Зародження науки про розробку нафтових родовищ

2

Зміст

Введение .............................................................................. 3

1. До зародження науки про розробку нафтових і газових родовищ .................................................................. 5

2. Зародження науки про розробку нафтових і газових родовищ ............................................................... ..10

3. Розвиток «підземної гідравліки» - чільної науки про розробку нафтових і газових родовищ ........................ 15

4. Застосування штучних методів впливу на режим розробки - є результат розвитку підземної гідравліки і науки про розробку нафтових родовищ в цілому ........................ 19

Висновок ........................................................................ ..26

Вступ

Наука необхідна народу.

Країна, яка її не розвиває,

неминуче перетворюється в колонію.

Ф. Жоліо Кюрі

Історія показує, що наша країна відіграє найважливішу роль в розвитку світової історії. ХХ століття показав, що Росія (колишній СРСР) грає важливу роль і в розвитку світової науки. Колись країна неосвічених за лічені роки зуміла зайняти лідируючі позиції в області дослідження космосу, створення новітньої електроніки, оптичної апаратури і ін. Наша країна в XX в. стала центральним ядром (на жаль полярним) в світовій науці.

Наука про розробку нафтових і газових родовищ, що є предметом дослідження даної роботи, є галузевої. Зароджувалася вона в XIX в, а стала самостійною і повноцінною тільки в XX ст. Вчені нашої країни внесли величезний вклад в розвиток даної науки. Але не все йшло гладко, вони не були застраховані від помилок, нерідко хибні уявлення спростовувалися дослідженнями наступних вчених. В роботі наводяться такі випадки. Ці випадки зайвий раз підтверджують слова І. Канта: «Абсолютна пізнання речей (явищ) неможливо. Абсолютної істини немає ». Це важливо усвідомлювати, займаючись такою наукою, як розробка нафтових і газових родовищ, де більшість процесів відбуваються в надрах планети, в неозорої для людини середовищі.

Як показано в даній роботі, наука про розробку проходила довгий шлях зародження, а в подальшому становлення як повноцінної, в чому найважливішу роль відіграли вчені саме нашої країни.

Аналіз розвитку науки дозволив автору виявити основні події (революційні рішення, прогрес) без яких було б неможливе досягнення таких великих показників видобутку нафти, навіть в такій багатій ресурсами країні, як Росія. Вони в даній роботі названі першої і другої «революціями в нафтовидобутку».

Про розвиток науки свідчимо безліч літературних джерел, в яких наводяться статті, висловлювання вчених, нафтовиків країни розглянутого історичного періоду. У них також наводяться найбільш важливі концепції розробки, висунуті критерії раціональності, що застосовуються технології розробки різних історичних періодів. Це багато в чому полегшило роботу автора в написанні реферату та вивченні досліджуваної теми.

В силу обмеженості допустимого обсягу роботи залишився в повному обсязі охопленим період розвитку науки після Другої «революції в нафтовидобутку», що пояснюється також відсутністю порівнянних подій (прогресу) в подальшому.

1. До зародження науки про розробку нафтових і

газових родовищ

Інтерес людини до нафти простежується з ще глибокої давнини. Так, наприклад, згадки про нафту і бітумі ми знаходимо в стародавніх записах давньоримських і давньогрецьких істориків. З археологічних знахідок і старовинних рукописів відомо ,. що нафта з давніх часів добували на Керченському півострові, на Північному Кавказі, в Ухтіно-Печорському краї, на о.Челекен [1].

Також давно були відомі нафту і газ Азербайджану. Відомості про видобуток нафти на Апшеронському півострові є в працях багатьох іранських і арабських авторів. В одному з них, написаному на початку XIII ст., Зазначено: «Баку - це місто в області Ширвана на березі моря. Всю ніч земля його горить, як вогонь: ставлять на неї котел, і вода на землі його закипає. Його товари: нафта чорна, біла, зелена і сіль ». У 1339 в книзі «Нузхатал-кулуб» Хамдулла Казвін зазначив: «Найбільше родовище нафти - в Баку. І є там місцевість, де копають колодязі, щоб нафта виходила назовні ... і її витягують з тих джерел ».

У 1594 р азербайджанський майстер А.Мамеднур Огли закінчив спорудження високопродуктивного нафтового колодязя в селищі Балахани (Баку).

Криничний спосіб був єдиним способом видобутку нафти. Нафтовидобуток того часу повністю залежала від розвитку техніки і технології конструювання колодязів - як технічних споруд для видобутку нафти. Криничний спосіб видобутку нафти досяг в Баку великого досконалості ще в епоху середньовіччя і процвітав до другої половини XIX століття. Глибина колодязів досягла 30 метрів, нафту витягували з них за допомогою ворота, рухомого кіньми. Стіни колодязів обкладали каменем, їх верхні частини були захищені кам'яними будівлями.

Інша проблема стояла в знаходженні нафтових джерел, де можна було б будувати колодязі. Спорудження колодязів було дорогим заходом, переслідувало за собою відшукання довготривалого джерела нафти, але несло в собі величезні ризики.

