В обеспечении высокого уровня развития отечественной нефтяной промышленности важное место занимает нефтепромысловая геофизика. Эта служба в системе Миннефтепрома дает информацию, необходимую для проведения геологоразведочных работ, бурения и добычи, помогая рационально использовать огромные капиталовложения, направляемые в нефтяную отрасль.

При поиске и разведке месторождений геофизические методы являются основными при изучении геологического разреза скважин, выделении продуктивных пластов, определении их параметров для подсчета запасов и проектировании разработки залежей нефти и газа.

Заложение скважин на основании геофизических исследований позволяет контролировать пространственное положение ствола и техническое состояние скважины, прогнозирования и изучать зоны осложнения, регулировать режимы бурения. Кроме того, промыслово-геофизической службой проводятся испытания скважин с помощью трубных пластоиспытателей, отбор образцов пород и насыщающих их жидкостей из стенок скважины, а также работы по вскрытию пластов перфораторами и по торпедированию.

При добыче нефти ведется контроль геофизическими методами за разработкой месторождений, а именно: снижается профиль отдачи и приемистости, определяется положение газоводонефтяных контактов, выделяются зоны газо- и водопроявления, зоны перетоков, осуществляется гидродинамическое прослушивание, определяются статические и динамические уровни жидкости в скважинах и др.

В десятой пятилетке геофизики Миннефтепрома начали заниматься геолого-технологическими наблюдением за процессом бурения, проведением гидродинамических исследований в скважинах, контролем за работами при капитальном и текущем ремонте скважин. Таким образом, нефтепромысловая геофизика дает основные сведения практически во всех главных сферах деятельности Миннефтепрома.

В десятой пятилетке промыслово-геофизические работы были значительно развиты, объем исследований за 1976-1980 гг. вырос почти в 1,5 раза. Особенно бурно увеличивались объемы работ по исследованию эксплуатационных скважин и по контролю за разработкой месторождений в Западной Сибири.

Характерной чертой развития нефтяной промышленности Западной Сибири в десятой пятилетке было выполнение буровых работ главным образом вахтово-экспедиционным методом бригадами из других нефтедобывающих районов СССР. Затем этот опыт переняли и геофизики. В 1980 г. в Западной Сибири таким способом было обслужено около 20 % бурящихся скважин.

Геологические и технологические задачи, решаемые с помощью промысловой геофизики при разведке, бурении и добыче, в последние 10- 15 лет существенно не изменились. Однако условия проведения исследований заметно осложнились. Объектом разведки в основном стали низкопористые, заглинизированные, сложные по структуре и минеральному составу коллекторы, а также пласты, промытые пресной водой с различными добавками. Наблюдается рост средних глубин скважин и связанное с этим повышение забойных давлений и температур. Существенно увеличился объем наклонно-направленного бурения. Расширилось применение специальных буровых растворов (на нефтяной основе, с добавлением регуляторов вязкости, известково-битумные и др.).

Для обеспечения в этих условиях эффективного решения поставленных перед промыслово-геофизической службой задач был намечен и реализован ряд крупных организационно-технических и методических мероприятий.

Прежде всего это применение высокоэффективных методов, таких как боковой, индукционный и акустический каротаж, а также отбор грунтов и флюидов из стенок скважины. В десятой пятилетке метод бокового каротажа вошел в обязательный комплекс геофизических исследований скважин; объем применения акустического, индукционного и микробокового каротажа за 5 лет возрос соответственно в 2,5, 1,5 и 1,2 раза. Намного увеличился отбор грунтов сверлящими керноотборниками.

Однако применение новых, высокоэффективных методов существенно сдерживается недостаточными объемами производства промыслово-геофизической аппаратуры. Для таких методов, как плотностной, компенсированный нейтронный и двойной индукционный, аппаратура практически отсутствует. Анализируя техническую оснащенность геофизических предприятий на конец десятой пятилетки, необходимо отметить значительное отставание темпов производства аппаратуры и, прежде всего, скважинной от темпов роста объемов работ.

Другое крупное мероприятие - это внедрение в широких масштабах новых модификаций испытателей пластов на трубах (ИПТ), особенно многоциклового типа, снабженных якорями и пакерами с упором на стенки скважин. Это позволило расширить технические возможности испытателей. Средняя глубина исследований ИПТ за пятилетие повысилась с 1820 до 2350 м; в 2 раза возросло число объектов, испытанных на глубине 4000 м.

