Литература(Книги)

Всё про нефть и газ \Главная \Начало \Литература \Подразделы \Книги
\Нефтегазопромысловая геология

	РАЗДЕЛ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ПЕРВЫЙ ГЕОЛОГИЯ КАК НАУКА И ЕЕ ЗАДАЧИ
	Глава I ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ
	§ 1. НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВАЯ ГЕОЛОГИЯ Нефтегазопромысловая геология — приклад­ная наука: это отрасль геологии, занимающаяся детальным изучением месторождений и залежей нефти, газа и газокон­денсата в начальном (естественном) состоянии и в процессе разработки для определения их народнохозяйственного зна­чения и рационального использования недр. Из этого опреде­ления видно, что нефтегазопромысловая геология подходит к изучению месторождений и залежей углеводородов (УВ) с двух точек зрения. Во-первых, залежи УВ изучаются в статическом состоянии как природные геологические объекты. Целями такого изу­чения являются технико-экономические обоснование ценнос­ти залежи, получение необходимой геолого-промысловой информации для проектирования разработки и геологическо­го обоснования системы и показателей будущей разработки. Во-вторых, залежи УВ изучаются в динамическом состоя­нии, так как в них при эксплуатации происходят процессы движения нефти, газа и воды к забоям добывающих и от забоев нагнетательных скважин. Особенности динамики этих процессов обусловливаются естественными геологическими свойствами залежи (т.е. свойствами в статическом состоянии) и характеристиками запроектированной системы разработ­ки. Другими словами, залежь нефти и газа, введенная в раз­работку, представляет собой неразрывное целое, состоящее уже их двух компонентов: геологической (сама залежь) и

	технической (система разработки). Это целое называют гео­лого-техническим комплексом (ГТК). Изучение залежей неф­ти, газа и газоконденсата требует проведения комплекса спе­циальных наблюдений и научных исследований в процессе подготовки залежей к разработке и при реализации утверж­денных схем или проектов разработки. Определение направ­лений различных работ и исследований, выбор методов ана­лиза и обобщений информации, соответствующих целям и задачам работ, имеют огромное значение для получения наи­более достоверных представлений о залежах и протекающих в них процессах, а следовательно, и для повышения эффек­тивности разработки. При подходе к залежи как к статичес­кому геологическому объекту используется информация, по­ступающая в результате разведки, а также при разбуривании залежи по запроектированной эксплуатационной сети сква­жин. Залежь рассматривают в динамике на основе специальных наблюдений и замеров в добывающих, нагнетательных, на­блюдательных, контрольных и других скважинах, а также на поверхностных инженерно-технических объектах. Влияние геологических условий на технико-экономические характе­ристики системы разработки определяется путем специаль­ных исследований, проведения опытных работ и обобщения опыта разработки. Таким образом, значение нефтегазопромысловой геологии состоит в обобщении и анализе всесторонней информации о месторождениях и залежах нефти и газа как объектах на­роднохозяйственной деятельности с целью геологического обоснования наиболее эффективных способов организации этой деятельности, обеспечения рационального использова­ния и охраны недр и окружающей среды.
	§ 2. ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ В развитии нефтегазопромысловой геологии, неразрывно связанном с развитием теории и практики раз­работки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторож­дений, можно выделить несколько периодов. Первый период — дореволюционный — от зарождения нефтяной промышленности (официальная дата возникнове­ния нефтяной промышленности в России — 1871 г.) до 1918 г. 8

	В этот период добыча нефти в России почти полностью была сосредоточена на Апшеронском полуострове и в Майкоп­ском районе. Первоначально нефть добывали бадьями из вы­рытых вручную колодцев. Первые скважины глубиной 40 — 70 м, давшие фонтаны нефти, были пробурены на Кубани (1864r., Кудако) и на Апшеронском полуострове (1869r., Ба-лаханы). Как правило, вскрытая нефтенасыщенная толщина плас­тов достигала 1 — 3 м. Каких-либо принципов разработки ме­сторождений в этот период не было. Оценка значимости нефтеносных земель производилась отдельными лицами и нередко носила спекулятивный характер. В тот период господствовала гипотеза американского гео­лога Бриггса, выдвинутая им в 1868 г., согласно которой единственной силой, продвигающей нефть к забоям скважин, могла быть лишь сила упругости газа, растворенного в неф­ти. Считалось, что влияние работы каждой скважины может распространяться в пласте на очень небольшое расстояние. Но в работах крупных ученых и инженеров на этом этапе можно найти элементы методики подсчета запасов, основ методики промышленной разведки и эффективной техноло­гии добычи нефти. Так, в 1888 г. геолог A.M. Коншин впервые произвел под­счет запасов нефти, применив объемный метод. В начале 90-х годов прошлого века он на основе анализа статистичес­ких данных об изменении дебитов скважин во времени под­считал запасы четырех площадей Бакинского района. Оче­видно, эта работа послужила основанием для построения этим автором кривых падения дебитов и использования их при расчетах будущей добычи (так называемый метод кри­вых). В США подобные кривые для калифорнийских место­рождений нефти были предложены Р. Арнольдом и Р. Андер­соном ‚ 1908 г. В 1905 г. И.Н. Стрижев подсчитал объемным методом за­пасы нефти в Грозненском районе. В 1910-1912rr. выходят из печати работы по Майкоп­скому нефтяному району И.М. Губкина, который по праву считается основоположником нефтяной геологической науки в нашей стране. Тогда И.М. Губкин впервые объяснил меха­низм образования рукавообразных залежей и ввел понятие о стратиграфических залежах нефти. Ему же принадлежит приоритет в создании в этот период метода построения структурных карт, в том числе наклонных. В 1910-1917rr. С.И. Чарноцкий усовершенствовал метод кривых. Он пред- 9

	ложил способ расчета начальных дебитов скважин в зависи­мости от средней степени уплотнения их сети. К рассматриваемому периоду относятся и первые геофи­зические исследования скважин. В 1906-1916rr. геолог Д.В. Голубятников производил измерения температуры плас­тов более чем в 300 нефтяных скважинах Азербайджана и Дагестана. Он впервые установил возможность использова­ния геотермии для решения некоторых нефтепромысловых задач. Второй период — с 1918 по 1931 г. Нефтяная промышлен­ность страны быстро развивается. Уже в первые годы после национализации нефтяной промышленности (1920 г.) в ре­зультате резкого увеличения объемов разведочного бурения был открыт ряд новых высокопродуктивных месторождений как в Бакинском, так и в других районах; значительно воз­росла глубина добывающих скважин. Это обеспечило увели­чение добычи нефти в стране. Начинается создание научных основ рациональной развед­ки и разработки нефтяных месторождений. Важнейшим событием этого периода было прошедшее в Москве в 1925 г. Всесоюзное совещание по вопросам охраны и рационального использования нефтяных залежей. На этом совещании М.В. Абрамович впервые в мире поставил вопрос о рациональной системе разработки нефтеносного пласта-резервуара как отдельного эксплуатационного объекта. В 1927 г. он опубликовал первую классификацию известных к тому времени систем разработки нефтяных месторождений В 1928 г. вышла работа М.Ф. Мирчинка "Производст­венные перспективы свиты V пласта Биби-Эйбата (о методах оценки нефтяных залежей)". В ней автор рекомендовал вы­являть и изучать естественные, геологические факты, влияю­щие на производительность скважин, и отграничивать их от искусственных, зависящих от деятельности человека. К 1927-1930rr. относится ряд работ В.В.Билибина. Он использовал для подсчета запасов нефти и анализа разработ­ки нефтяных залежей методы математической статистики, что позволило созданный ранее метод кривых сделать более надежным, поскольку появилась возможность количественно оценивать точность и определять границы применения кри­вых. Накопленный материал был обобщен B.B. Билибиным в книге "Методы математической статистики в подсчете под­земных запасов нефти", изданной в 1930 г. Это была первая работа, посвященная применению математических методов при решении промыслово-геологических задач. 10

