К.И.Джафаров, А.К.Джафаров "Электрические методы разведки полезных ископаемых в СССР"

В конце 20-х годов СССР отставал в развитии геофизики в нефтяном деле, несмотря на то, что в стране уже существовала мощная научная структура, проводившая чрезвычайно ценные теоретические исследования. Геофизика в нефтеразведке ограничивалась использованием гравитационного и магнитометрического методов, требовавших более полугода для вычисления и сводки наблюдений. Почти единственным прибором был вариометр, который в основном применялся в бассейне р. Эмба на севере Каспийского моря.

6 сентября 1927 г. в трактире деревни Верт (Пешельбронн, Франция) отмечалась памятная дата: день первого электрического зондирования скважины (электрического каротажа). Это изобретение было сделано французским ученым-физиком Конрадом Шлюмберже (1878-1936 гг.), который вместе со своим братом Марселем (1884-1953) разработал электрические методы разведки полезных ископаемых. Впервые возможность их использования для исследования горных пород была доказана профессором К.Шлюмберже в 1912 г. при изучении зависимости удельного сопротивления горных пород от глубины залегания. Основным прибором служил потенциометр Шлюмберже.

Д.В. Голубятников

   В марте - апреле 1929 г. изобретением профессора К.Шлюмберже заинтересовался известный советский ученый-нефтяник, главный геолог Центрального управления нефтяной промышленности ВСНХ СССР, профессор Дмитрий Васильевич Голубятников (1866-1933 гг.). По его инициативе трест “Грознефть” 4 июля 1929 г. заключил двухлетний договор с французским "Обществом электрической разведки" La Pros (“Про”) на проведение электрокаротажа и полевых электроразведочных работ "по методу сопротивлений и штыковых электродов. Договор включал важное условие, по которому французские инструкторы должны были постепенно обучать советские бригады". "Их просили оставаться независимыми от любых финансовых, банковских или политических групп, не вмешиваться во внутренние дела русских, исполняя только обязанности экспертов. Без согласия советского треста не разрешались никакие публикации, обо всех новых открытиях следовало сразу же сообщать в Москву" [1, с. 81].

Первые пять инженеров фирмы "Про": Раймон Саваж (Raymond Sauvage), Андре Пурот (Пуаро) (Andre Poirault), Жан Ланнузель (Лануцэль) (Jean Lannuzel), Роже Жост (Roger Jost) и Шарль Шабли (Charles Scheibli), получившие назначение в СССР, в августе 1929 г. отплыли из Марселя в Батум на пароходе "Рейн" и в начале сентября приступили к работе в Грозном. Руководителем французских специалистов был Вахе Томасович Меликян. Французский инженер, представитель фирмы Schlumberger В.Т.Меликян родился в г. Баку, окончил Горную школу в Париже, принял советское подданство. Осенью 1937 г. был арестован НКВД, впоследствии посмертно реабилитирован.

Работы начались в непосредственной близости от Старых и Новых промыслов. Электроды зафиксировали ось антиклинали и подтвердили устойчивую горизонтальность пластов. К осени 1930 г. в периметре Грозного была разведана обширная территория. Карта сопротивлений показала поразительное соответствие с геологической картой и определила все известные антиклинали. Опыт и настойчивость французских специалистов были вознаграждены продлением договора, на этот раз с "Союзнефтью" - центральной нефтяной компанией. В апреле 1930 г. в СССР прибыла вторая группа изыскателей. Затем последовали другие: некоторые специалисты, как Жак Кастель, оставались на несколько лет. Фактически до 1936 г. в СССР по очереди побывали почти все сотрудники фирмы "Про".

К 1 октября 1930 г. изыскатели Schlumberger провели 240 измерений в 101 скважине, из которых 6 были поисково-разведочными, на новых недостаточно разведанных площадях с замерами, охватывающими 105000 футов (32 004 м) буровых скважин. Проводить электрокаротаж в Грозном сначала было затруднительно на оборудовании, плохо адаптированном к глубинам более 4000 футов. Кроме того, бурильщики, обеспокоенные возможным обрушением стенок скважин или неуправляемыми выбросами, не могли решить, добавлять ли чистую воду в буровой раствор, что должно было облегчить спуск зонда. Р. Саваж, руководитель первой бригады Шлюмберже, решил эту проблему, спуская кабель внутри бурильной трубы.

