Тюменской области, надо не снижать темпы наращивания физических объемов геофизических работ и глубокой обработки материалов на ЭВМ в этом важнейшем регионе с целью пополнения фонда выявленных и подготовленных, особенно крупных, структур, а также решения новых задач по выявлению малоамплитудных крупных поднятий, по прямому прогнозированию продуктивности объектов, оценке литологических параметров отложений, оконтуриванию залежей нефти и газа и др.
4. Необходимо улучшить планирование геофизических работ за счет более эффективного выбора геологических направлений, размещения основных объемов в зонах с высоким коэффициентом открытия месторождений, более широкого опоискования новых территорий и глубинных отложений для выявления крупных структур.
5. Развитие геофизических методов во многом зависит от использования для их совершенствования новейших достижений науки и техники. В свете этого необходимо обеспечить научно-технический прогресс геофизических работ путем разработки и внедрения в производство современных геофизических комплексов, новейших видов электронно-вычислительной техники и прогрессивных форм организации труда и управления.

Таблица 3

Таблица 4

Рис. 1. Распределение подготовленных геофизическими методами структур в ДДВ по глубинам и во времени.

1 - число подготовленных структур (в кружке или овале показаны глубины, на которых выявлена преобладающая часть структур); 2 - линия основного числа подготовленных структур; 3 - линия “максимальной глубины подготовки структур”

Рис. 2. Тенденции изменения показателей сейсморазведочных работ по Мингео СССР и стране в целом.

Протяженность профилей сейсморазведки (тыс. км): 1 - по Мингео СССР, 2 - в целом по стране, подготовлено структур 3 - по Мингео СССР, 4 - в целом по стране, доля МОГТ в общем объеме сейсморазведки 5 - по Мингео СССР, 6 - в целом по стране

Рис. 3. Движение фонда нефтегазоперспективных структур (по Мингео СССР).

Число структур: 1 - введенных в бурение в последний год пятилетки, 2 - выведенных из бурения в последний год пятилетки, 3 - подготовленных в последний год пятилетки; 4 - находящихся в бурении к концу пятилетки; 5 - резервный фонд структур к концу пятилетки; 6 - средний размер структур, км²

Рис. 4. Производительность сейсморазведочных отрядов и продолжительность полевого периода (по Мингео СССР).

Отработка профилей (км) одним отрядом: 1 - в год, 2 - за месяц, 3 - продолжительность полевого периода; 4 - доля МОГТ в общем объеме сейсморазведочных работ