Контрольная работа по "Геодезии"

В первой, опубликованной в 1918 г. статье «Роль геологии в нефтяной промышленности», И.М.Губкин утверждал, что «геолог должен быть руководителем  при разработке нефтяных месторождений, если хотят, чтобы эта разработка носила правильный, планомерный характер и давала максимум положительных  результатов». Этим и последующими выступлениями И.М.Губкин старался показать необходимость научного подхода  к разработке нефтяных месторождений, указывал на роль геологии не только в  процессе поиска, но и непосредственно  в процессе разработки месторождения. Это было, по мнению автора, очень  правильным, своевременным высказыванием, которое можно отнести к революционным. Был дан толчок развитию научных  основ разработки нефтяных месторождений. Возможно благодаря И.М.Губкину главная наука нефтяного дела «Подземная гидравлика» получила свое зарождение именно в 20-е годы в трудах Л.С.Лейбензона о чем будет сказано ниже.

В следующей, опубликованной в том же году статье «Нефтяная  промышленность России», И.М.Губкин провел такой анализ состояния нефтяной промышленности нашей страны, из которого закономерно вырисовывались первейшие  задачи ее реконструкции, что и подтверждается самим названием следующей его  статьи, опубликованной в 1920 г., «Боевые  задачи на нефтяном фронте». Состояние  разработки нефтяных месторождений  после их национализации было таково, что первейшей задачей И.М.Губкин считал необходимость бороться с  технологически необоснованным массовым обводнением нефтяных скважин и  продуктивных пластов.

С начала двадцатых годов  стал проводить свои исследования в  области разработки нефтяных месторождений, подсчета запасов нефти и технологии нефтедобычи проф. Л.С.Лейбензон. Первая его статья в этой области, опубликованная в 1923 г., и последующие послужили  Л.С.Лейбензону основанием для создания им впоследствии новой науки –  подземной гидравлики; без учета  достижений этой науки нельзя проводить  рациональную разработку нефтяных месторождений.

В начале же двадцатых годов  грозненский геолог И.Н.Стрижов предложил  свою систему разработки нефтяных месторождений. Учитывая возможность наличия газовой  шапки в своде структуры, И.Н.Стрижов  считал недопустимым начинать эксплуатационное бурение со свода и рекомендовал проводить бурение скважин, начиная  с периферии структуры, поднимаясь по ее крыльям к своду. Такую систему  разработки в опубликованной в то время в США литературе назвали  «русской системой». В современной  литературе силы приводящие нефть в  движение описываются, как сила давления газовой шапки, а режим разработки называется «режимом газовой шапки». Не отрицая обоснованности «русской системы разработки» применительно к нефтяным залежам с газовой шапкой на своде, И.М.Губкин в последующем правильно считал недопустимым ее использование при разработке залежей нефти, в которых весь газ в пласте растворен в нефти, и главной силой, движущей ее к скважинам, является напор воды. Это высказывание также можно отнести к революционным, ведь в современной литературе выбор числа скважин, обоснование режимов их работы при водонапорном режиме определяется именно в зависимости от активности природной водонапорной системы создающей определенный напор на нефтяную залежь снизу.

Впервые в истории мировой  нефтедобычи обоснование существования  водонапорного режима (тогда его  называли просто водяным или гидравлическим) разработки нефтеносных пластов  было дано грозненскими геологами во главе с Н.Т.Линдтропом. В статье, опубликованной в 1925 г., Н.Т.Линдтроп привел фактические данные, доказывающие, что, например, в самых продуктивных (XIII, XVI) и других пластах Новогрозненского района (названного потом Октябрьским) весь газ в пласте находится в  растворенном состоянии, и поэтому  единственной силой, движущей нефть  к скважинам, является напор краевой  воды. Нефтеносный продуктивный пласт  Н.Т.Линдтроп представил как водонапорную систему. начинающуюся с области  питания на выходах пласта на более  высоких гипсометрических отметках, чем в самой залежи. Н.Т.Линдтроп отметил явное взаимодействие водяных  скважин, расположенных за контуром нефтеносности, с нефтяными скважинами, находящимися от них на сравнительно больших расстояниях внутри контура  нефтеносности.

Забегая вперед, отмечу, что  работа американского геолога С.Герольда, в которой была предложена классификация  режимов нефтяных месторождений, в  том числе и гидравлического, была проведена позже выполненных  грозненскими геологами исследований, т.е. открытие гидравлического (водонапорного) режима принадлежит отечественным специалистам. Губкин в своих докладах и статьях, начиная с конца двадцатых годов, опирался на исследования грозненских геологов. Приведем несколько цитат из его статей, касающихся весьма важных вопросов, возбуждавших много споров.

