О геофизиках, нефтяниках и геоинженерах

Известно, что первые скважины для промышленной добычи нефти начали бурить американцы в Пенсильвании в 1859 году. Нефтяник и буровик в то время были одной профессией. Первая продуктивная скважина, пробуренные полковником Эдвином Л. Дрейком была глубиной всего 18 м [4, 5]. На Кубани фонтан нефти с глубины 80 м. был получен в 1864 году. До 1930;х годов в большинстве стран мира нефть добывалась с глубины до 300 м., на Кавказе — до 1000 м. Позже глубина бурения скважин на нефть возрастала на 500 м. в каждые 10 лет. [4−7]. Благодаря нефти стали бурно развиваться технологии бурения и новые науки в приложении к поиску, разведке и добыче нефти и газа. В частности появились новые дисциплины: геофизика наземная и скважинная, геохимия, нефтепромысловая геология с многочисленными ответвлениями по литологии, стратиграфии, тектонике, морфологии ловушек и т. д.

Согласно [5], поговорка нефтедобытчиков гласит, что в скважины ушло больше денег, чем вернулось обратно! Наличие 80% «сухих» скважин обострило конкуренцию узко специализированных дисциплин среди профессионального сообщества американских инженеров-нефтяников, что в журнале «Journal of Petroleum Technology» в 1957 году описано так: «Геофизик — это субъект, способный с бодрой силой духа выворачивать бесконечные ряды непостижимых формул, выведенных с микроскопической точностью, исходя из неопределенных предположений, основанных на спорных данных, полученных из неубедительных экспериментов, выполненных с неконтролируемой аппаратурой лицами подозрительной надежности и сомнительных умственных способностей. И все это — с открыто признаваемой целью раздражать и путать химерическую группу фанатиков, известных под именем геологов, которые, в свою очередь, являются паразитическим наслоением, окружающим честно и тяжело работающих буровиков».

Разведка и добыча нефти и газа в современной западной литературе обозначается аббревиатурой «E & P — Exploration and Production». В нефтяной промышленности число узко специализированных дисциплин, обслуживающих добычу, доставку и переработку нефти, быстро росло с ростом цен на нефть. При уменьшении спроса на нефтепродукты и при системных кризисах, вызванных политическими причинами, вертикально интегрированные компании избавлялись от непрофильных бизнесов (нефтесервиса). Геофизика входила и в основной бизнес нефтяных компаний, и в нефтесервис, в разных конфигурациях, будучи способной измерять физические параметры пластов нефтяных и газовых резервуаров, делать «зрячими» пробуренные скважины, прогнозировать успешность бурения и направлять строительство скважин. Эволюцию «технологии добычи» (Production TECHNOLOGY) описал Aminzaden F. в [21]. В статье наглядно показаны фундаментальные организационные и технологические изменения в мировоззрении мировых нефтяных компаний за период с 1965 года по 2005 год. Техническая революция и быстрое накопление знаний в нефтяной промышленности в период с 1965 по 1975 г. г. создали из единой технологии добычи множество узких дисциплин в 1975;1985 г. г. Однако дисциплины, ускоренно развиваясь в собственных рамках, стали отдаляться друг от друга и конечной цели, что привело в 1985;1995 г. г. к сокращению числа дисциплин вдвое за счёт их интеграции. Компьютеризация в этот период дала возможность освобождения творческого начала от рутинной технической работы и потребовала значительно более широких познаний при использовании технологий, интегрирующих разные дисциплины. При этом выяснилось, что интеграция результатов работы отдельных групп, состоящих только из специалистов узких дисциплин (буровиков или разработчиков, геологов, петрофизиков или геофизиков и т. д.) гораздо менее эффективна, чем работа мультидисциплинарных групп в многоцелевом проекте. Выигрыш достигается за счёт взаимоуточнения и увязки исходных данных разных дисциплин на самых ранних стадиях разработки месторождения с их взаимоконтролем и выдачей единого общего результата (освоение месторождения, оптимизация разработки пласта, поиски УВ в нетрадиционных ловушках и т. д.). Прогнозируемое к 2005 году слияние дисциплин опять в единую технологию добычи и объединение специалистов в единое общество «геоинженеров» состоялось в рамках 3D и 4D-моделирования резервуаров на основе проведения объёмной сейсморазведки и бурения [22, 23, 27]. Исследования в области технологий в нефтегазовой отрасли и за рубежом и в России отдают приоритет широкой интеграции дисциплин разведки и разработки нефтегазовых резервуаров («E & P — Exploration and Production»). По сути, «E & P» — это единая база всех знаний о месторождении и средствах его оптимальной разработки, а геофизика является интегратором-измерителем при 3D—4D моделировании. В [22] это геомоделирование считают новым направлением в науке и называют «геофизикой месторождений».