Нафта шукали всюди, де вона була одного разу помічена: на річці Терек на Північному Кавказі, на річці Ухті в Пустоозерском повіті. За завданням Петра I були організовані розвідки нафти на півночі - в басейні річок Печори і Ухти. Найбільше нафтові джерела простягалися на Бакинської землі. До 1730 року в Баку були вже споруджені нафтові промисли, які давали на ті часи багато нафти. Служив на Кавказі майор артилерії І.Гербер описав Бакинські нафтові промисли, розповів про застосування видобутої нафти. «Нафта черпаетца з криниці, які імеютца полудні їзди від Баки в кам'янистому місці, з яких деякі Колодязь чорного і деякі белаго нафти вибивають: ця нафта развозітца в багатьох Персицький провінціях, де сбивателі окою замість свічок і масла в лампадах вживають ... У нафтових колодязів у близькості є місце, де невпинно земля горить ... джгут в оном вогні багато вапна. Працівники ... в своїх хатах вириють ямку глибиною полфута, у ону ямку поставлять тростини, потім запаленою вогонь над верхнім кінцем тростини тримають, чому від землі йде нафтової дух зажетца і горить як свічка ... і сім оне всіх своїх хат висвітлюють ».

Дорогоцінна рідина була предметом досить жвавої торгівлі з Персією, через руських купців вивозилася в Західну Європу. Використовувалася нафту і як лікувальний засіб. Першими споживачами були пастухи. Вони лікували овець і верблюдів від корости, змащуючи хворі місця нафтою, зібраної в місцях її природного виходу на поверхню землі. Використовували також в якості змащування предметів.

У 1735 р доктор Н.Лерхе в своєму звіті про поїздку на Апшеронський півострів пише: «... в Балахани було 52 нафтових криниці глибиною в 20 сажнів, з яких деякі сильно б'ють і щорічно доставляють 500 батманів нафти ...» (1 па 8,5 кг).

Академік С.Г.Гмелін вивчав в Баку методи спорудження нафтових колодязів, вперше висловив ідею про можливість буріння на газ і використання його як палива. Описуючи колодязі, він зазначає, що глибина нафтових колодязів у Балаханов в ту пору досягала 40-50 м, а діаметр або сторона квадрата перетину колодязя 0,7-1,0 м.

У 1803 р Бакинський купець Касимбеков спорудив два нафтових колодязя в море на відстані 18 і 30 м від берега Бібі-Ейбат. Колодязі були захищені від води зрубом з щільно збитих дощок. Нафта добували з них багато років. У 1825 р під час шторму колодязі були розбиті і затоплені.

До моменту приєднання Бакинського ханства до Росії в 1806 р в районі Баку налічувалося близько 120 колодязів, з яких щорічно добували близько 200 тис. Пудів нафти.

Першою науковою працею в області нафтогазовидобування можна вважати роботу А.І.Узатіса «Курс гірничої справи» (1834), в якому він докладно описав техніку і технологію буріння свердловин і геолого-пошукові роботи. Це була перша книга в світовій літературі, присвячена питанням буріння. Забігаючи вперед, слід сказати, що перехід від колодязного до свердловини способу видобутку нафти багато в чому визначив подальший ріст видобутку нафти, відкрив доступ до більш глибоких нафтових джерел.

У 1847-1848 рр. в Бібі-Ейбат на березі Каспійського моря буриться перша в світі нафтова свердловина ударним способом із застосуванням дерев'яних штанг. У 1846 р Міністерство фінансів асигнував на буріння цієї свердловини 1000 рублів. Майстер корпусу гірничих інженерів Алексєєв вирішив будувати вежу в урочищі Бібі-Ейбат, на березі Каспійського поря. Тут уже були 25 колодязів, які давали нафту.

У селі Ерино поблизу Подольська в 1859 р гірничий інженер Г.Д.Романовскій вперше застосував в бурінні парову машину.

У другій половині XIX ст. продовжує впроваджуватися в області нафтовидобутку метод буріння свердловин, витісняючи спорудження колодязів.

В Азово-Кубанському нафтогазоносній районі на околиці села Київське, долині річки Кудако в 42 кілометрах від Анапи в кінці серпня 1864 р відставний уланський полковник А.Н.Новосільцев почав бурити першу в Росії нафтову свердловину. У 1866 р зі свердловини з глибини 55 м вдарив фонтан нафти з початковим дебітом 12 тис. Пудів на добу.

Успіх А.Н.Новосільцева спонукав нафтопромисловців відмовитися від споруди безладного розташування нафтових колодязів і перейти на розробку нафтових родовищ методом буріння. У 1865 р почав бурити нафтову свердловину в Татарії на річці Шешлія Бугульминский поміщик Н.Малокіенко. У 1868 р промисловець М.К.Сідоров заклав на Ухті першу нафтову свердловину. У 1870 р діяли чотири свердловини в Грузії.

У 1871 р почалося буріння свердловини в районі Баку. У Балаханов на ділянці А.Мірзоева було завершено буріння свердловини ручним ударним способом за допомогою дерев'яних штанг глибиною 64м. Ця свердловина з'явилася початковій віхою розвитку нафтової промисловості Апшеронского півострова. Під час пробного тартаном стався викид газу і води. Раптове виділення газів, підземний гул, стовп піску і води, що встав над свердловиною, були приписані дії нечистої сили. За наказом бурового майстра свердловину швидко закидали камінням і піском, поставили поблизу хрест. У цьому році починає експлуатуватися перша продуктивна нафтова свердловина глибиною 45 м. Її дебіт склав близько 2000 пудів на добу (колодязі давали в сотні разів менше нафти, ніж свердловини) 1872 рік став роком повного припинення будівництва нафтових колодязів у Бакинському районі та переходу на буріння нафтових свердловин.