«Возьмем основной вопрос о количестве скважин на единицу  поверхности нефтяного участка. Участок можно разрабатывать, покрывая его более или менее густой сеткой скважин. При менее густой сетке скважин дебит каждой скважины будет выше, а трудовые затраты  на добычу весовой единицы нефти  будут ниже, чем при более густой сетке скважин. Следовательно, с  увеличением густоты скважин  себестоимость нефти будет повышаться. С повышением себестоимости нефти  происходит уменьшение рентного дохода на тонну нефти. Но до известного предела  это повышение себестоимости  является выгодным с народнохозяйственной точки зрения, ибо параллельно  с увеличением стоимости и  падением рентного дохода на единицу  нефтедобычи происходит увеличение общей массы нефти, добываемое на единицу поверхности, и увеличение общей массы рентного дохода, получаемого  народным хозяйством. Следовательно, до известной степени повышение  себестоимости нефти, связанное  с изменением системы разработки месторождения, вполне оправдывается  с народнохозяйственной точки зрения. Между тем, мы совершенно игнорировали это в нашей практике…»

«Наивыгоднейшей является не такая система разработки месторождения, при которой себестоимость является самой низкой, а такая при которой  на единицу поверхности реализуется  наибольшая сумма рентного дохода». «Нефтяная промышленность должна провести исследование вопроса о том, какая  система разработки месторождения  обеспечивает народному хозяйству  реализацию наибольшей массы рентного дохода. По-видимому, в результате такого исследования нефтяной промышленности придется пересмотреть и значительно снизить нормы начального и конечного дебита скважин, которыми в настоящее время определяется рентабельность скважин».

Обе эти цитаты И.М.Губкина  и по сей день заслуживают всеобщего  обозрения и внимания. Ведь и по сей день не на всех месторождениях нашей страны при обосновании  плотности сетки скважин исходят  из позиций наиболее рационального  использования запасов, скорее из позиций  минимальной себестоимости, а при  обосновании режимов работы –  из позиций максимальной прибыли. Из этих цитат И.М.Губкина видно, как  усердно он боролся за рациональную разработку нефтяных и газовых месторождений  нашей страны.

Нам студентам и молодым  нефтяникам следует признать именно роль И.М.Губкина в развитии науки  о разработке нефтяных и газовых  месторождений в нашей России. В США, в частности, эти заслуги  перепадают на следующие известные  имена: Ботсет, Верслюи, Виков, Иллинг, Маскет, Мур, Уайлд, Херст, Шилсюиз и  др. Ознакомление с содержанием работ  этих ученых содействовало ускорению  развития отечественной науки в  области разработки.

В заключении этого параграфа  следует сказать, что зарождением  науки о разработке нефтяных и  газовых месторождений нефтяная промышленность обязана И.М.Губкину. Сам И.М.Губкин будучи геологом поисковиком  развивал поисковую геологию, ему  принадлежат гипотезы о наличии  нефти в Уралоповолжье (что подтвердилось  только после его смерти). А его  цитаты о необходимости научного обоснования плотности сетки  скважин, темпов отбора нефти из скважин, провозглашенные на всю страну зародили новую науку «Подземная гидравлика», которая является главенствующей в  теории разработки нефтяных и газовых  месторождений. В последующем добыча нефти в России определялась тремя  составляющими: техника и технология бурения скважин, поисковая геология и подземная гидравлика. Необходимо признать, что до рациональной разработки было еще далеко. Разработка месторождений проходила на естественных режимах и никак не регулировалась.

3. Развитие «подземной  гидравлики» - главенствующей науки  о разработке нефтяных и газовых  месторождений

В начале 20-х годов XX в. еще  не использовались подавляющее большинство  фундаментальных представлений  о физике и механике нефтяных пластов  и процессах извлечения из них  нефти и газа. При этом основной закон фильтрации был открыт французским  инженером Анри Дарси еще в 1856 г. при изучении движения воды в фильтрах водоочистных сооружений. Как оказалось  впоследствии, уравнения установившейся и неустановившейся фильтрации нефти  аналогичны уравнениям математической физики Лапласа и Фурье, открытым в начале XIX в. Однако при разработке нефтяных месторождений эти уравнения  стали использовать только в 30-х  гг. XX в.