Внедрение нового испытательного оборудования привело к уменьшению (особенно в районах Поволжья и Приуралья) числа скважин с обсадными колоннами, ликвидированных по геологическим причинам. В целом по отрасли в 1980 г. по сравнению с 1975 г. число их снизилось на 5 %, а по объединениям Пермнефть, Нижневолжскнефть и Саратовнефтегаз соответственно на 8,5, 21 и 13 %. Вместе с тем увеличилось количество удачных спусков с 0,93 до 0,98. В настоящее время холостые спуски при многоцикловой технике испытаний практически отсутствуют. Внедрение многоцикловой технологии с использованием двух пакеров (селективное испытание) привело к значительному сокращению числа объектов с неустановленным характером насыщения с 15 % в девятой пятилетке до 10 % в десятой.

Однако процент скважин, ликвидированных с обсадными колоннами, по южным нефтедобывающим районам остается высоким. Избежать этого можно при более широком привлечении специалистов-геофизиков к решению вопросов о спуске колонны и к составлению программы и заключений по испытанию в колонне, как это делается в нефтедобывающих объединениях Урало-Поволжья. Также следует улучшить технологию проводки скважин, не допуская случаев вскрытия перспективных объектов на некачественном растворе.

Внедрение термобаростойкой скважинной аппаратуры, созданной Грозненским СКТБ промысловой геофизики, позволило обеспечить глубокие и сверхглубокие скважины (до 7000 м) комплексом методов, практически не отличающимся от комплекса исследований для обычных глубин. В южных нефтяных регионах (Грозный, Краснодар, Ставрополь и др.) особо важные объекты и скважины с экстремальными значениями температуры и давления изучаются специализированной партией Грозненского СКТБ ПГ, оснащенной полным комплектом серийной и единичными образцами уникальной скважинной аппаратуры.

Новое перспективное направление в исследовании скважины, которым в системе Миннефтепрома занимается промыслово-геофизическая служба, - это создание методики сбора и обработки геологической и технологической информации в процессе бурения, полученной от датчиков, расположенных на поверхности. Такая методика позволит управлять процессом бурения, базируясь на полученных при бурении данных, а также на априорной информации о геологическом строении горных пород и их насыщении. Станцией геолого-технологического контроля “Геотест”, разработанной во ВНИИнефтепромгеофизике, регистрируется до 20 различных технологических параметров и ведутся исследования шлама, керна и бурового раствора. Первые результаты испытаний рабочих макетов таких станций свидетельствуют об их большой перспективности. В 1980 г. в системе Миннефтепрома работы по геолого-технологическому контролю велись силами 35 отрядов. Более широкое их внедрение сдерживается отсутствием полного комплекта разработанных технологических датчиков и недостаточным числом выпускаемых лабораторий.

Повышению эффективности исследований в немалой степени способствовала организация метрологической службы в геофизических трестах Миннефтепрома - широкое и целенаправленное применение различных поверочных и градуировочных устройств, более полная эталонировка аппаратуры. Для обеспечения сопоставимости результатов измерений и единства обработки материалов, полученных с помощью различных скважинных приборов, а также тренировки операторов приемам настройки и регистрации данных в условиях, приближенных к естественным, во многих промыслово-геофизических конторах пробурены контрольно-поверочные скважины с геолого-техническими условиями, характерными для обслуживаемого района. Там, где эта работа проводится хорошо, число диаграмм с дефектами и отклонениями в работе аппаратуры уменьшается в 2- 3 раза (тресты Башнефтегеофизика, Пермнефтегеофизика).

Важное направление повышения эффективности геофизических исследований скважин - совершенствование методов интерпретации результатов измерений. Внедрение автоматизированной обработки и интерпретации промыслово-геофизических данных на ЭВМ способствовало решению этой задачи. В настоящее время практически все геофизические тресты Миннефтепрома обеспечены машинами третьего поколения серии ЕС. В 1980 г. в целом по отрасли на ЭВМ обрабатывалось около 25 % всего каротажного материала, по Западной Сибири и Татарии - 40 %. Весь промыслово-геофизический материал, получаемый при исследовании скважин Самотлора, полностью обрабатывается на ЭВМ. В десятой пятилетке были разработаны алгоритмы и программы автоматизированной интерпретации, оптимизированные с учетом априорных данных о геолого-техническом объекте и данных об уровне точности измерений. Опробование и внедрение этих методов, намеченное на одиннадцатую пятилетку, рассчитано на использование в интерпретационной практике банков геолого-буровой и геофизической информации, создание которых начато во всех геофизических трестах нефтяной отрасли.

Важное значение в обеспечении эффективности и качества геофизических работ имело внедрение ряда технологических усовершенствований, государственных и отраслевых стандартов, руководящих документов, регламентирующих требования к подготовке скважин. В 1978 г. для всех геофизических организаций Миннефтепрома был разработан и введен в действие новый типовой и обязательный комплекс геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, включающий современные эффективные методы каротажа и учитывающий геолого-геофизические условия различных нефтеносных районов.