	В апреле — мае 1930 г. комиссия под руководством И.М. Губкина, рассматривая вопросы разработки Новогроз­ненского месторождения, сделала ряд выводов об активной роли высоконапорных пластовых вод, о существовании ак­тивной гидравлической связи между областью разработки пласта и областью его питания несмотря на то, что они рас­положены на больших расстояниях друг от друга, и др. С 1924 г. в стране начинаются систематические работы по подсчету запасов нефти в основных нефтяных районах стра­ны. В 1925 г. были организована специальная комиссия Гео­логического комитета для руководства работой по созданию эффективной классификации запасов нефти. В 1927 г. M.B. Абрамович впервые предложил выделять в классификации запасов категории запасов по степени их разведанности. В 1928 г. классификация запасов, в основу которой поло­жена степень их разведанности, была утверждена Геологиче­ским комитетом в качестве временной. В 1921 г. начал теоретические и экспериментальные иссле­дования академик Л.С. Лейбензон — основатель советской школы ученых, работающих в области нефтяной подземной гидравлики. В этот же период грозненскими геологами H.T. Линдт-ропом, B.M. Николаевым, М.Г. Танасевичем, M.M. Чарыги-ным, C.H. Шаньгиным и другими был опубликован ряд ра­бот, способствовавших ускоренному развитию представлений об условиях залегания и извлечения нефти из недр. В этих работах было установлено, что главной силой, движущей нефть к забоям скважин в наиболее продуктивных пластах грозненских месторождений, является напор краевых вод и что газ в пластовых условиях растворен в нефти и никакой активной роли, вопреки гипотезе Бриггса, не играет. Таким образом, в рассмотренный период были начаты работы по созданию методики оценки ценности залежей нефти, а также заложены основы современных представле­ний о режимах нефтяных и газовых залежей. Третий период — с 1931 по 1940 г. Растущие потребности практики стимулировали развитие начавшихся в предшест­вующем периоде исследований по вопросам разработки неф­тяных месторождений, совершенствования методов получе­ния геологической информации, а также ее анализа и обоб­щения. В 1937 г. M.A. Жданов и C.B. Шумилин впервые подсчита­ли запасы газа по б. СССР в целом. Кроме объемного мето- 11

	да был широко использован метод подсчета запасов газа по падению давления. С 1929 г. в стране для составления непрерывных разрезов скважин стали применять геофизический метод кажущегося удельного электрического сопротивления пород. В 1931 г. со­ветскими геофизиками и сотрудниками фирмы "Шлюм-берже" был разработан второй метод электрометрии сква­жин — метод потенциалов собственной поляризации пород. С этого времени скважинная геофизика начинает быстро развиваться, повышается ее роль в изучении геологических разрезов скважин. Развиваются также гидродинамические методы. В резуль­тате начатых в 1935 г. исследований в ГрозНИИ была разра­ботана гидравлическая теория пластовых водонапорных сис­тем, подвергнута критике теория существования постоянного ограниченного радиуса влияния скважины, исследованы осо­бенности работы скважин при различных формах и разме­рах контура области питания. В 1936-1939rr. В.Н.Щелкачевым создана новая теория взаимодействия скважин, изучены особенности различных систем их расстановки. В начале 30-х годов В.П. Яковлев провел большую работу и внес ряд ценных предложений по методике исследования скважин и пластов. Он, в частности, указал на необходи­мость учета сжимаемости жидкости в пластовых условиях. В середине 30-х годов B.M. Барышев и A.H. Снарский в АзНИИ, A.A. Болтышев и Т.Л. Михайлов в ГрозНИИ сконст­руировали "опытные пласты" — модели, на которых изуча­лись законы фильтрации негазированной и газированной жидкости, взаимодействия скважин, изменения коэффициен­тов продуктивности и т.п. В эти же годы начали проводить свои исследования специ­алисты по гидродинамике A.M. Пирвердян, Г.Б. Пыхачев, Б.Б. Лапук и др. Интенсивное развитие гидродинамической теории, повы­шение технической вооруженности нефтедобывающей про­мышленности и совершенствование методов исследований скважин и пластов обусловили повышение требований к промысловому геологу, что сопровождалось расширением его функций. Геолог теперь принимает активное участие в реше­нии вопросов заложения скважин и геологического контроля за их бурением, освоением и эксплуатацией; важнейших проблем рациональной разработки нефтяных залежей, под­счета запасов, геологической интерпретации результатов ге- 12

	офизических и гидродинамических исследований скважин; планирования нефтедобычи. Все это определило формирова­ние нефтепромыслового геолога нового профиля, существен­но отличающегося от профиля геолога-нефтяника поисковой специализации. В 1933 г. вышел написанный коллективом авторов под ре­дакцией M.B. Никитина первый учебник "Нефтепромысловая геология" для высшего учебного заведения. В нем были сис­тематизированы основные направления и задачи нефтепро­мысловой геологии. В августе 1933 г. в Баку проходил I Всесоюзный съезд ВНИТО нефтяников. В выступлениях на съезде крупнейших геологов страны уже назывались элементы системного под­хода к решению задач нефтегазопромысловой геологии. Так, И.М. Губкин критиковал инженеров-промысловиков за то, что они занимаются "не эксплуатацией пласта и месторожде­ния в целом, а эксплуатацией нефтяных скважин как меха­нических агрегатов, как изолированных объектов производ­ства". B.M. Николаев говорил, что при изучении режимов нефтяного пласта следует рассматривать пласт как некоторое пространство, в котором происходит ряд взаимодействую­щих физических явлений, создающих определенные условия продвижения нефти к забоям скважин. В рассматриваемый период продолжались работы по со­вершенствованию классификации запасов нефти и газа. В 1932 г. И.М. Губкин предложил классификацию, которая бы­ла положена в основу оценки запасов нефти и газа при со­ставлении пластов развития отрасли и действовала до 1942 г. В 1935 г. была создана Центральная комиссия по запасам полезных ископаемых. Позже эта комиссия стала называться Государственной комиссией по запасам полезных ископае­мых (ГКЗ СССР). Важнейшим событием третьего периода, явившимся пере­ломным в развитии нефтегазопромысловой геологии, было Всесоюзное совещание нефтяников в феврале 1938 г. в Баку. Принятые на совещании решения послужили основанием для организационной перестройки геологической службы на промыслах, предусматривающей обязательное участие геоло­гической службы в разбуривании и эксплуатации месторож­дений и ответственность ее за эти процессы. В крут обязанностей промыслового геолого-производст­венника были включены: установление правильного режима эксплуатации скважин и контроль за его выполнением; уста­новление и анализ режима эксплуатации нефтяных горизон- 13