Розвивалася наука про пошук нафтових родовищ, наука про ведення геолого-розвідувальних робіт, розвивалася техніка та технологія бурових робіт, росли глибини свердловин, твором показників зростання цих двох самостійних наук визначався зростання видобутку нафти в Росії. Автор вважає за доцільне привести динаміку видобутку нафти в світі і по країнам Росія і США (як основного конкурента в галузі) в період до 1917 року (див. Табл. 1).

Таблиця 1 Видобуток нафти в Росії і США

Зниження видобутку нафти, що відбулося після 1900 року аж до 1920-х рр. є результатом історичних процесів, що відбуваються в світі і Росії (революція 1905-1907гг., перша світова війна 1914-1918гг., революції 1917 року, встановлення Радянської влади, громадянська війна, націоналізація капіталу), і не є результатом розвитку науки. Слід сказати, що і нафтогазова наука втратила темпи свого розвитку на тлі подій, що відбуваються. И.М.Губкина займався геолого-пошуковими роботами і розвивав саме цю найважливішу науку нафтогазової галузі говорив так: «Справжнім ученим я відчув себе тільки після встановлення Радянської влади». Далі автор пропонує звернути погляд на внесок саме цього вченого в розвиток нафтової науки і нафтовидобутку Росії в цілому. На думку автора і багатьох дослідників саме И.М.Губкина належить роль у зародженні науки про розробку нафтових родовищ, що простежується в матеріалах приводяться в наступному параграфі.

2. Зародження науки про розробку нафтових і газових родовищ

Для здійснення управління розвитком всієї нафтової промисловості і, зокрема, розвитком розвідки і розробки нафтових родовищ Декретом Уряду країни був в травні 1918 р засновано Головний нафтової комітет (Главнефтеком) у відділі палива Вищої Ради Народного Господарства (ВРНГ) [2]. Ініціатива в створенні такого комітету належала И.М.Губкина, який став членом колегії Главнефтекома і здійснював протягом більше 20 років (до його смерті в 1939р) найважливіші заходи з управління нафтовидобутком і розробкою. Тому нафтовики мали всі підстави неофіційно вважати И.М.Губкина своїм «нафтовим комісаром». Звернемо погляд на опубліковані И.М.Губкина роботи і доповіді, адже не секрет, що вони істотно вплинули на розвиток нафтової науки, нафтової геології зокрема.

У першій, опублікованій в 1918 р статті «Роль геології в нафтовій промисловості», И.М.Губкина стверджував, що «геолог повинен бути керівником при розробці нафтових родовищ, якщо хочуть, щоб ця розробка носила правильний, планомірний характер і давала максимум позитивних результатів ». Цим і подальшими виступами И.М.Губкина намагався показати необхідність наукового підходу до розробки нафтових родовищ, вказував на роль геології не тільки в процесі пошуку, але і безпосередньо в процесі розробки родовища. Це було, на думку автора, дуже правильним, своєчасним висловлюванням, яке можна віднести до революційних. Було дано поштовх розвитку наукових основ розробки нафтових родовищ. Можливо завдяки И.М.Губкина головна наука нафтового справи «Підземна гідравліка» отримала своє зародження саме в 20-і роки в працях Л.С.Лейбензона про що буде сказано нижче.

У наступній, опублікованій в тому ж році статті «Нафтова промисловість Росії», И.М.Губкина провів такий аналіз стану нафтової промисловості нашої країни, з якого закономірно вимальовувалися найперші завдання її реконструкції, що і підтверджується самою назвою наступної його статті, опублікованій в 1920 м, «Бойові завдання на нафтовому фронті». Стан розробки нафтових родовищ після їх націоналізації було таке, що найпершим завданням И.М.Губкина вважав необхідність боротися з технологічно необгрунтованим масовим обводненням нафтових свердловин і продуктивних пластів.

З початку двадцятих років став проводити свої дослідження в області розробки нафтових родовищ, підрахунку запасів нафти і технології нафтовидобутку проф. Л.С.Лейбензон. Перша його стаття в цій області, опублікована в 1923 р, і наступні послужили Л.С.Лейбензону підставою для створення їм згодом нової науки - підземної гідравліки; без урахування досягнень цієї науки не можна проводити раціональну розробку нафтових родовищ.

На початку ж двадцятих років грозненський геолог І.Н.Стріжов запропонував свою систему розробки нафтових родовищ. З огляду на можливість наявності газової шапки в зведенні структури, І.Н.Стріжов вважав неприпустимим починати експлуатаційне буріння зі склепіння і рекомендував проводити буріння свердловин, починаючи з периферії структури, піднімаючись по її крил до склепіння. Таку систему розробки в опублікованій в той час в США літературі назвали «російської системою». У сучасній літературі сили призводять нафту в рух описуються, як сила тиску газової шапки, а режим розробки називається «режимом газової шапки». Не заперечуючи обгрунтованості «російської системи розробки» стосовно до нафтових покладів з газової шапкою на зводі, И.М.Губкина в подальшому правильно вважав неприпустимим її використання при розробці покладів нафти, в яких весь газ в пласті розчинений в нафті, і головною силою, рушійною її до свердловин, є натиск води. Це висловлювання також можна віднести до революційних, адже в сучасній літературі вибір числа свердловин, обґрунтування режимів їх роботи при водонапорном режимі визначається саме в залежності від активності природного водонапірної системи створює певний натиск на нафтову поклад знизу.

