Введение. 
Добыча нефти и газа

Необходимость увеличения добычи нефти и газа требует от геологов и работников нефтяной и газовой промышленности повышения эффективности и качества работ по разведке и освоению новых месторождений. Важной частью геологоразведочных работ при разведке нефтяных к газовых месторождений, в значительной мере определяющей их эффективность, являются геофизические и геохимические методы исследования скважин, называемые каротажем.

Существенной частью этого комплекса является газовый каротажкаротаж, основанный на изучении физическими методами содержания и состава углеводородных газов (УВ) и битумов в промывочной жидкости (ПЖ) в процессе бурения, а также параметров, характеризующих режим бурения скважины, Газовый каротаж в отличие от других видов каротажа, решающих задачу выделения в разрезе скважины нефтегазоносных пластов и их оценки по косвенным признакам — изменению физических свойств горных пород, является прямым методом, решающим указанную задачу непосредственно по изучению содержания и состава УВ в горных породах, пересекаемых скважиной.

Развитие техники и методики газового каротажа можно подразделить на несколько этапов.

Первый этап (1949;1959 гг.) связан с разработкой и внедрением полуавтоматических газокаротажных станций ПГКС-1, ПГКС-2 и ГКС-3 (Ю.М. Юровский, Л. А. Галкин, Б. В. Владимиров, Г. И. Эпштейн и др.).

На этом этапе с помощью газового каротажа проводилось выделение в разрезе скважины перспективных на нефть и газ интервалов без точной привязки к глубинам их залегания.

Эффективность метода была невысокой и данные газового каротажа редко использовались при оперативной интерпретации промыслово-геофизических данных.

Второй этап развития газового каротажа (1960;1965 гг.) был связан с разработкой приборов для компонентного газового анализа — хроматографов ХТ-2М (А.М. Туркельтауб, А. А. Дацкевич, В. А. Жуховицкий и др.) и ГСТ-Л (Б.В. Владимиров и др.).

Оснащение газокаротажной службы автоматическими газокаротажными станциями АГКС-55/59 с хроматографом ХТ-2М позволило дополнить данные о суммарном содержании УВ в ПЖ данными компонентного газового анализа.

В этот период большое распространение получили термические вакуумные дегазаторы (ТВД) эпизодического действия (Б.В. Владимиров и др.), которые обеспечивали глубокую дегазацию ПЖ и за счет этого выделяли в разрезе скважины часть нефтегазоносных пластов (НГП), пропускаемых станцией ЛГКС-55/59.

Методика проведения газового каротажа с отбором проб промывочной жидкости в желобе буровой, их дегазации с помощью ТВД и последующего компонентного анализа извлеченной из пробы ПЖ газовой смеси (ГС) получила название методики ТВД.

Третий этап в развитии метода газового каротажа (1966;1971 гг.) был связан с широкой автоматизацией газокаротажных исследований на базе внедрения станции АГКС-65 и интерпретации зарегистрированной ею информации.

Разработанная Всесоюзным научно-исследовательским институтом геофизических методов разведки станция АГКС-65 (Л.И. Померанц, Г. И. Эпштейн и др.) обеспечивала автоматическую регистрацию в масштабе глубин расширенного комплекса параметров (суммарные показания, расход ПЖ на «выходе» скважины, продолжительность бурения скважины и коэффициент разбавления — параметр, связывающий насыщенность ПЖ с суммарным содержанием УВ в пласте, вскрытом скважиной) и эпизодический компонентный анализ ГС на содержание УВ. Разработанная ВНИИГ методика «количественной интерпретации» (Л.И. Померанц, Г. Г. Яценко. Р. Н. Маврычева и др.) позволила по информации, зарегистрированной станцией, определять содержание нефти и газа в пластовых условиях в единице объем пласта с помощью нового предложенного нами параметра — приведенных показаний.

По величине этого параметра пласты с близким компонентным составом ГС разделялись на нефтегазоносные и водоносные.

Четвертый этап в развитии метода газового каротажа (с 1972 г. по настоящее время) связан с оснащением отечественной газокаротажной службы автоматической газокаротажной станцией АГКС-4АЦ, разработанной ВНИИГ (Л.И. Померанц, Г. И. Энштейи н др.) совместно с ВНИИКА — нефтегаз (А.А. Дацкевич, С. Э. Симонгауз и др.). Станция ЛГКС-4АЦ оснащена хроматографом ХГ-1Г с порогом чувствительности к УВ порядка и временем цикла анализа порядка 2 мин., обеспечивающим проведение компонентного газового анализа с чувствительностью, в 260 раз более высокой, в 3 раза большей, чем у хроматографа ХТ-2М и хроматографов лучших зарубежных АГКС, аппаратурой для регистрации результатов компонентного анализа по стволу скважины в функции глубин. для определения и регистрации приведенных показаний и для проведения комплексного газового каротажа (газового каротажа в процессе и после бурения). При этом станция обеспечивает регистрацию расширенного комплекса параметров в функции глубины скважины одновременно в аналоговой и цифровой формах.