	тов; организация наблюдений за взаимовлиянием скважин, за разработкой горизонтов значительной толщины, подразделя­емых на эксплуатационные объекты; контроль за изменени­ем пластового давления; учет добычи нефти, газа и воды по каждой скважине; контроль за проведением замеров буфер­ного, затрубного, трапного давления и решение ряда других вопросов по наблюдению за эксплуатацией скважин и плас­тов. В третьем и четвертом периодах интенсивные научные ис­следования в области оценки нефтегазонасыщенности недр, детального изучения сложной тектоники нефтяных место­рождений на юге страны, изучения условий обводнения залежей при разработке, оценке запасов проводил M.A. Жданов, который с 1936 г. возглавлял кафедру разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений в Мос­ковском нефтяном институте. Позднее, в 1959 г., под руко­водством M.A. Жданова здесь была организована первая в стране кафедра нефтепромысловой геологии, заведующим которой он оставался вплоть до 1974 г. Таким образом, третий период характеризовался важней­шими событиями — введением в программы вузов курса нефтегазопромысловой геологии, созданием первого учебни­ка по этому курсу, официальным организационным оформ­лением геологической службы на нефтяных промыслах и оп­ределением ее главнейших задач. Четвертый период — с 1941 по 1950 г. Он включает годы Великой Отечественной войны. Особенность развития неф­тяной промышленности в этот период заключалась в том, что широко разворачивались работы по развитию теории разработки нефтяных залежей и подземной гидравлики. В начале периода Л.С. Лейбензон и Б.Б. Лапук организова­ли группу специалистов-геологов, гидродинамиков, экономис­тов для создания научно обоснованной методики проектиро­вания рациональной разработки нефтяных и газовых место­рождений. Эта проблема приобрела особую остроту в связи с тем, что были открыты и вводились в разработку место­рождения Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, гео­логические условия которых отличались от кавказских мес­торождений. Позже группа была реорганизована в Проектно-исследо-вательское бюро при Московском нефтяном институте под руководством А.П. Крылова. Это бюро за годы войны про­вело важные работы по проектированию разработки многих нефтяных и газовых месторождений и по созданию теорети- 14

	ческих основ проектирования, анализа и регулирования разработки нефтяных и газовых месторождений. В итоге в 1948 г. вышли в свет две монографии: "Научные основы разработки нефтяных месторождений" (авторы А.П. Кры­лов, M.M. Глоговский, М.Ф. Мирчинк, H.M. Николаевский, И.А. Чарный были удостоены за этот труд Государственной премии СССР) и "Теоретические основы разработки место­рождений природных газов" (автор Б.Б.Лапук). В этих монографиях были сформулированы основы под­хода к проектированию разработки, согласно которому при выборе рациональной системы разработки необходимо: 1)    учитывать геологические особенности месторождения; 2)  на основе гидродинамических расчетов выбирать рацио­нальные варианты расстановки добывающих и нагнетатель­ных скважин применительно к выявленным геологическим особенностям, рассчитывать дебиты, пластовые и забойные давления; 3) определять технико-экономические показатели различных вариантов размещения скважин и на этой основе выбирать оптимальный вариант. Установление важной роли геологических данных в про­ектировании разработки месторождений нефти и газа сказа­лось на дальнейшем развитии промыслово-геологических ис­следований. В 1942 г. была утверждена новая классификация запа­сов нефти и газа, в основу которой была положена сте­пень изученности (разведанности) залежей. Впервые была разработана инструкция по применению классификации за­пасов. В 1946 г. вышла в свет монография М.Ф. Мирчинка "Нефтепромысловая геология", в которой с учетом новой роли промысловой геологии в решении задач разработки нефтяных месторождений был обобщен опыт промыслово-геологической деятельности, накопленный как в нашей стра­не, так и за рубежом (преимущественно в США) за послед­ние годы. Идеи, теоретические разработки и методы, описанные в названных выше трех монографиях, явились исходными для создания в последующие периоды современной методологии проектирования разработки и ее осуществления на конкрет­ных нефтяных и газовых месторождениях страны. Рассмотренные четыре периода развития нефтегазопро-мысловой геологии составляют этап, характерная особен­ность которого — эксплуатация залежей на естественном (природном) режиме, когда процессы разработки определя- 15

	ются прежде всего расходом энергетических ресурсов самих продуктивных пластов. В конце этапа были подготовлены условия для принципиального изменения технологии добычи нефти — применения искусственного заводнения залежей. Выдающийся вклад в развитие нефтепромысловой геологии на этом этапе внес академик И.М. Губкин. Его труды уже многие десятилетия не теряют своей актуальности. Большое значение для развития методов контроля и регулирования разработки на естественных режимах имели работы M.B. Абрамовича, M.A. Жданова, М.И. Максимовича, B.C. Me-лик-Пашаева, A.H. Мустафинова, C.T. Овнатанова, A.A. Tpo-фимука и др. Пятый период — с 1950 по 1990 г. Важной особенностью этого продолжительного периода является быстрое развитие нефтегазодобывающей промышленности, связанное с откры­тием большого числа нефтяных и газовых месторождений в новых районах страны, вовлечение их в разработку и накоп­ление новых данных, органически вошедших в научный фонд нефтегазопромысловой геологии. В этот период актив­но развивается нефтегазодобывающая промышленность в районах Волго-Урала, Западной Сибири, Северного Кавказа. Открываются новые месторождения в старых нефтяных районах — в Азербайджане, Казахстане, на Украине. Характерное для этого периода широкое внедрение новой технологии разработки нефтяных месторождений, основан­ной на применении заводнения, поставило перед промысло­вой геологией новые задачи, которые во многом изменили саму суть этой дисциплины. Главным стало изучение влияния геолого-промысловых факторов на разработку процессов, протекающих в продуктивных пластах при вытеснении неф­ти закачиваемой водой. Теоретическое обоснование методов поддержания пласто­вого давления связано с именами А.П. Крылова, Ф.А. Tpe-бина, И.А. Чарного, B.H. Щелкачева, а дальнейшее развитие этих методов — с именами M.T. Абасова, Ю.П. Борисова, Г.Г. Вахитова, Ю.В. Желтова, Ю.П. Желтова, В.Д. Лысенко, Э.Д. Мухарского, M.M. Саттарова, М.Л. Сургучева, B.B. Ор­лова, Б.Ф. Сазонова и др. В создании, внедрении и развитии методов поддержания давления, анализа и регулирования разработки залежей неф­ти в этих условиях большую роль сыграли промысловые гео­логи Ф.А. Бегишев, B.B. Денисевич, H.C. Ерофеев, M.M. Ива­нова, М.И. Максимов, B.C. Мелик-Пашаев, М.Ф. Мирчинк, A.H. Мустафинов, Г.П. Ованесов, C.T. Овнатанов, Б.А. Txoc- 16

	тов, A.A. Трофимчук, Э.М. Халимов, А.И. Цатуров, M.3. Чер-номордиков, И.П. Чоловский и др. Благодаря совместным усилиям производственников и уче­ных, нефтяная промышленность в короткие сроки получила комплекс методов и средств контроля за процессами, проис­ходящими в продуктивных пластах при заводнении. В этот комплекс вошли методы геолого-промыслового анализа и обобщения информации, получаемой средствами собственно промысловой геологии, активно развивающихся скважинной геофизики, гидродинамики, физико-химии и др. Накопившийся опыт разработки послужил основой для проведения исследований по изучению влияния различных геологических факторов на характер протекающих в пластах процессов, на текущие и конечные показатели разработки, на выбор систем разработки с разными видами заводнения, плотностями и размещением скважин. Исследованием влия­ния геологических факторов занимались ведущие нефтегазо-промысловые геологи страны К.Б. Аширов, M.M. Иванова, И.П. Чоловский, B.C. Мелик-Пашаев, М.И. Максимов, а поз­днее — В.И. Азаматов, B.B. Воинов, B.K. Гомзиков, O.K. Обу­хов, Е.И. Семин, B.B. Стасенков, В.И. Гавура и др. В решении этих вопросов активное участие принимали такие геологи-производственники, руководители геологичес­кой службы в Министерстве нефтяной промышленности и на местах, как В.Д. Викторин, Е.П. Ефремов, P.X. Муслимов, H.H. Лисовский, Ю.Б. Фаин, B.M. Юдин, Х.Б. Юсуф-Заде и др. Крупный научный вклад в развитие промыслово-геологической интерпретации результатов геофизических ис­следований скважин внесли C.A. Султанов, Б.М. Орлинский, H.M. Свихнушин и др. Исследования, связанные с разработкой методики выделе­ния эксплуатационных объектов в разрезах многопластовых нефтяных и газовых месторождений провели H.E. Быков, В.Г. Каналин и др. С 1953-1955rr. начинаются широкие исследования по применению вероятностно-статистических методов и ЭВМ для решения задач нефтегазопромысловой геологии. Эти ме­тоды становятся высокоэффективным инструментом собст­венно геологических исследований, описания геологических объектов, средством оптимизации и автоматизации различ­ных работ, обобщения опыта разработки. Существенный вклад в эти исследования внесли В.И. Аронов, B.A. Бадьянов, А.Б. Багиров, Л.Ф. Дементьев, И.С. Гутман, E.A. Хитров, Ю.В. Шурубор и др. 17