Применение законов математической физики принадлежит в нашей стране Л.С.Лейбензону. В докладе Л.С.Лейбензона «Современное состояние гидромеханического исследования нефтяных и газовых  пластов» было впервые выдвинуто  такое совершенно правильное утверждение: управление разработкой и эксплуатацией  нефтеносного пласта не может быть обеспечено без использования сведений термодинамики, физики, механики и гидромеханики. В докладе были кратко приведены  основные законы движения воды, нефти, газа и газированной нефти в пористой среде и те выводы из этих законов, на основании которых следует  изучать явления взаимодействия скважин и определять основные принципы разработки пласта. Как уже отмечалось выше, наука (пока мы выявили три  ее составляющие) о разработке нефтяных и газовых месторождений развивалась  как теория (работы Л.С.Лейбензона и в последующем его учеников) и как практика. Практика, следует отметить, направляла своими данными развитие теоретической науки. Наука о разработке нефтяных и газовых месторождений становилась как теоретическая и практическая наука. Вклад в практику разработки вносили доклады и работы по анализу разработки разрабатываемых нефтяных месторождений. Так, например, С.Н.Шаньгиным был сделан доклад на тему «Практика разработки Грозненских месторождений нефти». Доклад, который был дополнен на этом съезде докладами Т.А.Осениной и Н.М.Карпенко, посвященными особенностями разработки Новогрозненского и Старогрозненского нефтяных месторождений. Во всех докладах были охарактеризованы особенности разработки нефтяных месторождений в условиях ярко выраженного водонапорного режима. Особое внимание уделялось установлению областей питания и выходов нефтеносных пластов, что вполне соответствовало развитию передовых идей, впервые сформулированных в 20-х годах грозненскими геологами во главе с Н.Т.Линдтропом.

Доклад И.Г.Пермякова был  посвящен методам оценки месторождений  на Эмбе, режиму их и методике выбора систем разработки. Докладчик правильно  указал на то, что развитие Эмбинского района всецело зависит от ввода  в эксплуатацию новых месторождений, для которых надо правильно спроектировать системы разработки. Применительно  к особенностям Эмбинских месторождений  докладчик и предложил основные принципы проектирования их разработки.

В 1934 г. была опубликована получившая широкую известность монография (она же была рекомендована и как  учебник для втузов) профессора Л.С.Лейбензона, посвященная полному и систематичному изложению подземной гидравлики. Отмечая огромное значение монографии Л.С.Лейбензона, необходимо сделать  одну существенную оговорку, у отца теории фильтрации Чарлза Слихтера Л.С.Лейбензон, как отмечает В.Н.Щелкачев, заимствовал ошибочную идею для водонапорного режима. Ч.Слихтер, Ф.Форхгеймер и Л.С.Лейбензон считали, что при установившемся притоке жидкости из пласта к скважине эта скважина имеет в пласте строго определенный радиус влияния. В области пласта за пределами этого радиуса жидкость остается неподвижной. Получается явное противоречие: не может быть установившегося притока жидкости к скважине и установившегося потока в области влияния, если через границу области влияния жидкость в нее не притекает. По Слихтеру, Форхгеймеру и Лейбензону получалось, что две скважины в одном и том же пласте, которые устойчиво работают в условиях жесткого водонапорного режима, друг на друга совсем не влияют, если они удалены друг от друга на расстояние двойного радиуса влияния.

Автор считает полезным упомянуть  о широко применяемом в современных  исследованиях метода гидропрослушивания скважин (смена режима в одной  скважине фиксируется в соседних реагирующих скважинах; устанавливают  наличие или отсутствие литологического  экрана между скважинами в сообщающемся пласте, устанавливают свойства пласта по линии соединения скважин; величина возмущения обратно пропорциональна  квадрату расстояния между скважинами), который подтверждает наличие связи  между скважинами.

Позднее уже в 1934-1935 гг. В.Н.Щелкачев ознакомился с передовыми идеями грозненских геологов и в проводившихся  в ГрозНИИ исследованиях водонапорного  режима отбросил представление о  «радиусе влияния» скважины, заменив  его «радиусом контура питания» или «расстояния от скважины до контура  питания».

Первым полномасштабным  учебником, в котором излагались наиболее полно сведения о режимах  нефтеносных пластов и основы теории их разработки, был учебник  И.М.Муравьева и Ф.А.Требина (1937).

В 1939 г. была опубликована монография В.Н.Щелкачева «Интерференция скважин  и теория пластовых водонапорных систем». Эта монография представляла собой первое строгое изложение  гидромеханической теории пластовых  водонапорных систем на основе правильного  представления о таких системах, выработанного грозненскими геологами. Тем самым это было первое физически  правильное обоснованное изложение  теории водонапорного режима. Следует  сказать, что развитие подземной  гидравлики не дало такого бурного  роста в темпах добычи, как это  случилось, например в XIX в., когда научились  бурить скважины, но послужило более  рационально разрабатывать месторождение, правильно проектировать систему  разработки, управлять режимом работы залежи, управлять и прогнозировать динамику изменения основных технологических  показателей. Забегая вперед, лишь скажу, что развитие теоретических основ  разработки, в частности основ  разработки при упруговодонапорном режиме дали в последующем почву  для развития искусственных методов  воздействия на залежь нефти, о чем  будет сказано в следующем  параграфе. Развитие теоретических  и практических основ разработки при водонапорном режиме уже было дано, как отмечалось выше, грозненскими геологами и профессором В.Н.Щелкачевым.