В.Т. Меликян

   Работа в СССР имела преимущества перед работой в других странах, где измерения проводились для различных компаний. Здесь был единоличный владелец, и каротажные диаграммы можно было свободно сравнивать по любой геологической структуре. Этот фактор, а также благоприятные особенности (характеристики) осадочных пород позволяли получить много точных корреляций с помощью электрокаротажа в течение нескольких месяцев. Кроме того, мировой кризис не затронул СССР, и первый пятилетний план обеспечил быстрый рост добычи нефти. В этот период приветствовалось все, что могло увеличить эффективность бурения и добычи нефти. В кратчайшие сроки геологи в Грозном создали свой простой прибор для проведения электрокаротажа. Хотя в значительной степени они полагались на французских коллег, грозненцы взяли процесс интерпретации в свои руки и максимально использовали его. Особенно хорошие результаты были получены на новых месторождениях, где большие продуктивные горизонты имели максимальные электрические сопротивления, равные нескольким сотням омметров, в то время как электрическое сопротивление окружающих сланцев не превышало 4 или 5 Ом„м. Такая резкая контрастность объяснялась тем, что в этих областях пласты имели очень высокую нефтенасыщенность, а внутрипоровая вода отличалась низкой минерализацией. Ранее геологи признали, что для некоторых коллекторов удельное сопротивление отражает дебиты; по высоте пика удельного сопротивления можно предвидеть возможность фонтанирования скважины и даже прогнозировать возможную суточную добычу. После того стало проще убеждать буровиков в том, что электрокаротаж не является пустой тратой времени не только потому, что это помогало избегать осложнений при механическом колонковом бурении, но и потому, что ускоряло и делало более безопасными поисково-разведочные работы и эксплуатацию. "Геолог Ново-Грозненского района М.Г.Танасевич, прекрасно изучивший этот район, в своих отзывах об электроразведке говорит, что надо поражаться практическим результатом этих работ. Электроразведка - друг геолога, и совместная их работа поможет правильной разработке месторождения" [2].

В 1931 г. 19 молодых инженеров, окончивших Грозненский нефтяной институт им. Г.И.Ломова по специальности бурение скважин, были направлены на трехмесячные электроразведочные курсы и переподготовлены преподавателями фирмы "Про" для работы в области электроразведки и каротажа. Руководил курсами Жак Кастель, лабораторными работами, как тогда говорили, иноспециалист Л.Бофор. С советской стороны преподавателями были Г.С.Морозов, А. [Я. или А.] Коржев и М. [П. или Л.] Путный.

В мае 1930 г. профессор Д.В.Голубятников писал: "Каротаж нужно ввести немедленно в Бакинском районе: Сураханах, Кара-Чухуре, Кала и других местах, где возможны при бурении пропуски нефтяных пластов" [2].

На первой операции для треста "Азнефть" (октябрь 1930 г.) применялось самое примитивное оборудование: каротажная лебедка с ручным приводом и потенциометр без регистратора. В Баку работала группа французских инженеров -Р.Саваж, Л. Бордо, Клоде, Р. Жост и другие, деятельность которых была в основном направлена на обеспечение производственного процесса. Можно только гадать, хотели ли люди из “Азнефти”, хорошо осведомленные о ценности электрокаротажа, проверить его работу в условиях, очень похожих на западню. Для измерений была выделена сураханская скважина, расположенная на краю структуры, где пласты давали только минерализованную воду, но геологам-разведчикам об этом не сказали. Привыкшие в Грозном к диаграммам с их огромными пиками французские геофизики были несколько расстроены, когда фут за футом они наблюдали очень низкое удельное сопротивление, изменяющееся от 0,3 до 1,5 Ом„м. Это казалось плохим предзнаменованием для возможных будущих электрокаротажных работ в Баку, но для работников “Азнефти”, напротив, это было доказательством того, что фирма Schlumberger знает толк в своем деле.

Условия для проведения электрокаротажа в Баку были более подходящими, чем в Грозном. Более чем 500 скважин, разбуриваемых ежегодно, были менее глубокими, и спуск зонда требовал меньших усилий. Почти вся добыча из приблизительно 20 песчаников, чередующихся со сланцами, осуществлялась из четырех основных месторождений: Сураханы, Ленинский район, Биби-Эйбат и Кара-Чухур. Продуктивные объекты имели переменную толщину, структуры нарушались многократными разломами. Четких стратиграфических маркирующих горизонтов было немного (все залежи сверху донизу были более или менее одинаковыми, отсутствовали какие-либо окаменелости). Эти обстоятельства объясняют, почему особенно после начала применения ПС каротажа (кривые естественных потенциалов) электрокаротаж смог очень быстро внести неоценимый вклад. Весной 1931 г. работали уже четыре партии, которые ежедневно выполняли от трех до пяти работ. В 1932 г. было шесть партий с тремя записывающими устройствами, число измерений превысило 1800.