	С конца 50-х годов начинается интенсивное развитие га­зовой промышленности страны. Были открыты новые мес­торождения газа на севере Тюменской области и в Оренбург­ской области, в Средней Азии, Ставропольском крае и дру­гих районах страны. В 1956 г. газовая промышленность становится самостоя­тельной областью народного хозяйства. Научные достижения в области промыслово-геологического изучения и проектирования разработки нефтяных месторож­дений способствовали ускоренному решению этих вопросов для газовых месторождений. В настоящее время созданы га­зодинамические методы расчета изменения во времени необ­ходимого числа газовых скважин, пластовых, забойных и устьевых давлений, приближенные методы расчета продви­жения контурных или подошвенных вод и решен ряд других задач с учетом промыслово-геологической информации. Развитие теории и практики добычи газа повлекло за со­бой проведение промысловых геологических исследований на газовых месторождениях. В развитие газопромысловой геологии, в совершенствова­ние методов изучения строения газовых залежей, подсчета запасов газа, геологического обоснования проектов разра­ботки газовых и газоконденсатных месторождений сущест­венный вклад внесли такие геологи, как K.A. Белов, З.Г. Борисенко, И.С. Гутман, В.И. Ермаков, И.П. Жабрев, M.A. Жданов, А.Л. Козлов, В.П. Савченко, M.H. Сосон, Ю.В. Терновой, H.B. Черский и др. В результате сегодня геологическая дисциплина, возникшая как нефтепромысловая геология, с полным основанием на­зывается нефтегазопромысловой геологией. Пятый период характеризуется активизацией мер по под­готовке специалистов нефтегазопромысловой геологии и дру­гих специальностей. Нефтегазовые вузы были созданы прак­тически во всех республиках с развитой нефтяной и газовой промышленностью. Для студентов специализации "нефтега-зопромысловая геология" были изданы учебники, полностью отвечающие требованиям времени — по подсчету запасов (И.С. Гутман — 1985 г.) и по нефтегазопромысловой геоло­гии и геологическим основам разработки месторождений (М.М.Иванова, Л.Ф.Деменьтьев, И.П.Чоловский — 1985r.). В 1963 г. была создана Центральная комиссия по разра­ботке нефтяных месторождений страны во главе с C.A. Оруд-жевым. В состав комиссии вошли ведущие специалисты в области технологии разработки, промысловой геологии, эко- 18

	номики. Комиссии было поручено рассмотрение всех про­ектных документов на разработку нефтяных месторождений, анализов разработки, всех методологических документов в этой области. Десятилетием позже подобная Комиссия была создана и по разработке газовых месторождений. Центральной комиссией по разработке нефтяных место­рождений проведена целая серия Всесоюзных совещаний по принципиальным проблемам освоения месторождений, кото­рые формировали очередные задачи всех направлений дея­тельности, в том числе и промысловой геологии. В работе комиссии, в ее Московских и выездных заседа­ниях участвовал широкий круг специалистов, благодаря чему она стала своеобразной школой для технологов, промысло­вых геологов и работников родственных направлений отрасли. Шестой период — с 1991 г. по настоящее время. Этот пе­риод знаменателен важными изменениями в жизни страны и в состоянии ее сырьевой базы. Выделение России в самосто­ятельное государство обусловило необходимость сосредото­чить внимание главным образом на нефтяных месторожде­ниях Западной Сибири, Волго-Уральского региона, Северно­го Кавказа, Астраханской области, Восточной Сибири. В первых трех регионах многие длительно разрабатывае­мые месторождения вступили в позднюю стадию разработки с быстрым ростом обводнения продукции и падением добы­чи нефти. Возросла важность работ по геолого-промысло­вому постадийному анализу разработки и обоснованию тех­нологических мероприятий по доразработке, по применению арсенала методов увеличения нефтеотдачи. Фонд разрабатываемых в России залежей нефти пополня­ется за счет новых месторождений и залежей известных ме­сторождений в основном с трудно извлекаемыми запасами. В условиях рыночных отношений особую остроту приоб­ретает вопрос возможно более полного использования недр этих месторождений при ограничивающем влиянии совре­менных экономических требований. Научным обоснованием и практическим решением этих задач занимается армия специалистов промыслово-геоло-гических и технологических служб научных подразделений и производственных компаний и организаций. Большую роль играет Центральная Комиссия по разработке нефтяных мес­торождений (первый зам. председателя H.H. Лисовский, уче­ный секретарь П.Ф. Храмов). По существу, выделенный шестой этап является перелом- 19

	ным в истории развития нефтяной промышленности, так как возникла необходимость принципиально нового решения та­ких вопросов, как вскрытие пластов при бурении, поиск но­вых методов воздействия на нефтяные пласты, поиск мето­дов доразработки высокообводненных залежей, методов уп­равления разработкой и др. В этих условиях задачи всех об­ластей наук, в том числе и промысловой геологии, резко ус­ложнились.
	§ 3. СВЯЗЬ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ С ДРУГИМИ ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ И СМЕЖНЫМИ НАУКАМИ С точки зрения промысловой геологии за­лежь нефти или газа следует рассматривать как часть прост­ранства, в которой накладываются друг на друга результаты многообразных геологических, физических, гидродинамичес­ких и других процессов, действовавших в природе и проис­ходящих во время разработки залежи. Поэтому залежь сле­дует изучать во многих аспектах. Особенность нефтегазопромысловой геологии заключается в том, что она широко использует теоретические представ­ления и фактические данные, получаемые методами других наук, и в своих выводах и обобщениях очень часто опирает­ся на закономерности, установленные в рамках смежных наук. Так, данные об условиях залегания продуктивных пластов в первую очередь поступают в результате сейсмических ис­следований. При вскрытии залежи скважинами эти данные уточняются методами структурной геологии. Поднятые из скважин керн, пробы нефти, газа, воды исследуются метода­ми литологии и физики пласта. Важным источником инфор­мации о свойствах пород служат данные промысловой гео­физики, а также результаты гидродинамических исследова­ний скважин. Обобщая различную информацию об условиях залегания и свойствах нефтегазонасыщенных пород, промысловый гео­лог в значительной степени опирается на теоретические представления, законы тектоники, стратиграфии, петрогра­фии, гидрогеологии, подземной гидравлики и ряда других на­ук. Анализируя и обобщая количественные и качественные 20