Вперше в історії світового нафтовидобутку обгрунтування існування водонапірної режиму (тоді його називали просто водяним або гідравлічним) розробки нафтоносних пластів було дано грозненського геологами на чолі з Н.Т.Ліндтропом. У статті, опублікованій в 1925 р, Н.Т.Ліндтроп привів фактичні дані, які доводять, що, наприклад, в найпродуктивніших (XIII, XVI) та інших пластах Новогрозненскій району (названого потім Жовтневим) весь газ в пласті знаходиться в розчиненому стані , і тому єдиною силою, рушійною нафту до свердловин, є натиск крайової води. Нафтоносний продуктивний пласт Н.Т.Ліндтроп представив як водонапірну систему. що починається з області харчування на виходах пласта на більш високих гіпсометричних відмітках, ніж в самій поклади. Н.Т.Ліндтроп зазначив явне взаємодія водяних свердловин, розташованих за контуром нафтоносності, з нафтовими свердловинами, що знаходяться від них на порівняно великих відстанях всередині контуру нафтоносності.

Забігаючи вперед, відзначу, що робота американського геолога С.Герольда, в якій була запропонована класифікація режимів нафтових родовищ, в тому числі і гідравлічного, була проведена пізніше виконаних грозненського геологами досліджень, тобто відкриття гідравлічного (водонапірної) режиму належить вітчизняним фахівцям. Губкін в своїх доповідях і статтях, починаючи з кінця двадцятих років, спирався на дослідження грозненських геологів. Наведемо кілька цитат з його статей, що стосуються дуже важливих питань, що збуджують багато суперечок.

«Візьмемо основне питання про кількість свердловин на одиницю поверхні нафтового ділянки. Ділянку можна розробляти, покриваючи його більш-менш густою сіткою свердловин. При менш густий сітці свердловин дебіт кожної свердловини буде вище, а трудові витрати на видобуток ваговій одиниці нафти будуть нижче, ніж при більш густій ​​сітці свердловин. Отже, зі збільшенням густоти свердловин собівартість нафти буде підвищуватися. З підвищенням собівартості нафти відбувається зменшення рентного доходу на тонну нафти. Але до певної межі це підвищення собівартості є вигідним з економічною точки зору, бо паралельно зі збільшенням вартості і падінням рентного доходу на одиницю нафтовидобутку відбувається збільшення загальної маси нафти, що добувається на одиницю поверхні, і збільшення загальної маси рентного доходу, отримуваного народним господарством. Отже, до певної міри підвищення собівартості нафти, пов'язане зі зміною системи розробки родовища, цілком виправдовується з економічною точки зору. Тим часом, ми абсолютно ігнорували це в нашій практиці ... »

«Найвигідніший є не така система розробки родовища, при якій собівартість є найнижчою, а така при якій на одиницю поверхні реалізується найбільша сума рентного доходу». «Нафтова промисловість повинна провести дослідження питання про те, яка система розробки родовища забезпечує народному господарству реалізацію найбільшої маси рентного доходу. Мабуть, в результаті такого дослідження нафтової промисловості доведеться переглянути і значно знизити норми початкового і кінцевого дебіту свердловин, якими в даний час визначається рентабельність свердловин ».

Обидві ці цитати И.М.Губкина і донині заслуговують загального огляду і уваги. Адже і до цього дня не на всіх родовищах нашої країни при обгрунтуванні щільності сітки свердловин виходять з позицій найбільш раціонального використання запасів, скоріше з позицій мінімальної собівартості, а при обгрунтуванні режимів роботи - з позицій максимального прибутку. З цих цитат И.М.Губкина видно, як старанно він боровся за раціональну розробку нафтових і газових родовищ нашої країни.

Нам студентам і молодим нафтовикам слід визнати саме роль И.М.Губкина в розвитку науки про розробку нафтових і газових родовищ в нашій Росії. У США, зокрема, ці заслуги перепадають на наступні відомі імена: ботсеті, Верслюі, Вікову, Іллінг, Маскет, Мур, Уайлд, Херст, Шілсюіз і ін. Ознайомлення зі змістом робіт цих вчених сприяло прискоренню розвитку вітчизняної науки в області розробки.

У висновку цього параграфа слід сказати, що зародженням науки про розробку нафтових і газових родовищ нафтова промисловість зобов'язана И.М.Губкина. Сам И.М.Губкина будучи геологом пошукачем розвивав пошукову геологію, йому належать гіпотези про наявність нафти в Уралоповолжье (що підтвердилося тільки після його смерті). А його цитати про необхідність наукового обгрунтування щільності сітки свердловин, темпів відбору нафти із свердловин, проголошені на всю країну зародили нову науку «Підземна гідравліка», яка є головною в теорії розробки нафтових і газових родовищ. В подальшому видобуток нафти в Росії визначалася трьома складовими: техніка та технологія буріння свердловин, пошукова геологія і підземна гідравліка. Необхідно визнати, що до раціональної розробки було ще далеко. Розробка родовищ проходила на природних режимах і ніяк не регулювалася.

3.Розвиток «підземної гідравліки» - чільної науки про розробку нафтових і газових родовищ

На початку 20-х років XX ст. ще не використовувалися переважна більшість фундаментальних уявлень про фізику і механіку нафтових пластів і процесах вилучення з них нафти і газу. При цьому основний закон фільтрації був відкритий французьким інженером Анрі Дарсі ще в 1856 р при вивченні руху води в фільтрах водоочисних споруд. Як виявилося згодом, рівняння усталеною і несталої фільтрації нафти аналогічні рівнянням математичної фізики Лапласа і Фур'є, відкритим на початку XIX ст. Однак при розробці нафтових родовищ ці рівняння стали використовувати тільки в 30-х рр. XX ст.