Одна из разведок на шельфе Биби-Эйбата вблизи Баку представляла собой первый пример в истории подводной геофизики. Структура Биби-Эйбата - антиклиналь, трасса которой отмечена выходом на поверхность известняка, была частично погружена в море. В процессе разработки месторождения море постепенно засыпалось грунтом. Необходимо было знать, насколько далеко следовало проводить засыпку, другими словами, требовалось определить замыкание пласта под водой путем установления границ известняка. Разведка была выполнена в течение нескольких недель весной 1931 г. с помощью оборудования, одолженного у бригады проведения электрокаротажей. Результаты показали, что плотные слои очерчивают трассу пласта известняка (рис. 1). Когда через три года работы были возобновлены, советские специалисты расширили карту сопротивления на полосу шириной в несколько километров по краю полуострова. Они проделали это, протянув кабели на поплавках, буксируемых лодкой с установленными на ней аккумуляторами и потенциометром. Фактически это был примитивный предшественник системы, которую намного позднее стали использовать в подводной сейсморазведке.

Рис.1. Первый известный пример подводных геофизических методов разведки: построение путем измерения удельного сопротивления пластов известняка, разграничивающих структуру Биби-Эйбат на шельфе (репродукция из переиздания Science et Industrie, непериодическое издание, “La technique des industriel du petrole”, 1932 г.)

   Более смелые, чем их коллеги в Грозном, геологи Баку достигли уровня, когда по диаграмме они могли предсказывать не только текущий дебит, но и начальный дебит пласта-коллектора. Они называли это "перевод омов в тонны". Электрокаротаж позволил применить в Баку метод работы "снизу доверху". В прежние времена каждый горизонт разрабатывался группой скважин, расположенных на расстоянии 50 - 100 футов друг от друга. Раздельная разработка каждого разнородного наложенного горизонта требовала бурения огромного числа скважин (этим объясняется такой плотный лес буровых вышек на старых фотографиях). Бакинские инженеры предложили бурить скважину до самого нижнего горизонта, цементировать колонну, вводить нижний пласт в эксплуатацию, перекрывать его по мере истощения, затем начинать эксплуатацию верхнего пласта и так до самого верхнего коллектора. Данный метод требовал точного выявления и оконтуривания каждого продуктивного пласта, что позволял точно выполнить электрокаротаж.

Для вскрытия обсадной колонны инженеры “Азнефти” разработали инструмент, представлявший собой дрель, которую спускали в скважину и приводили в действие с поверхности с помощью тросов и шкивов. Для сверления одного единого отверстия на глубине 2000 - 2500 футов требовалось несколько часов. Давление и проницаемость пластов были такими, что после первой перфорации возникал значительный приток нефти. Этот примитивный метод использовался в Баку в течение нескольких лет, до тех пор пока не стали использоваться пулевые перфораторы компании Schlumberger.

Конрад Шлюмберже впервые приехал в Советский Союз в ноябре 1931 г. Общий объем работ, особенно электрокаротажных, был огромным. Один договор следовал за другим вплоть до 1936 г. В 30-е годы работы стали проводиться в Грузии, Майкопском районе, в Ферганской долине, в бассейнах р. Эмба и Волга, Донбассе (уголь), в Башкирии и Татарии, у о. Байкал, на Сахалине и Камчатке. "Столь широкий разворот работ в кратчайшее время стал возможным благодаря неограниченной поставке аппаратуры, оборудования и материалов фирмой Schlumberger и привлечению большого количества молодых специалистов-геофизиков из смежных специальностей, обучавшихся в ВУЗах Москвы - МГРИ, Грозном - ГНИ, Ленинграда - ЛГУ и Горном институте - ЛГИ " [3, с.18].

Триумфальный успех новых геофизических методов исследования разрезов скважин (электрокаротаж) и полевой электроразведки, внедренных фирмой Schlumberger в Грозном, а затем в Баку, явился основанием для организации в нефтяном геологоразведочном институте (НГРИ) в начале 1933 г. самостоятельного сектора электроразведки, начальником которого был назначен инженер А.М.Шайдеров*, главным инженером В.А.Долицкий.

А.М.Шайдеров руководил также исследованиями на Камчатке. Был обвинен во вредительстве и арестован. В 1954 г. семья получила извещение об его посмертной реабилитации.

В конце апреля 1934 г. впервые в Башкирии был выполнен каротаж в двух крелиусных скважинах на правом берегу р. Белой в 15 км от Ишимбая. Партия состояла из семи человек: начальник партии И.Г. Медовский, техник П.Г.Шастов, оператор С.С.Итенберг, двое рабочих и двое возчиков одноконных подвод. В мае 1934 г. прибыл консультант фирмы Ж.Кастель, а в августе профессор А.И.Заборовский, который предложил оригинальный каротажный зонд, названный впоследствии "зонд Заборовского". Полученные результаты были весьма скромными, но в условиях сложного геологического разреза Ишимбая представляли практический интерес.

Для координации и направления работ разрозненных геофизических партий в сентябре 1934 г. сектор электроразведок НГРИ был преобразован во Всесоюзную контору геофизических разведок (ВКГР) при “Главнефти” ВСНХ СССР.