	данные, современный промысловый геолог широко исполь­зует математические методы и ЭВМ. Таким образом, науки, изучающие залежи нефти и газа в различных аспектах, составляют значительную часть теорети­ческого и методического фундамента нефтегазопромысловой геологии. Вместе с тем нефтегазопромысловая геология изучает за­лежь нефти или газа, подготавливаемую к разработке или находящуюся в разработке, решает задачи комплексом соот­ветственных методов. Большое место в промысловой геологии принадлежит обоснованию рационального комплексирования методов — своих и смежных наук — для получения, анализа и обобще­ния информации о строении нефтегазоносных пластов и за­лежей в целом, о путях движения нефти, газа, воды внутри залежи при ее эксплуатации, о текущих и конечных коэф­фициентах нефтеизвлечения и т.п. Результаты промыслово-геологических исследований ока­зывают существенное влияние на смежные науки, способст­вуя их обогащению и дальнейшему развитию. Разнообразные виды исследовательской и производственной деятельности, а также промыслово-геологический научный анализ ее резуль­татов обязательно и в большом количестве доставляют новые факты, служащие для подтверждения и дальнейшего развития взглядов и теории, составляющих содержание смежных наук. При этом нефтегазопромысловая геология ставит перед смежными науками новые задачи, тем самым в еще большей степени способствуя их развитию.
	Глава II МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ § 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОЛОГИИ Цель нефтегазопромысловой геологии заклю­чается в геологическом обосновании наиболее эффективной деятельности по добыче нефти и газа и повышению исполь­зования недр. 21

	Основная цель разбивается на ряд компонент, к которым относятся промыслово-геологическое моделирование зале­жей, подсчет запасов нефти, газа, конденсата и ценных по­путных компонентов, геологическое обоснование систем разработки нефтяных и газовых месторождений, геологичес­кое обоснование мероприятий по повышению нефте-, газо-или конденсатоотдачи, обеспечение комплекса наблюдений в процессе разведки и разработки охраны недр месторожде­ний. Другой вид компонент — сопутствующие цели, которые направлены на более эффективное достижение основной це­ли. К ним относятся геологическое обслуживание процесса бурения и эксплуатации скважин, а также внутренние цели нефтегазопромысловой геологии, такие, как совершенство­вание собственной методологии и методической базы. Задачи нефтегазопромысловой геологии состоят в получе­нии информации об объекте исследований, в поисках законо­мерностей, объединяющих наблюденные разрозненные фак­ты о строении и функционировании залежи в единое целое, в выработке правил рационального проведения исследований, в создании методов обработки, обобщения и анализа резуль­татов наблюдений и исследований, в оценке эффективности этих методов в различных геологических условиях и т.д. Среди этого множества могут быть выделены задачи трех типов: 1) конкретно-научные, 2) методические, 3) методоло­гические. Решение конкретно-научных задач направлено на изуче­ние конкретного геолого-технического комплекса. Сюда вхо­дят следующие задачи: 1.  Изучение состава и свойств горных пород, слагающих продуктивные отложения, состава и свойств нефти, газа и воды, геологических и термодинамических условий их зале­гания и закономерностей их изменчивости в пределах изуча­емого объекта. 2.   Выявление первичной структуры залежи — выделение слоев, пластов, горизонтов зон замещения коллекторов, изу­чение пликативных, дизъюнктивных и инъективных дисло­каций, зон с разным характером нефтегазонасыщения и Ú.‰. 3.  Установление кондиций и других граничных значений естественных геологических тел (например, для разделения высоко-, средне- и низкопродуктивных пород). В совокупно­сти с задачами второй группы это позволяет оценить запасы нефти и газа и их размещение в объеме залежи. 22

	4.   Построение классификации геолого-технических ком­плексов по множеству признаков. Следует подчеркнуть, что только генетические классификации залежей углеводородов недостаточны для нефтегазопромысловой геологии. При ее построении должны учитываться преобразования, вызывае­мые процессом разработки. 5.  Изучение особенностей и характера вытеснения нефти и газа водой или другими агентами в условиях конкретной залежи с ее неоднородностью, свойствами пластовых флюи­дов и примененной системой разработки, изучение охвата пластов воздействием, путей перемещения нефти, газа и во­ды в пластах, характера размещения остаточных запасов нефти или газа на каждом новом этапе и т.д. 6.  Изучение влияния строения и свойств залежи на эффек­тивность систем разработки (устойчивость отборов нефти и газа, темпов разработки, себестоимости продукции, проект­ная нефтеотдача и др.). Методические задачи — совершенствование известных и создание новых методов решения конкретно-научных задач, в том числе: 1.   Совершенствование методов проведения наблюдений, решение вопросов определения необходимого и достаточного числа наблюдений, плотности сети и периодичности наблю­дений, организации опробования, построения материальных моделей и их использования для получения и сбора инфор­мации на всех стадиях подготовки, проектирования и функ­ционирования ГТК. 2.  Развитие методов обобщения информации и описания залежей и месторождений: словесное описание, отображение с помощью различных графических средств (построение схем, профилей, карт, графиков, блок-диаграмм и т.п.), фор­мализованное описание (с помощью средств математики), т.е. развитие методики построения различных моделей, отобра­жающих отдельные стороны ГТК. 3.  Совершенствование методик промыслово-геологическо-го прогнозирования запасов и показателей разработки, гео­логического обоснования проектов и действующих систем разработки, промыслово-геологических методов оценки те­кущей и конечной нефтегазоотдачи и т.п. В методологические задачи нефтегазопромысловой геоло­гии входят следующие: 1. Оценка эффективности различных методов решения конкретно-научных задач нефтегазопромысловой геологии; анализ возможности и целесообразности применения новых 23

	методов и подходов, например таких, как системно-струк­турный подход; анализ их связи с традиционными представ­лениями нефтегазопромысловой геологии. 2.  Анализ содержания, сущности исследований промысло­вой геологии: выяснение, как и с какими науками она связа­на, как можно использовать опыт других наук. Анализ таких функциональных связей позволяет выявить участие нефтега­зопромысловой геологии в процессах дифференциации и ин­теграции научного знания, ее вклад в общественную практи­ку. 3.  Анализ сущности взаимодействия геологии, техники и экономики; определение роли, значимости каждой из этих компонент прикладного научного знания в решении кон­кретно-научных, методических и социальных вопросов при проведении промыслово-геологических исследований. В последнее время активизирующая роль методологичес­ких исследований в общем прогрессе науки стала особенно очевидной, в связи с чем им стали уделять значительное вни­мание.
	§ 2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОМЫСЛОВО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Источниками первичной информации в неф­тегазопромысловой геологии служат исследования разными методами, объединенные общей решаемой задачей. Изучение керна, шлама, проб нефти, газа и воды в лабо­раториях с помощью специальных приборов — основной источник прямой информации о геолого-физических свойст­вах пород и физико-химических свойствах УВ и пластовой воды. Получение этой информации затруднено тем, что плас­товые условия (давление, температура и др.) отличаются от лабораторных и поэтому свойства образцов пород и флюи­дов, определенные в лабораторных условиях, существенно отличаются от тех же свойств в пластовых условиях. Отбор проб с сохранением пластовых условий весьма затрудните­лен. В настоящее время существуют герметичные пробоот­борники только для пластовых нефтей и вод. Пересчет ре­зультатов лабораторного определения на пластовые условия может производиться с помощью графиков, построенных на основе данных специальных исследований. Исследование скважин геофизическими методами (ГИС) осуществляется в целях изучения геологических разрезов 24