Застосування законів математичної фізики належить в нашій країні Л.С.Лейбензону. У доповіді Л.С.Лейбензона «Сучасний стан гідромеханічного дослідження нафтових і газових пластів» було вперше висунуто таке абсолютно правильне твердження: управління розробкою та експлуатацією нафтоносного пласта не може бути забезпечено без використання відомостей термодинаміки, фізики, механіки і гідромеханіки. У доповіді були коротко наведені основні закони руху води, нафти, газу і газованої нафти в пористої середовищі і ті висновки з цих законів, на підставі яких слід вивчати явища взаємодії свердловин і визначати основні принципи розробки пласта. Як вже зазначалося вище, наука (поки ми виявили три її складові) про розробку нафтових і газових родовищ розвивалася як теорія (роботи Л.С.Лейбензона і в подальшому його учнів) і як практика. Практика, слід зазначити, направляла своїми даними розвиток теоретичної науки. Наука про розробку нафтових і газових родовищ ставала як теоретична і практична наука. Внесок в практику розробки вносили доповіді і роботи з аналізу розробки розроблюваних нафтових родовищ. Так, наприклад, С.Н.Шаньгіним була зроблена доповідь на тему «Практика розробки Грозненських родовищ нафти». Доповідь, який був доповнений на цьому з'їзді доповідями Т.А.Осеніной і Н.М.Карпенко, присвяченими особливостями розробки Новогрозненскій і Старогрозненском нафтових родовищ. У всіх доповідях були охарактеризовані особливості розробки нафтових родовищ в умовах яскраво вираженого водонапірної режиму. Особлива увага приділялася встановленню областей харчування і виходів нафтоносних пластів, що цілком відповідало розвитку передових ідей, вперше сформульованих в 20-х роках грозненського геологами на чолі з Н.Т.Ліндтропом.

Доповідь І.Г.Пермякова був присвячений методам оцінки родовищ на Ембі, режиму їх і методикою вибору систем розробки. Доповідач правильно вказав на те, що розвиток ембінска району цілком залежить від введення в експлуатацію нових родовищ, для яких треба правильно спроектувати системи розробки. Стосовно особливостей ембінска родовищ доповідач і запропонував основні принципи проектування їх розробки.

В 1934 була опублікована отримала широку популярність монографія (вона ж була рекомендована і як підручник для втузів) професора Л.С.Лейбензона, присвячена повного і систематичного викладу підземної гідравліки. Відзначаючи велике значення монографії Л.С.Лейбензона, необхідно зробити одне суттєве застереження, у батька теорії фільтрації Чарлза Сліхтера Л.С.Лейбензон, як зазначає В.Н.Щелкачев, запозичив помилкову ідею для водонапірної режиму. Ч.Сліхтер, Ф.Форхгеймер і Л.С.Лейбензон вважали, що при сталому притоці рідини з пласта до свердловини ця свердловина має в пласті суворо певний радіус впливу. В області пласта за межами цього радіусу рідина залишається нерухомою. Виходить явне протиріччя: не може бути сталого припливу рідини до свердловини і сталого потоку в області впливу, якщо через кордон області впливу рідина в неї не притікає. За Сліхтеру, Форхгеймера і Лейбензон виходило, що дві свердловини в одному і тому ж пласті, які стійко працюють в умовах жорсткого водонапірної режиму, один на одного зовсім не впливають, якщо вони віддалені один від одного на відстань подвійного радіуса впливу.

Автор вважає корисним згадати про широко застосовується в сучасних дослідженнях методу гідропрослухування свердловин (зміна режиму в одній свердловині фіксується в сусідніх реагують свердловинах; встановлюють наявність або відсутність литологического екрану між свердловинами в щоповідомляється пласті, встановлюють властивості пласта по лінії з'єднання свердловин; величина обурення обернено пропорційна квадрату відстані між свердловинами), який підтверджує наявність зв'язку між свердловинами.

Пізніше вже в 1934-1935 рр. В.Н.Щелкачев ознайомився з передовими ідеями грозненських геологів і в що проводилися в Грозний дослідженнях водонапірної режиму відкинув уявлення про «радіусі впливу» свердловини, замінивши його «радіусом контуру харчування» або «відстані від свердловини до контуру харчування».

Першим повномасштабним підручником, в якому викладалися найбільш повно відомості про режими нафтоносних пластів і основи теорії їх розробки, був підручник І.М.Муравьева і Ф.А.Требіна (1937).

У 1939 р була опублікована монографія В.Н.Щелкачева «Інтерференція свердловин і теорія пластових водонапірних систем». Ця монографія представляла собою перше суворе виклад гидромеханической теорії пластових водонапірних систем на основі правильного уявлення про такі системи, виробленого грозненського геологами. Тим самим це було перше фізично правильне обгрунтоване виклад теорії водонапірної режиму. Слід сказати, що розвиток підземної гідравліки не дало такого бурхливого зростання в темпах видобутку, як це сталося, наприклад в XIX в., Коли навчилися бурити свердловини, але послужило більш раціонально розробляти родовище, правильно проектувати систему розробки, управляти режимом роботи поклади, управляти і прогнозувати динаміку зміни основних технологічних показників. Забігаючи вперед, лише скажу, що розвиток теоретичних основ розробки, зокрема основ розробки при упруговодонапорном режимі дали в подальшому грунт для розвитку штучних методів впливу на поклад нафти, про що буде сказано в наступному параграфі. Розвиток теоретичних і практичних основ розробки при водонапорном режимі вже було дано, як зазначалося вище, Грозненський геологами і професором В.Н.Щелкачевим.