Все эти мероприятия позволили получить более качественный материал в сложных геолого-технических скважинных условиях, а также повысить геологическую эффективность выделения и оценки нефтенасыщенности коллекторов. Так, при исследовании разведочных скважин достоверность выделения продуктивных пластов за пятилетие в среднем по отрасли повысилась с 0,88 до 0,91, а коэффициент их пропуска понизился с 0,03 до 0,02. Заметно уменьшилось (в 2 раза) число объектов с неопределенным по данным геофизических иследований насыщением.

В десятой пятилетке наблюдался постоянный и интенсивный рост объемов работ по контролю за разработкой месторождений нефти и газа в районах Урало-Поволжья, Мангышлака, Коми АССР и Западной Сибири. В целом по отрасли они возросли в 1,6 раза, по Татарии в 1,4 раза, по Западной Сибири в 2,8 раза. Для выполнения этих работ было организовано 190 специализированных геофизических партий. В настоящее время в эксплуатационных скважинах все исследования приборами на кабеле выполняются геофизиками.

Современные методы интенсивной разработки нефтяных месторождений с применением разнообразных способов воздействиях на пласт (закачка воды, газа, пара, химреагентов, термовоздействия и т. д.) позволяют достичь высокой выработки продуктивных залежей лишь при надлежащем контроле за динамикой процессов, протекающих в пласте. Для этого созданы различные виды аппаратуры, способной определять в скважинах давление, температуру, плотность, вязкость, влажность, расход, дебит, удельное сопротивление и другие параметры исследуемой жидкости. Имеется аппаратура с диаметрами 36 и 28 мм термостойкостью до 120 °С для исследований как в фонтанирующих скважинах, так и в скважинах с механизированным способом добычи.

В последние годы создана методика определения степени участия отдельных пластов и пропластков в общей добыче по скважине по содержанию различных элементов в пробах жидкости, отобранных на поверхности, и сопоставлению этих результатов с эталонными пробами, взятыми при вскрытии, и разработана соответствующая техника. Метод широко опробован и дает удовлетворительные результаты.

Для контроля за направлением и скоростью продвижения закачиваемых в пласт реагентов используется метод “меченой жидкости”. В качестве индикаторов-трассеров применяются как широко опробованный тритий, так и новый индикатор - искусственно синтезированные радикалы.

В одиннадцатой пятилетке намечено создать аппаратуру для проведения исследований в скважинах с высокими давлениями и температурами, в наклонно-направленных скважинах и в скважинах, оборудованных электроцентробежными насосами (ЭЦН). Предстоит разработать и устьевое оборудование для работы в скважинах с давлением более 5-7 МПа на устье.

Постоянно усиливается контроль за техническим состоянием скважин, особенно за оценкой качества цементирования. Применяемые для этой цели акустические (АКД) и радиоактивные (ГТК) цементомеры в основном удовлетворительно решают поставленную задачу. Однако из-за широкого применения облегченных цементных растворов они не во всех случаях достаточно эффективны.

Другие методы контроля за техническим состоянием скважин: профилеметрия, инклинометрия, методы измерения толщины и профиля обсадных колонн, выявления мест нарушений в колоннах и пр., - также широко применяются в практике промыслово-геофизических работ. Из-за очень больших объемов наклонно-направленного бурения (70 % от общего объема) за десятую пятилетку в 3,5 раза увеличились инклинометрические работы. К сожалению, существующие типы инклинометров имеют низкую точность и не обеспечивают непрерывного измерения элементов искривления скважин. В одиннадцатой пятилетке начнут внедрять в производство непрерывные цифровые инклинометры повышенной точности, позволяющие измерить угол наклона скважины до 105° от вертикали.

За прошлое пятилетие значительно улучшился баланс рабочего времени промыслово-геофизических работ, в частности, производительное время возросло на 19,7%. Несмотря на улучшение организации работ, геофизические исследования в общем балансе строительства скважин занимают все еще большое время. Особенно это заметно в Западной Сибири, где на них расходуется до 20 % времени в бурении и до 5 % в строительстве скважин. Поэтому разработка высокоэффективных комплексных скважинных приборов - очень актуальна.

Достижения последних лет в области геолого-экономической эффективности геофизических работ в определенной степени обусловлены развитием в нефтяной отрасли собственной научной и опытно-конструкторской базы и организацией производства по выпуску новейшей промыслово-геофизической аппаратуры.