	скважин, исследования технического состояния скважин, контроля за изменением нефтегазонасыщенности пластов в процессе разработки. Для изучения геологических разрезов скважин использу­ются электрические, магнитные, радиоактивные, термичес­кие, акустические, механические, геохимические и другие методы, основанные на изучении физических естественных и искусственных полей различной природы. Результаты иссле­дования скважин фиксируются в виде диаграмм либо точеч­ной характеристики геофизических параметров: кажущегося электрического сопротивления, потенциалов собственной и вызванной поляризации пород, интенсивности гамма-излучения, плотности тепловых и надтепловых нейтронов, температуры и др. Теория геофизических методов и выяв­ленные петрофизические зависимости позволяют проводить интерпретацию результатов исследований. В итоге решаются следующие задачи: определения литолого-петрографической характеристики пород; расчленения разреза и выявления гео­физических реперов; выделения коллекторов и установления условий их залегания, толщины и коллекторских свойств; определения характера насыщения пород — нефтью, газом, водой; количественной оценки нефтегазонасыщения и др. Для изучения технического состояния скважин применя­ются: инклинометрия — определение углов и азимутов ис­кривления скважин; кавернометрия — установление измене­ний диаметра скважин; цементометрия — определение по данным термического, радиоактивного и акустического мето­дов высоты подъема, характера распределения цемента в за-трубном пространстве и степени его сцепления с горными породами; выявление мест притоков и затрубной циркуляции вод в скважинах электрическим, термическим и радиоактив­ным методами. Контроль за изменением характера насыщения пород в результате эксплуатации залежи по данным промысловой геофизики осуществляется на основе исследований различ­ными методами радиоактивного каротажа в обсаженных скважинах и электрического — в необсаженных. В последние годы получают все большее развитие деталь­ные сейсмические исследования, приносящие важную ин­формацию о строении залежей. Гидродинамические методы исследования скважин при­меняются для определения физических свойств и продуктив­ности пластов-коллекторов на основе выявления характера связи дебитов скважин с давлением в пластах. Эти связи 25

	описываются математическими уравнениями, в которые вхо­дят физические параметры пласта и некоторые характерис­тики скважин. Установив на основе гидродинамических ис­следований фактическую зависимость дебитов от перепадов давлений в скважинах, можно решить эти уравнения относи­тельно искомых параметров пласта и скважин. Кроме того, эта группа методов позволяет выявлять в пластах гидродина­мические (литологические) экраны, устанавливать степень связи залежи нефти и газа с законтурной областью и с уче­том этого определять природный режим залежи. Применяют три основных метода гидродинамических ис­следований скважин и пластов: изучение восстановления пла­стового давления, метод установившихся отборов жидкости из скважин, определение взаимодействия скважин. Наблюдения за работой добывающих и нагнетательных скважин. В процессе разработки залежи получают данные об изменении дебитов и приемственности скважин и пластов, обводненности добывающих скважин, химического состава добываемых вод, пластового давления, состояния фонда скважин и другие, на основании которых осуществляются контроль и регулирование разработки. Важно подчеркнуть, что для изучения каждого из свойств залежи можно применить несколько методов получения ин­формации. Например, коллекторские свойства пласта в рай­оне расположения скважины определяют по изучению керна, по данным геофизических методов и по данным гидродина­мических исследований. При этом достигается разная мас­штабность определений этими методами — соответственно по образцу породы, по интервалам толщины пласта, по пла­сту в целом. Значение свойства, охарактеризованного не­сколькими методами, определяют, используя методику увязки разнородных данных. Для контроля за свойствами залежи, изменяющимися в процессе ее эксплуатации, необходимые исследования долж­ны проводиться периодически. По каждой залежи, в зависимости от ее особенностей, дол­жен обосновываться свой комплекс методов получения ин­формации, в котором могут преобладать те или иные методы. Надежность получаемой информации зависит от количест­ва точек исследования. Представления о свойствах залежи, полученные по небольшому числу разведочных скважин и по большому числу эксплуатационных, обычно существенно раз­личны. Очевидно, что более надежна информация по боль­шому количеству точек. 26

	§ 3. СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В эмпирические средства нефтегазопромыс-ловой геологии входят в первую очередь скважины, а затем различные инструменты, приборы и лабораторные установ­ки. Среди этих средств следует назвать колонковые долота для отбора керна, боковые сверлящие и стреляющие грунто­носы, пластовые пробоотборники и опробователи пластов, различные геофизические зонды, инклинометры, глубинные манометры, дебитометры и расходомеры, лабораторные ус­тановки для определения геолого-геофизических свойств по­род и физико-химических свойств флюидов. Наблюдения, проводимые по скважинам в процессе экс­плуатации залежей, являются важным и обильным источни­ком информации о структуре залежи, эффективности систе­мы разработки, позволяющим обосновывать мероприятия по ее совершенствованию. Материальное моделирование. Средства для получения косвенной информации — специально создаваемые в лабо­раторных условиях искусственные модели пластов и проте­кающих в них процессов. Например, модель пласта в виде металлической трубы, заполненной песком, насыщенным нефтью, широко применяется для изучения процессов сжига­ния нефти методом создания внутрипластового очага горе­ния. Она позволяет измерять и регулировать параметры про­цесса, изучать условия его устойчивости, устанавливать конеч­ные результаты, которые затем с соблюдением требований теории подобия могут быть перенесены на реальные пласты. Другой вид моделей — натуральная модель в виде хорошо изученной залежи или ее участка с протекающими в ней процессами или явлениями. Метод натурального моделирования широко применяется, например при внедрении новых методов повышения нефте­отдачи пластов. Прежде чем внедрить тот или иной метод в промышленных масштабах, его применяют на небольшом опытном участке залежи, где проверяется эффективность метода и отрабатывается технология. Опытный участок вы­бирается таким образом, чтобы промыслово-геологическая характеристика пласта в пределах участка была типичной в целом для залежи. В этом случае часть нефтегазоносного пла­ста в пределах участка выступает как натурная модель, явля­ясь природным аналогом объектов, на которых предполага­ется применение испытываемого метода. Проведение производственного эксперимента в процессе 27

	разработки залежи. При этом источником необходимой ин­формации служит сам эксплуатируемый объект. Так, на Po-машкинском месторождении проводились промысловые экс­перименты по ускорению создания сплошного фронта за­воднения на линии нагнетания воды; на Бавлинском место­рождении осуществлен эксперимент по разрежению сетки добывающих скважин в 2 раза по сравнению с запроектиро­ванной плотностью с целью изучения влияния плотности сет­ки на величины текущих отборов и конечной нефтеотдачи.
	§ 4. МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА И ОБОБЩЕНИЯ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ Обобщение информации может происходить как на эмпирическом, так и на теоретическом уровне. Как уже отмечалось, теоретические методы нефтегазопромысло-вой геологии в значительной мере используют теоретические положения смежных геологических и технических наук, та­ких как тектоника, стратиграфия, петрография, геохимия, подземная гидромеханика, физика пласта и другие, а также экономика. Вместе с тем недостаточное развитие теоретиче­ских методов вызывает широкое использование эмпиричес­ких зависимостей. Основным методом обобщения эмпириче­ского материала в нефтегазопромысловой геологии служит метод моделирования. Реальное геологическое пространство, содержащее беско­нечное множество точек, является непрерывным. На практи­ке же геологическое пространство представляется конечным множеством точек, т.е. является дискретным, неполноопреде-ленным. Неполноопределенное дискретное пространство использу­ется для построения непрерывного геологического простран­ства, в котором значения представляющих интерес призна­ков каким-либо способом (путем интерполяции, экстраполя­ции, корреляции и т.п.) определены для каждой точки. Такое пространство будет полноопределенным. Переход от непол-ноопределенного пространства к полноопределенному есть процедура моделирования реального геологического прост­ранства. Следовательно, полученная модель является всего лишь представлением исследователя о реальном геологическом про- 28