4. застосування штучних методів впливу на режим розробки - Є результат розвитку підземної гідравліки і науки про розробку нафтових родовищ в цілому

У 1942 р в Московському нафтовому інституті було створено Проектно-дослідницького бюро (ПІБ). Роботу бюро очолив Б.Б. Лапук, а пізніше А.П.Крилов. Згадка ПІБ в даному параграфі не випадково, тому що багато важливих досягнення науки і техніки та їх впровадження у виробництво відбувалися саме від цієї організації. Про це буде сказано нижче. В даному параграфі також будуть приводитися дослідження, побічно пов'язані штучним методам впливу, але внісши важливе розвиток обговорюваної в даній роботі науці.

Отже, ПІБ зосередило свою увагу на таких питаннях:

1. Створення теорії розробки на основі трьох наук: промислової геології, підземної гідродинаміки і економіці.

2. Застосування цієї теорії до проектування систем розробки.

3. Виконання проектів розробки найбільших нафтових родовищ за завданням промисловості.

4. Сприяння впровадженню виконаних проектів.

Слід підкреслити, що до роботи ПІБ були залучені багато вчених: П.М.Белаш (з питань електромоделювання), П.Я.Полубарінова-Кочина і І.А.Чарний (за рішенням відповідних завдань підземної гідродинаміки), інж. М.М.Глоговскій, В.Н.Щелкачев (щодо розвитку теорії пружного режиму), Б.Е.Казарновская, геолог С.Т.Коротков, економіст доктор Н.М.Ніколаевскій і ін.

У 1943 р були опубліковані результати досліджень Н.Я.Полубаріновой-Кочиної, присвячені рішенням «прямий» і «зворотних» завдань гідравліки нафтового пласта. Рішення «зворотних» завдань гідравліки дозволили визначати дуже важливі для проектування розробки гідродинамічні характеристики нафтоносних пластів. Автор вказує на те, що в сучасній навчальній літературі подібні методики отримали назву як завдання по «ідентифікації». Вирішення цих завдань істотно спростилося внаслідок розвитку ЕОМ в останні роки.

Під керівництвом В.Н.Щелкачева проводилися дослідні роботи на промислах Грознефті в важкі роки війни, коли фашистських війська перерізали залізницю по лінії Грозний - Ростов і коли в 1944 р фашистських війська були відкинуті до західного кордону нашої Батьківщини. Труднощі, що виникли у вивезенні нафти, дозволяли зупиняти свердловини і проводити серйозні дослідження. В.Н.Щелкачев так згадує: «У певному сенсі військова обстановка допомогла дослідженням. Однак, з іншого боку, обстановка була, звичайно, дуже важкою для колективу дослідників ». За словами В.Н.Щелкачева був накопичений безцінний практичний досвід по пружності режиму.

Слід сказати, що теорія пружного режиму широко застосовується вже протягом більш підлозі століття на промислах при дослідженні свердловин. Це так звані методи КВД (крива відновлення тиску) або КВУ (крива відновлення рівня - менш точний варіант дослідження). Ці методи були розроблені В.Н.Щелкачевим і дозволяють визначати гідродинамічними методами досліджень гідродинамічні і фільтраційні параметри пласта або пластів. Це зайвий раз доводить неоціненний внесок В.Н.Щелкачева в розвиток науки про розробку нафтових і газових родовищ, зокрема в розвитку пружного режиму і досліджень, які базуються на отриманих рішеннях. Автор пише ці рядки, відчуваючи глибоку повагу і захоплення цієї людини.

При ПІБ утворили групу з інтенсифікації нафтовидобутку і нафтовіддачі. На цю Групу було покладено такі обов'язки: підбір об'єктів з числа нафтових пластів вітчизняних родовищ для впровадження на них новітніх методів інтенсифікації нафтовидобутку і збільшення нафтовіддачі (МУН); надання допомоги виробничим організаціям при впровадженні цих методів; вивчення та узагальнення відповідного зарубіжного досвіду.

У цей неспокійний період, коли країна гостро потребувала нафти, складався проект розробки найбільшого в світі Туймазинского нафтового родовища в Башкирії. ПІБ і зокрема Група з інтенсифікації видобутку не залишилися в стороні в прийнятті безлічі проектних рішень. Дані досліджень девонських продуктивних пластів стверджували можливість їх розробки тільки на упруговодонапорном режимі. Тоді одному з членів Групи, збирав геолого-промислову інформацію Г.К.Максімовічу прийшла в голову ідея провести аналогію девонських пластів Туймазинского родовища (тоді найбільшого в СРСР) з пластом Вудбайн родовища Східний Техас в США. Родовище це було відкрито в 1930 р, і його розробка в умовах пружного режиму широко описувалася починаючи з 1938 р в статтях найбільших фахівців США - Шілсюіза, Херста, Маскет і ін. На родовищі Східний Техас в 1936 р було розпочато і в 1938 м вперше в світі промислово освоєний процес законтурного заводнення. На підставі всього цього Г.К.Максімовіч запропонував (він був саме першим, який вніс цю пропозицію) проводити розробку Туймазинского родовища обов'язково із застосуванням законтурного заводнення. Технологія полягає в закачуванні води в водоносну частина через нагнітальні свердловини, з метою збільшення штучного прискорення витіснення нафти водою.