В НИИ и КБ за прошлое пятилетие разработано и передано на серийное производство более 100 типов новой промыслово-геофизической техники, в том числе цифровая лаборатория ЛК-101, цифровой регистратор “Триас”, автоматические и полуавтоматические средства оцифровки аналоговых диаграмм, цифровая станция геолого-технологического контроля “Геотест”, ряд комплексных приборов для контроля за разработкой нефтяных и газовых месторождений, приборы электрического и радиоактивного каротажа на температуру до 250 °С и давление до 150 МПа, комплексные многопараметровые приборы серии “Э”, приборы специального назначения, включающие пластовый наклономер НИД-1, цифровой инклинометр ИН1-721, акустический телевизор CAT, профилемер ПФ, прибор контроля перфорации АКП-1, керноотборник ДПК-140, испытатель на кабеле ИПК-7-10, ряд комплексов испытательного оборудования на трубах, среди которых МИГ, “Уралец”, КИОД-110, ИПА-95, в том числе депрессионные устройства для пробной эксплуатации и многокамерные пробоотборники, ряд поверочных устройств для эталонировки аппаратуры электрического, радиоактивного, акустического, индукционного каротажа, резистивиметров, каверномеров, расходомеров, термометров, инклинометров, толщиномеров и др. Эта аппаратура, выпускаемая до сих пор малыми сериями, в одиннадцатой пятилетке должна производиться в значительно больших количествах, что несомненно повысит геологическую и экономическую эффективность работ и сократит сроки их проведения в общем балансе времени строительства скважины.

Ощущая острый недостаток в геофизических приборах и оборудовании и трудности в освоении и организации их серийного производства на предприятиях Минприбора и Минхиммаша, Миннефтепром принял решение о развитии собственной приборостроительной базы. В результате создания новых и реконструкции уже действующих мощностей за годы десятой пятилетки выпуск геофизической аппаратуры и оборудования в отрасли увеличился примерно в 2,5 раза. Выпускаемая промыслово-геофизическая аппаратура предназначена в основном для исследований скважин с высокими термобарическими условиями и контроля за разработкой нефтяных и газовых месторождений.

В одиннадцатой пятилетке планируется еще более увеличить выпуск геофизической аппаратуры и оборудования. Намечено построить опытно-экспериментальные заводы при Гомельском СКБ СТ и Томском СКТБ ГТ, опытное производство при институте ВНИИнефтепромгеофизика, провести реконструкцию завода “Сейсмоаппарат” в г. Саратове и опытного производства при Грозненском СКТБ промысловой геофизики. Кроме того, в одиннадцатой пятилетке будет увеличен объем производства геофизической техники на заводах объединения “Союзнефтемашремонт” Миннефтепрома.

Прогресс промыслово-геофизических исследований в одиннадцатой пятилетке связан с широким внедрением современных технических средств с улучшенными метрологическими и эксплуатационными характеристиками.

Будут расширены объемы внедрения широкополосного акустического, компенсированного нейтронного и плотностного каротажа, увеличены объемы работ с испытателями пластов в разведочных скважинах, при этом предполагается довести плотность испытаний до одного на каждые 150-200 м разреза скважины. В практике капитального и текущего ремонта скважин будет расширено применение пластоиспытательного оборудования для очистки призабойной зоны.

При контроле за разработкой месторождений будут применяться цифровые каротажные станции и комплексные приборы. Системный контроль за разработкой месторождений должен включать как исследования действующих скважин, так и исследования, позволяющие получать информацию из межскважинной зоны пласта на основании анализа проб пластовой жидкости, взятой на поверхности.

В одиннадцатой пятилетке планируется завершить работы по созданию комплекса поверочных и градуировочных устройств для геофизических средств измерений, оборудовать базовые метрологические центры, завершить строительство контрольно-поверочных скважин в каждом нефтедобывающем районе страны.

При интерпретации промыслово-геофизических данных будут расширены объемы количественных определений параметров пластов. Использование банков геолого-геофизических данных, а также повышение качества первичных материалов на основе метрологического контроля позволят в одиннадцатой пятилетке начать переход к количественной интерпретации геофизических материалов с выдачей заказчику полной количественной и качественной характеристики объектов, непосредственно используемой для подсчета запасов, проектирования и контроля за разработкой месторождений, с оценкой точности и достоверности результатов работ.

К концу 80-х гг. планируется завершить разработку компьютизированной цифровой каротажной станции, оснащенной комплексными приборами нового поколения и обеспечивающей автоматизацию процесса измерений, а также первичную обработку и интерпретацию получаемого материала с помощью бортовой мини-ЭВМ. Получат дальнейшее развитие новые методы каротажа: ядерно-магнитный, диэлектрический, углерод-кислородный и др. Будут созданы более совершенные средства контроля технического состояния скважин, и в частности цементомеры для оценки качества цементирования при использовании облегченных цементов, гироскопические инклинометры для работы внутри колонны бурильных или обсадных труб.

Все эти мероприятия позволят в одиннадцатой пятилетке и на период до 1990 г. существенно повысить эффективность геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, расширить круг задач, решаемых геофизической службой, поднять на новый качественный уровень промыслово-геофизические работы в нефтяной отрасли.