	странстве, составленным по ограниченному числу точек на­блюдения. Процедура моделирования реального геологического про­странства является основной частью промыслово-геологи-ческого моделирования залежей, отражающего все их осо­бенности, влияющие на разработку. Различают два вида промыслово-геологических моделей залежей. Это статические и динамические модели. Статическая модель отражает все промыслово-геологические свойства залежи в ее природном виде, не за­тронутом процессом разработки: геометрию начальных внешних границ залежи; условия залегания пород коллекторов в пределах залежи; границы залежи с разным характером нефтегазоводона-сыщенности коллекторов; границы частей залежи с разными емкостно-фильтраци-онными параметрами пород-коллекторов в пластовых усло­виях. Эти направления моделирования, составляющие геометри­зацию залежей, дополняются данными о свойствах в пласто­вых условиях нефти, газа, воды, о термобарических условиях залежи, о природном режиме и его потенциальной эффек­тивности при разработке (энергетическая характеристика залежи) и др. Статическая модель постепенно уточняется и детализиру­ется на базе дополнительных данных, получаемых при раз­ведке и разработке залежи. Динамическая модель характеризует промыслово-геологи-ческие особенности залежи в процессе ее разработки. Она составляется на базе статической модели, но отражает изме­нения, произошедшие в результате отбора определенной час­ти запасов углеводородов, при этом фиксируются: текущие внешние границы залежи; соответственно границы "промытого" водой или другими агентами объема залежи (при системах разработки с искус­ственным воздействием на пласты); границы участков залежи, не включенных в процесс дре­нирования; фактическая динамика годовых показателей разработки за истекший период; состояние фонда скважин; текущие термобарические условия во всех частях залежи; изменения коллекторских свойств пород. При статическом моделировании залежей в промысловой 29

	геологии большое место занимает графическое (образно-знаковое) моделирование, называемое геометризацией зале­жи. В область графического моделирования входит модели­рование формы и внутреннего строения залежи. Форма за­лежи наиболее полно отображается на картах в изогипсах, получивших название структурных, на которых находят по­ложение внешнего и внутреннего контура нефтеносности, а также при их наличии — положение литологических и дизъ­юнктивных границ залежи. Внутреннее строение залежи отражают путем составления детальных корреляционных схем, детальных геологических разрезов (профилей) различных карт в изолиниях или услов­ных обозначениях. При динамическом моделировании также широко исполь­зуют графическое моделирование — построение карт по­верхностей нефти и внедрившейся в залежь воды, графиков и карт разработки, карт изобар и др. При статическом и динамическом моделировании широко применяют математические методы — используют линейную интерполяцию, математические функции различной сложнос­ти — полиномы различных степеней, случайные функции, сплайн-функции и др. Применяют методы теории вероятнос­тей и математической статистики — теории распределений, корреляционно-регрессионного анализа и др. Методика составления названных выше и других графиче­ских документов описана далее. Вопросы математического моделирования залежей нефти и газа с применением ЭВМ рассмотрены в специальном учебном пособии.
	Глава III СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ ЗАЛЕЖЕЙ УГЛЕВОДОРОДОВ § 1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ Опыт разработки нефтяных и газовых мес­торождений выявил одну из решающих ролей фактора неод­нородности строения залежей в решении задач нефтегазо-промысловой геологии. Неоднородность любых объектов определяется структурной организацией материи, ее систем- 30

	ностью. Именно это явилось причиной появления нового подхода к объектам окружающего мира, который получил название системно-структурного. В общем случае под системой понимается совокупность любых объектов, определенным образом связанных, взаимо­действующих друг с другом. Любой объект, как и система, состоит из некоторого чис­ла меньших объектов, которые, в свою очередь, состоят из еще более мелких объектов. Такая процедура может про­должаться глубоко внутрь изучаемого явления с учетом тре­бований решаемой задачи. Каждый из объектов, образующих систему, называют элементом данной системы. Главной особенностью системы как некоторой совокупности элементов является то, что каждый элемент обладает по крайней мере одним таким свойством, которое отсутствует у слагающих его элементов. Это эмерджентное, или специфически системное (интеграль­ное) свойство. Например, эмерджентным свойством такой системы, как самолет, будет способность его к самостоя­тельному полету. Ни один из его элементов (деталей) в от­дельности такой способностью не обладает. Эмерджентные свойства — это проявление целостности системы, обуслов­ленное тем, что все ее элементы объединены в неразрывное целое. Совокупность связей и отношений между элементами называется структурой системы. Наличие у всех систем эмерджентных свойств, имеющих весьма важное значение в решении многих задач науки и производства, послужило причиной широкого распространения системно-структурного подхода, который открывает путь к изучению таких свойств.
	§ 2. ВОЗМОЖНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ТИПЫ СИСТЕМ В ГЕОЛОГИИ Возможные представления системы. Любой объект в зависимости от решаемой задачи может быть представлен несколькими видами систем. Покажем это на примере линзы терригенного коллектора, сложенной пес­чаниками и алевролитами (рис. 1). Одно из важных представлений системы — множествен­ное, когда система рассматривается как некоторое множест­во объектов. Линзу в целом можно рассматривать как мно­жество минеральных зерен, связанных цементом. Последний 31

	Рис. 1. Линза терригенного коллектора как система: 1 — кровля пласта; 2 — подошва пласта; 3 — минеральное зерно; образцы: 4 — песчаника, 5 — алевролита; 6 — порода-неколлектор
	обусловливает существование совокупности зерен как едино­го целого. Эмерджентными свойствами такой системы будут, например, ее открытая пористость и проницаемость. Очевид­но, что минеральные зерна такими свойствами не обладают. Чтобы изучить эти эмерджентные свойства, линзу следует рассматривать как множество некоторых более крупных, чем минеральные зерна, объектов. В качестве таких объек­тов выступают образцы горных пород, и вся система-линза теперь рассматривается как множество образцов. Эмерд-жентным свойством такой системы будет литологическая ха­рактеристика пород. Чтобы изучить это эмерджентное свой­ство, нужно представить систему в виде множества объектов, сложенных породами разных литологических типов. В на­шем примере линза представляет собой множество, состоя­щее из двух объектов, один из которых сложен песчаником, а другой — алевролитом. Таким образом, множественное представление системы может быть построено разными способами в зависимости от относительных размеров объектов, составляющих изучаемое множество. Возможность расчленения системы на части разных раз­меров позволяет получить другое весьма важное представле­ние системы как некоторой иерархической упорядоченности. Это представление называется иерархическим. Иерархичес­кое представление позволяет выделить уровни строения сис­темы. 32

	Совокупность элементов, принадлежащих одному гори­зонтальному ряду (уровню), называется иерархическим или структурным уровнем. В нашей линзе можно выделить следующие уровни строе­ния: 1) уровень минерального зерна — на этом уровне вся система-линза выступает как множество элементов — мине­ральных зерен; 2) уровень образца породы как некоторой совокупности минеральных зерен — на этом уровне вся сис­тема-линза может быть мысленно представлена как множе­ство образцов; 3) уровень двух различающихся по литологи-ческой характеристике частей линзы (песчаники и алевроли­ты); 4) уровень линзы в целом, на котором ее можно рассма­тривать как нечто целостное, не расчленяющееся на состав­ные части, характеризующееся своими свойствами: формой, размером, ориентировкой в пространстве и т.п. На каждом иерархическом уровне элементы системы ха­рактеризуются каким-то набором свойств. Список этих свойств устанавливается в соответствии с целями, для кото­рых объект рассматривается как система (например, для це­лей подсчета запасов изучаются свойства из одного списка, для целей проектирования разработки — из другого, причем разные списки могут перекрываться). Свойства элементов любого уровня иерархии можно разделить на три группы: свойства I порядка — те, которые способствуют достижению основной цели системы; свойства II порядка — нежелатель­ные, вредные, привносимые в систему; свойства III поряд­ка — нейтральные по отношению к основной цели системы, они могут быть использованы, например, для определения свойств I и II порядков через различные корреляции. Так, если рассматривать линзу как объект, из которого нужно извлечь нефть, то к свойствам I порядка можно отне­сти пористость и проницаемость пород. К свойствам II по­рядка может быть отнесено высокое содержание глинистого цемента в случае, когда глины обладают способностью раз­бухать в воде, закачиваемой в линзу для вытеснения нефти, что существенно понизит эффективность этого мероприятия. Геофизические характеристики, которые измеряются в сква­жинах и в дальнейшем используются для определения порис­тости, нефтенасыщенности, толщины пород и т.п., должны быть отнесены к свойствам III порядка, когда система начи­нает действовать, свойства элементов проявляются по-разному. Специфическое проявление элементов называют функцией элемента. В этом случае говорят о функциониро­вании системы. Рассматривая систему как некоторое множест- 33