Советские инженеры и ученые участвовали в разработке новых геофизических методов исследования скважин, совершенствовании технических приемов и средств каротажа. В 1934-1935 гг. А.И.Парфеновым и К.А.Верпатовым были разработаны пулевые перфораторы, бакинские инженеры В.И.Гороян и З.И.Мелик-Пашаев в 1935 г. предложили механический каротаж, грозненцы Г.Н.Строцкий и Г.С.Морозов сконструировали боковые стреляющие грунтоносы для отбора образцов пород из стенок скважины, а будушие профессоры А.М.Альпин и С.Г.Комаров разработали теорию каратожа по сопротивлению в целях создания метода определения истинного удельного сопротивления rп по данным кажущегося удельного сопротивления rк, измеряемого в скважине (боковое каротажное зондирование - БКЗ). В 1932 г. советский академик В.А.Фок решил задачу о распределении электрического поля в скважине, что стало началом разработки теории БКЗ. Первые положительные результаты по интерпретации БКЗ были получены в 1937 г. по данным исследования бакинских скважин. В Ленинграде на заводе "Геологоразведка" были смонтированы на автомашинах первые отечественные 5 и 9 -канальные сейсморазведочные станции, созданные в 1935 г. в НИСе ВКГР при активном участии Г.А.Гамбурцева, Л.А.Рябинкина, В.Ф.Шаскольского и других разработчиков. Сейсморазведочные работы методом отраженных волн (МОВ) впервые в опытном порядке были проведены ВГКР в 1935 г. в Эмбинском районе.

Конрад Шлюмберже приезжал в СССР в 1931, 1933 и 1936 г. После “Грознефти” были подписаны контракты с “Союзнефтью”, НГРИ, “Главнефтью”. На первый взгляд ничто не омрачало отношений фирмы "Про" с нефтяными объединениями. Однако после 1935 г. французские специалисты стали замечать, что им приходится общаться каждый раз с новыми руководителями советских трестов. Последний контракт был подписан между французской фирмой (с 15.10.1934 г. SWSC - "Корпорация Шлюмберже по исследованиям нефтяных скважин") и “Главнефтью” 29.04.36 г. Неожиданно оказалось, что в декабре 1936 г. в СССР осталось только трое французских инженеров.

Из письма “Главнефти” от 29.04.37 г. компания Шлюмберже вдруг узнала, что она "нанесла советской стороне ущерб в размере около 400 тыс. рублей" [1, с. 113]. Все платежи со стороны СССР прекратились в мае 1937 г. Затем отношения были окончательно прерваны, что, очевидно, связано с политическими причинами.

"Быстрая положительная оценка каротажа в Советском Союзе определилась благодаря идеальным условиям его первоначального опробования в Грозненском песчано-глинистом разрезе чокракских отложений. Совсем другую оценку, скорее отрицательную, мог бы получить в те годы каротаж при его опробовании в скважинах, вскрывающих карбонатные породы типа артинских известняков в Ишимбае. Именно в подобных сложных геологических условиях проводились, волею случая, первые каротажные исследования в скважинах США (в США первый электрический каротаж был выполнен 17.08.1929 г. к северу от Санта-Барбары на глубине 2727 футов. – Прим. автора). Это и привело к недооценке возможностей каротажа и его запоздалому использованию при исследовании нефтегазовых разрезов скважин" [3, с.160].

Рис.2. Динамика среднегодового числа каротажных и перфораторных партий в СССР (источник: Дахнов В.Н. Промысловая геофизика. – М.-Л.: Гостоптехиздат, 1947.- 423 с.)

   Во второй половине 1938 г. ВКГР была реорганизована в Государственный Союзный Геофизический трест (ГСГТ) “Главнефти”. Его управляющим был назначен П.А.Поспелов. Число геофизических партий непрерывно росло и в 1938 г. составило 58 (рис. 2). Последнее число является весьма значительным и вполне характеризует роль и отношение к методу электроразведки со стороны геологической службы нефтяных организаций.

Авторы статьи выражают благодарность сотруднице компании “Шлюмберже” Е.В.Гореловой за помощь в сборе материалов.

Список литературы:

1. Грюнер-Шлюмберже А. Волшебная шкатулка, или Источники нефти. Воспоминания: Пер. с фр./Общ. Ред. и предисл. В.В.Белого. - М.: Издательская группа "Прогресс", "Культура", 1993. - 208 с.

2. Голубятников Д.В. Электроразведка в Грозненском районе//Азербайджанское нефтяное хозяйство. - 1930. -№ 10. - С. 51-54.

3. Итенберг С.С. 60 лет в геофизике. - Тверь: АООТ НПП "Герс", 1994. - 186 с.