З приводу заводнення (внутріконтурного), про який буде більш детально описано нижче, автор хоче привести історію «Про дядечкові Сема» переказану студентам Альметьєвська нафтового інституту (серед яких колись знаходився автор цієї роботи) з вуст вельмишановного викладача алні, д.т.н. , професора Мельникова Г.М. (На жаль покійного).

«В Америці був якийсь дядечко Сем, коли одна з його видобувних свердловин максимально обвідного, він вирішив її законсервувати.Він виявився настільки жадібним, що не залишив обсадних колон гнити в землі, а витягнув її для повторного використання. Далі свердловину законсервував, як годиться. Жадібність дядечка Сема привела до істотного зростання дебіту сусідній свердловини. Сусідня свердловина стала фонтанувати. Виявилося після вилучення обсадної колони з закидається свердловини вищерозміщений водоносний пласт почав інтенсивно подавати воду в нафтоносний. Таким чином, випадково був застосований без технічного обгрунтування і планування метод законтурного заводнення ».

Повертаючись до проектування Туймазинского нафтового родовища, вперше в світі в проекті був використаний метод законтурного заводнення, як штучний метод впливу застосовується спочатку розробки (в США законтурне заводнення застосовували після часткового обводнення пласта). Це було результатом розвитку практичної і теоретичної науки про розробку родовищ вуглеводнів. Проект розробки під керівництвом А.П.Крилова був складений; з 1946 р процес законтурного заводнення почав освоюватися і з червня 1948 року вважався освоєним промислово.

Метод законтурного заводнення був свого роду революцією в розробці нафтових родовищ. Просунулася вперед практика розробки, теорія розробки. Метод впливу дав величезний результат. По суті справи вчені запропонували штучно створювати (симулювати) упруговодонапорний режим, штучно підтримувати тиск в нафтовому пласті. Для порівняння автор наводить динаміку дебітів нафти у видобувних свердловинах при розробці на природних режимах і з впливом на пласт шляхом нагнітання води. Як видно з наведених графіків дебіт нафти на природних режимах стрімко падає від максимального значення, а при впливі зберігається на максимальному рівні.

Слід сказати, що саме завдяки застосуванню законтурного заводнення на Туймазінському нафтовому родовищі Башкирія протягом 6-7 років тримала перше місце з видобутку нафти в СРСР, до відкриття і застосування на Ромашкінська нафтовому родовищі в Татарії законтурного, приконтурного і внутріконтурного заводнення. Про історії прийняття такого рішення піде розмова в наступному. Але перш автор хоче привести дані, що підтверджують унікальність цих двох родовищ: Туймазинского і Ромашкинского. У світі налічується всього 7 родовищ нафти з геологічними запасами понад 2-х млрд. Т. Початкові геологічні запаси Туймазинского родовища перевищували 2 млрд. Т, а Ромашкинского за деякими оцінками доходили до 4,7 млрд. Т.

Першим вченим, який запропонував внутріконтурное заводнення, був професор математики Микола Семенович Піскунов. Н.С.Піскунову було ясно, що для інтенсивної та ефективної розробки високопродуктивних пластів треба підтримувати в них тиск. Зрозуміло було і те, що розраховувати на підтримку пластового тиску тільки способом законтурного заводнення було не можна. Н.С.Піскунов запропонував впровадити на Ромашкінська родовищі, крім законтурного - ще й внутріконтурное заводнення. Тоді багатьом здавалося незрозумілим: як таке принципово важливе пропозицію міг зробити математик. Доречні з цього приводу висловлювання великого вченого Альберта Ейнштейна: «Якийсь вчений починає займатися новою для нього областю і зовсім не знає про те, що в цій області вважається дозволеним, а що недозволеним. Вчений пропонує таке абсолютно нове рішення складного питання в досліджуваній ним області, яке виявляється обґрунтованим, розумним, корисним, хоча і абсолютно несподіваним. Знаходження вченим несподіваного, але розумного рішення пов'язується з тим, що він не був пов'язаний ні з якими догмами ». Це зайвий раз доводить користь взаємодії різних наук, так чимало випадків, коли взаємодія науки про розробки нафтових і газових родовищ з такими базовими науками як математика, фізика, хімія і навіть біологія дозволяло створювати нові технології розробки родовищ вуглеводнів.

Створення штучних методів впливу істотно підвищило кінцевий коефіцієнт нафтовіддачі родовищ (зростання склало більш, ніж в два рази на великих за розмірами родовищах). Але, на жаль, в подальшому ніякі досягнення науки і техніки не дозволили досягти попереднього зростання. Ось уже десяток років середній коефіцієнт нафтовіддачі по країні не збільшується, а знижується. По-перше, структура запасів погіршується (залишаються лише важкодобувані запаси), по-друге, наука не видає нових практичних ідей, подібних до тих, які були описані вище. В останні роки популярно горизонтальне буріння, це нововведення має технологічний характер, але автор не наводить дані щодо розвитку цього напрямку, так як це ще одна робота. Але автор вказує на те, що горизонтальне буріння часом негативно позначається на кінцевому коефіцієнті нафтовіддачі, особливо в многопластових експлуатаційних об'єктах.

На закінчення цього параграфа хочеться сказати, що наука про розробку нафтових і газових родовищ зародилася в XX в. і отримала своє практичне і теоретичне розвиток завдяки таким вченим: И.М.Губкина, Л.С.Лейбензон, І.Н.Стріжов, А.П.Крилов, М.М.Максімов, С.А.Хрістіановіч, Ф.А .Требін, Б.Б.Лапук, І.А.Чарний, В.Н.Щелкачев і ін.