На рассматриваемом этапе в большинстве районов отказались от применения трудоемкой и страдающей принципиальными ограничениями методики ТВД. Применение ТВД было ограничено задачей калибровки ДНД для определения суммарного и покомпонентных коэффициентов дегазации. С переходом на выпуск станций ЛГКС-4АЦ, укомплектованных дегазатором с интегрирующим контуром, имеющим стабильные покомпонентные коэффициенты извлечения, необходимость применения ТВД вообще отпала и станции перестали им комплектоваться.

Однако переход на новую, более сложную технику не всегда сопровождался подготовкой квалифицированных кадров, требуемым качеством изготовления станций, часто не обеспечивалась надлежащая подготовка буровой для проведения газового каротажа. Поэтому в ряде случаев станции АГКС-4АЦ использовались неэффективно. В этих условиях иногда возникали попытки возврата к эпизодической дискретной методике ТВД. Одним из примеров возврата к старым техническим средствам и методикам может служить методика детальной газовой метрии скважин (ДГС), предложенная О. А. Черемисиновым, который пишет: «У некоторых специалистов может создаться мнение, что мы рекомендуем вернуться к старому, менее совершенному дискретному способу регистрации газовых показаний, что это шаг назад по сравнению со способами непрерывной, пусть даже неполной фиксации поступающей информации. Но это не простой возврат к старому — это воспроизведение черт старого в новых условиях, на новой основе, на более высоком этапе развития».

Однако такие попытки были правильно оценены научной общественностью, быстро дискредитировали себя на практике и в целом не повлияли на общие тенденции научнотехнического прогресса в области газового каротажа.

С увеличением глубин разведочного и эксплуатационного бурения снизилась эффективность промыслово-геофизических исследований, уменьшился процент выноса керна и возросли осложнения при бурении скважин. В связи с этим, в семидесятых годах существенно возросли, роль и ответственность газового каротажа в общем комплексе исследования скважин. Перед газовым каротажем была поставлена задача более эффективного, оперативного выделения перспективных на нефть и газ интервалов в разрезе скважины непосредственно в процессе бурения для уточнения интервалов детальных геофизических исследований и опробования в разрезе скважины и, главное, прогнозирования геологических объектов (нефтегазоносных пластов (НГП), интервалов поглощения и притока, зон аномально-высоких пластовых давлений (АВПД) и др.) в разрезе скважины до их вскрытия или до появления аварийных ситуаций. Чтобы решить такие задачи, необходим переход от обычных ЛГКС, регистрирующих комплекс первичных параметров в аналоговой и цифровой формах для дальнейшей камеральной обработки вручную или на вычислительном центре (ВЦ) с помощью электронных вычислительных машин (ЭВМ), к компьютеризированным автоматизированным геохимическим информационно-измерительным системам (АГИС).

В 1979 г., был выпущен опытный образец первой отечественной АГИС — автоматической газокаротажной станции (автоматизированной геохимической информационной системы) ЛГКС-5/ЛГИС-2, разработанной ВНИИГ и ВНИИКА под руководством автора и С. Э. Симоигауза. Эта АГИС оснащена хроматографом «Геохром-275», чувствительность которого к УВ на порядок выше в 2 раза больше, чем у хроматографа ХГ-1Г станции АГКС-4АЦ, и бортовым — электронным вычислителем, что позволило впервые подойти к решению задачи прогнозирования НГП до их вскрытия скважиной. Система также укомплектована ШО.

Планируемое оснащение газокаротажной службы такими системами положило начало новому этапу развития метода — использованию данных газового каротажа не только для более эффективного решения задач, перечисленных выше, но и для решения новой задачи прогнозирования геологических объектов до их вскрытия скважиной для оптимизации вскрытии НГП при бурении разведочных скважин.

Тенденция перехода от газового каротажа к комплексным (геохимическим, геологическим и технологическим) исследованиям скважин стала ведущей за рубежом, где большинство бывших газокаротажных фирм перешли на разработку и эксплуатацию комплексных технологических геолого-геохимических систем исследования скважин, получивших название систем СDС (компьютеризированного контроля бурения) или ТDС (комплексного контроля бурения).

Такие системы начали разрабатываться и в СССР. Поэтому перспективой дальнейшего развития газокаротажной службы является ее перерастание в службу комплексных исследований скважин в процессе бурения, обеспечивающую оптимизацию процесса бурения глубоких разведочных скважин одновременно с получением максимальной информации о разрезе скважины, наличии в нем НГП и их характеристиках.