	во функций для достижения определенной цели, мы получаем ее функциональное представление. Систему можно представить также как совокупность не­которых состояний объекта, сменяющих друг друга во вре­мени. Это будет процессуальным представлением системы. Так, рассматривая линзу как объект разработки, в качестве состояний можно рассматривать различные периоды разра­ботки. Нефтегазопромысловая геология имеет дело со статичес­кими и динамическими системами, в качестве которых вы­ступают залежи нефти и газа, подготавливаемые к разработ­ке и разрабатываемые.
	§ 3. СТРУКТУРНЫЕ УРОВНИ ПРОМЫСЛОВО-ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ При изучении структуры геологической сис­темы (залежи) возможны два подхода. При первичном можно не учитывать результаты воздействия на нее процесса добы­чи нефти или газа. В этом случае элементы любого уровня представляют собой естественные геологические тела. Однако, как только будет начата разработка, проявляются новые черты, новые отношения между элементами первич­ной геологической системы как на структурных уровнях, так и между отдельными частями элементов, первоначально рас­сматривавшихся неделимыми. Так, оказывается, что отдель­ные части слоев характеризуются различной способностью отдавать нефть и т.д. Выясняется, что пласт состоит из слоев, различающихся по продуктивности. Техническое воздействие обнаруживает существование граничных значений, разделя­ющих породы на отдающие и не отдающие нефть при дан­ной системе разработки. Из сказанного выявляется зависимость иерархического представления системы от конечных целей изучения: по од­ним признакам, имеющим важное значение, например, для решения вопросов литологии, геологическое тело предстает перед исследователем как простое; по другим признакам, ис­пользуемым для решения задач разработки или подсчета за­пасов, это же тело оказывается сложным, расчлененным на элементы, различающиеся по характеру поведения в процес­се разработки. 34

	Для целей промыслово-геологических исследований, про­водимых именно в условиях взаимодействия геологической и технической компонент, с учетом требований экономики могут быть выделены следующие структурные уровни орга­низации геологической компоненты ГТК: 1)   уровень элементарных составляющих горной породы (обломочных зерен, элементов карбонатной породы и т.п.); 2)    уровень, на котором в качестве части системы (отдельного объекта) выступает произвольное геологическое тело — образец горной породы; 3)  уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает ограниченная часть прослоя, сложенная породами-коллекторами или породами-неколлекторами, низко-, средне-или высокопродуктивными коллекторами и т.п.; 4)  уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает прослой (пласт, горизонт) литологически однотипной породы (песчаника, алевролита, аргиллита, известняка, доло­мита и т.п.); 5)  уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает крупный пласт (горизонт) как резервуар для жидкос­тей и газа; 6)  уровень, на котором в качестве отдельного объекта вы­ступает крупная часть залежи (эксплуатационного объекта) с особыми условиями залегания нефти — чисто нефтяная, во-донефтяная, газовая шапка, подгазовая зона, зоны с различ­ным соотношением в плане пластов многопластового гори­зонта и т.п.; 7)  уровень, на котором в качестве объекта рассматривает­ся залежь (эксплуатационный объект) в целом. Как отмечалось выше, каждый более высокий уровень си­стемы обретает не присущие нижестоящим уровням новые свойства, называемые эмерджированными. Вместе с тем ему присущи и свойства всех нижележащих уровней, но уже рассматриваемые в масштабах этого уровня. Первому уровню элементарных пород присущи и на нем изучаются литологическая характеристика, размеры и форма зерен и микрообломков, их прочность, способность разбу­хать или растворяться в воде. Второй уровень — образец пород — приобретает такие свойства, как пористость, проницаемость, структура емкост­ного пространства коллектора, характер смачиваемости. На третьем уровне — на ограниченной части прослоя с постоянной пористостью и проницаемостью проявляются размеры такой части по толщине прослоев. 35

	На четвертом уровне (прослой, литологически однотипный пласт) эмерджентность проявляется в таком важнейшем свойстве, как микронеоднородность коллекторов, т.е. измен­чивость пористости и проницаемости. Пятый уровень — крупный пласт, горизонт — приобрета­ет новые важнейшие свойства: макронеоднородность, т.е. расчлененность по толщине и прерывистость по простира­нию, а также толщина разделов между пластами-коллек­торами. На шестом уровне в крупных частях залежи проявляются и изучаются такие свойства как нефтегазоводонасыщенность, особенности залегания нефти и газа в пластовых условиях, запасы углеводородов и соотношения в них ценных компо­нентов. На шестом уровне залежь (эксплуатационный объ­ект) рассматривается как неделимое целое и характеризуется всеми свойствами, изученными на шести иерархических уровнях и представленными в обобщенном виде. На этом уровне важнейшими эмерджентными свойствами являются характер границ залежи, природный режим залежи, средние значения всех параметров.
	§ 4. РОЛЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ЗАЛЕЖЕЙ При системном подходе залежь нефти и газа представляется в виде системы большой сложности по числу слагающих ее элементов и подсистем и числу уровней и сто­рон, с которых эту систему можно и нужно рассматривать. При этом все системы взаимосвязаны, взаимодействуют и сложным образом влияют на конечные результаты ее функ­ционирования. Системный подход означает усиление внимания к органи­зации объекта, к взаимодействию в процессе разработки его частей, которые могут быть выделены при анализе строения объектов и изучении закономерностей происходящей в них фильтрации. Именно в этом суть преодоления ограниченнос­ти традиционных подходов, в рамках которых многие свой­ства остаются необъясненными, особенно такие, которые возникают как следствие взаимодействия частей, т.е. эмерд-жентные. Особенно важную роль играет системный подход при проектировании и анализе разработки, когда появляется не- 36

	обходимость конструирования определенных систем, требу­ется предсказание на основании геологических факторов по­ведения залежи в процессе разработки. Системный подход позволяет комплексно учитывать геологические, технические и экономические характеристики систем, количественные критерии качества проектирования и функционирования си­стем. При традиционном подходе к изучению геологического строения залежи не всегда ясно, что нужно изучать — неко­торые характеристики объекта остаются не изученными, в то же время могут изучаться свойства залежи, не существен­ные с позиций подсчета запасов и разработки. Системный подход предусматривает осознанное целенаправленное выде­ление элементов, установление характера их взаимодействия, четкое определение списка свойств и признаков, подлежа­щих изучению. Реализуя системный подход, можно сформу­лировать четкие требования к степени детализации строения, определять иерархические уровни с главными промыслово-геологическими особенностями залежей. Приведенная системная организация не определяет поряд­ка изучения залежи. Она не предусматривает необходимости последовательного изучения свойств от нижнего уровня к верхнему. На практике, напротив, некоторые иерархические свойства верхних уровней могут быть определены до окон­чания исследований на нижних уровнях.