висновок

У першому параграфі даної роботи наводиться аналіз розвитку нафтовидобутку в Росії до ХХ ст. Наводяться матеріали про характерах прояви нафти, способах примітивної видобутку. Як показує аналіз, розвиток нафтовидобувної промисловості визначався двома складовими: геолого-пошуковими роботами; розвитком технології і техніки будівництва колодязів, а в подальшому свердловин, як технічних споруд для видобутку нафти. Розробка родовища протікала на природному режимі, колодязі і свердловини споруджувалися на площі хаотично. Бурхливий розвиток багато в чому визначилося успіхом буріння Новосильцевим на Кубані першої в світі свердловини. Продуктивності свердловин зросли в багато разів, на відміну від колодязів; їх будівництво було дешевше, швидше; свердловини значно перевищували колодязі по глибині, що відкривало нові нафтові джерела для нафтовиків. Автор умовно називає перехід від колодязного способу видобутку до свердловини «першою революцією в нафтовидобутку».

У другому параграфі аналізується період зародження чільної науки в нафтовидобутку «підземної гідравліки». Розвиток науки в новому напрямку, в напрямку раціональної і керованої розробки нафтових родовищ було забезпечено мужністю і завзятістю И.М.Губкина. Саме він, виступаючи з високопоставлених державних трибун, будучи «нафтовим комісаром СРСР», не раз заявляв про необхідність науково обґрунтованого управління розробкою. Виступав з пропозиціями обґрунтування раціональних дебітів свердловин, оптимальних сіток (розстановка свердловин на площі нафтоносності). Він також розвивав теорії режимів розробки. У цей період було виявлено водонапірний режим (описаний в третьому параграфі), Стрижова була створена «російська система» розробки нафтового родовища з газової шапкою. У третьому параграфі наводяться докази про поділ науки на практичну і теоретичну складові, що зіграло важливу роль в становленні науки, як самостійної. Як уже згадувалося, теоретична частина розвивалася завдяки Л.С.Лейбензону, а практична - завдяки геологам-промисловикам, зокрема, грозненським. Головний висновок параграфа: наука про розробку нафтових і газових родовищ стала складатися з трьох складових: геолого-пошукові роботи, технологія і техніка спорудження свердловин, підземна гідравліка.

Четвертий параграф «Застосування штучних методів впливу - є результат розвитку підземної гідравліки» показав, як в рамках ПІБ (проектно-дослідне бюро) були створені нові технології розробки: спочатку законтурне заводнення, в подальшому внутріконтурное заводнення. Ці технології дозволили істотно збільшити дебіти видобувних свердловин, точніше утримувати їх на початковому високому рівні завдяки підтримці пластового тиску в пласті шляхом закачування води в пласт. Автор створення штучних методів впливу на поклад нафти називає «Другий революцією в нафтовидобутку». Як показує історія розвитку нафтовидобутку в другій половині ХХ ст. і на початку ХХІ ст. подібних революцій в розглянутій науці ще не було. Цей факт підтверджується зменшенням кінцевого коефіцієнта нафтовіддачі на родовищах, що розробляються в нашій країні в даний час. І до цього дня метод заводнення є єдино масштабно застосовуваної технологією і забезпечує 99% видобутку нафти в країні.

Розвиток науки про розробку нафтових і газових родовищ і становлення її як самостійної відбулося завдяки видатним вченим: И.М.Губкина, Л.С.Лейбензону, І.Н.Стріжову, А.П.Крилову, М.М.Максімову, С. А.Хрістіановічу, Ф.А.Требіну, Б.Б.Лапуку, І.А.Чарному, В.Н.Щелкачеву і ін. Вічна їм слава і пам'ять!

Список літератури

1. Історія нафтогазового справи Росії / А.М.Шаммазов і ін. - М .: И90 Хімія, 2001. - 316 с.

2. Історія управління розробкою та історія розробки нафтових родовищ СРСР і Росії: Монографія. - М.: Нафта і газ, 1998. - 172 с.

3. Шаммазов А.М., Мастобаев Б.Н. Нариси з історії нафтової промисловості СРСР. - Уфа: Изд-во УГНТУ 1999. - 126 с.

4. Нафта і газ Росії: історія і перспективи. Асоціація міжнародного співробітництва (АМС), Москва; Центр досліджень підприємництва і суспільства (КРЕС), Женева 1995

5. Нафта Росії: погляд топ-менеджера - М .: Видавничий центр «Класика», 2001

6. Гарибян Е.С. Нафта Росії після розпаду СРСР / За редакцією гранд-доктора філософії, канд. економ. наук, доктора політичних наук, професора Ю.В.Уткіна. - М .: Геліос АРВ, 2005. - 144с.

7. Розвиток техніки видобутку нафти в СРСР (1917-1941гг.) / Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук - М .: Інститут історії природознавства і техніки АН СРСР, 1989

8. Вдовикін Г.П. Історія нафтового справи в Росії. - М .: Компанія Супутник +, 2003. - 50 с.

9. Історія та розвиток газової промисловості - М .: Інформаційно-рекламний центр газової промисловості (ІРЦ Газпром), 1997.

10. Нафта країни рад. Проблеми історії нафтової промисловості СРСР (1917-1991 рр). / Під загальною редакцією дійсного члена РАПН, доктора економічних наук В.Ю.Алекперова, Москва - 2005