В технико-методическом плане 3D-4D моделирование это синтез компьютерных, информационных технологий, разумной приборной оснастки скважин и специализированного программного обеспечения для обработки и интерпретации геолого-геофизической информации в четырёхмерном пространстве с общей базой данных и экспертными системами, позволяющими принимать технологические и управленческие решения. Внедрение этих технологий требует специалистов-универсалов, которые способны осуществлять «единый мониторинг работ: от сейсмических наблюдений до результатов моделирования резервуара и контроля процесса разработки месторождения «[23].

До начала 90-х годов прошлого века основные перспективы развития «нефтяной» геофизики связывались с наземной сейсморазведкой. Однако, несмотря на попытки расширения частотного диапазона, наземная сейсморазведка все-таки не смогла обеспечить желаемую разрешающую способность при решении задач обнаружения и прослеживания тонких пластов коллекторов. Кроме того, попытки напрямую перейти от сейсмического волнового поля к петрофизическим параметрам, в целом, пока не увенчалась успехом. С 90-х годов отчётливо проступает тенденция неуклонно растущего интереса к скважинной и подземной сейсморазведке. Начиная с совещания SEG, — EAEG и всех ведущих нефтяных компаний в Далласе в августе 1988 г основные пути «E & P» развивались по следующим направлениям:

• 1-разработка новых методов каротажа и совершенствование традиционных;
• 2-определение физических свойств породы с учётом максимального числа измеряемых параметров;
• 3-разработка новых типов скважинных источников и приёмников;
• 4-использование межскважинной сейсмической томографии, создание новых методик ПМВСП и трёхмерной сейсморазведки;
• 5-развитие скважинных электромагнитных методов, в т. ч. межскважинной электромагнитной томографии;
• 6-совершенствование методов скважинного опробования продуктивности пластов;
• 7-налаживание эффективного сотрудничества представителей различных геофизических, геохимических и геологических методов «E & P»;
• 8- разработка эффективных методов комплексирования, включающих статистический анализ в пространствах большой размерности, адаптированных с учётом геофизической специфики.

Необходимо подчеркнуть, что налаживанию эффективного сотрудничества представителей различных геофизических, геохимических, геологических методов и компьютерных технологий в «E & P» уделяется особое внимание и сегодня. Многие геологические задачи основываются на системном анализе многомерных связей большого числа параметров и принципиально не решаются «невооружённым мозгом» даже коллектива высококвалифицированных специалистов. Пропуском в технологическую революцию (все же больше похожую на эволюцию) стала организация тесного взаимодействия между различными научными дисциплинами и подготовка специалистов по нескольким областям знаний при условии высокого уровня развития фундаментальной науки. Вопросы интеграции и роли геофизики в радикальном ускорении научно-технический прогресса (НТП) ранее уже затрагивались авторами [24−26]. Специалисты ООО «ЦГЭ» в [27] также считают, что научно-технический прогресс двигает главным образом геофизика. Это очевидно из цитаты: «…ценность и высокая потребительная стоимость углеводородного сырья обеспечили бурный рост информационной базы геологоразведочного процесса и, в первую очередь, результатов геофизических методов. Развитие геофизики постепенно меняет облик геологической науки, превращая ее из описательной в точную, инструментальную и метрологически обеспеченную. Этот процесс развивается достаточно быстро. Особенно следует отметить нарастающее развитие сейсморазведки, этого безальтернативного геофизического метода, позволяющего детально изучать не только строение среды, но в последнее время и техногенные процессы, возникающие в период разработки».

В настоящее время лучшие специалисты-гефизики состоят в постоянном штате нефтяных компаний и обеспечивают снижение рисков бурения «сухих» скважин и геолого-экономическую эффективность разработки за счёт всестороннего учёта вариаций изменения параметров геолого-технологических моделей месторождений. Например, в нефтяной компании «Шелл» более 1500 геофизиков, а нефтяная компания «Экссон» стала самой прибыльной за счёт разработки и внедрения сейсмовидения (методики СЕЙСМОСТРАТИГРАФИИ, получившей всемирное признание). В нашей стране синтез геонаук активно развивался под брендами ПГР (прогнозирование геологического разреза), ПП (прямые поиски УВ) и СФИ (структурно-формационная интерпретация). Активно геофизики задействованы и в разработке новых технологий добычи трудноизвлекаемых УВ-ресурсов («тяжёлой нефти», сланцевых нефти и газа, газогидратов и др.).