Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Система геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа при глубоководном научном бурении

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Система геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа при глубоководном научном бурении"



На правах рукописи

РГБ ОД

Гамсахурдня Георгий Ражденович дц^ 200®

Система

геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа при глубоководном научном бурении.

Специальность 04.00.12 - Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тверь - 2000г.

Работа выполнена

в Институте Океанологии им. П.П. Ширшова РАН

Официальные оппоненты:

• доктор физико-математических наук, профессор Б.Е. Лухминский •

• доктор технических наук, профессор В.Ф. Козяр

• доктор геолого-минералогических наук, профессор А.М. Городницкий

Ведущая организация: Институт литосферы РАН

Защита состоится 27 января 2000 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д. 169.13.01 в АООТ НПП "ГЕРС" по адресу:

170034, г. Тверь, просп. Чайковского, 28/2

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ОАО НПЦ "ТВЕРЬГЕОФИЗИКА".

Автореферат разослан 24 декабря 1999 г.

Ученый секретарь »

диссертационного совета, и лЛ.

доктор технических наук, профессор тг^ А.И.Фионов

¿30 /а, 0

Общая характеристика работы Актуальность проблемы

Мировой океан занимает 71,6 % поверхности Земли и представляет собой гигантскую кладовую нефти, газа и других полезных ископаемых, хранящихся под его дном. Изучение закономерностей их размещения по площади и глубине невозможно без знания глубинного строения земной коры океанического типа Отечественный опыт изучения земной коры континентального типа с помощью сверхглубоких скважин и зарубежный опыт глубоководного океанического бурения показал, что научное бурение является наиболее перспективным способом изучения вышеупомянутых закономерностей, причем основную роль, как в фундаментальных, так и в прикладных исследованиях играют геофизические и петрофизические методы (рис. 1). В нашей стране достигнуты большие успехи в континентальном сверхглубоком бурении, однако, мы значительно отстаем от США в глубоководном океаническом бурении Актуальность ликвидации отставания очевидна, однако в настоящее время из-за тяжелого экономического положения в стране это маловероятно. Тем не менее, используя отечественные достижения в сверхглубоком континентальном бурении и тот факт, что в нашей стране осуществлялся проект строительства океанического научно-исследовательского бурового судна (НИБС), возможно уже сейчас научно обоснованно исследовать и обобщить этот опыт, поскольку в дальнейшем он несомненно окажется востребованным.

Цель исследований: Разработка системы концептуальных основ и научного проектирования геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа с глубоководного бурового судна.

Основными задачами, решаемыми в данной работе, являются:

1. Анализ и обобщение современного состояния текущего развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин.

2 Теоретическое исследование влияния условий океанического бурения (качка, течения, ветровая нагрузка) на проведение буровых работ и геофизических исследований (ГИС) глубоководных скважин.

3. Анализ и исследование технико-технологических условий проведения ГИС глубоководных скважин

4. Выбор и обоснование методики ,техники и технологии осуществления комплекса ГИС на борту НИБС.

5. Разработка и усовершенствование методики и технологии проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин на борту НИБС

6 Разработка и обоснование проектирования автоматизированной системы научных исследований (АСНИ), осуществляемых на борту НИБС с учетом океанологического комплекса работ.

7. Обеспечение экспериментального опробования разработанной системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна (БС).

Методы решения поставленных задач заключались в анализе и обобщении отечественного и зарубежного опыта осуществления строительства глубоководных и континентальных сверхглубоких сксажии, разработке и внедрении геолого-гсофнзмческих и петрофизических методов исследования таких скважин, теоретическом изучении влияния океанических условий (качка, течения, ветровые нагрузки) на условия проведения каротажа с БС, проектировании АСНИ на таком судне и выполнении экспериментальных исследований в Мировом океане. В качестве объекта исследований были выбраны

СС&-с\

ф

У H

M Е H

т л

Л

ь

H

ы

Е

и

с с

Л Е

Д

О

в

А II И Я

РИС 1

кристаллические горные породы Азоро-Гибралтарской зоны тектонических нарушении (Атлантический океан), репрезентативно представляющие океаническую земную кору.

Лнчный вклад автора в получении основных результатов состоит:

1. В выборе и постановке задач исследований, выборе путей их решения и анализе результатов.

2. В разработке концепции построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующей возможности ГИС и петрофизики при глубоководном научном бурении

3. В постановке частных математических задач, связанных с расчетом влияния волнений и течений при глубоководном бурении, их решении и анализе

4. В разработке специальных аппаратурных, методических и технико-технологических аспектов проведения ГИС и петрофизических исследований при глубоководном научном бурении.

5. В разработке автоматизированной системы научных исследований и сбора информации на борту Ш1БС.

6. В реализации научных и практических разработок в проекте 16281 создания научно-исследовательского судна «Наука».

7. В организации, постановке и выполнении экспериментального рейса бурового судна «Бавенит» в Атлантический океан, получении полевых материалов обработке опытных данных и их обобщении.

Вклад автора в разработку научных положений, выдвигаемых на защиту, является основным.

Научная новизна выполненных автором исследований заключается в следующем:

1. Предложены и разработаны научно-технические решения элементов системного проектирования исследований земной коры океанического типа с БС, обеспечивающие проведение каротажа и петрофизических исследований, а также автоматизацию сбора и обобщения научно-технической информации на борту такого судна.

2. Впервые

• дан полный анализ современного состояния и тенденций развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин у нас в стране и за рубежом;

• теоретически рассчитаны дополнительные нагрузки на буровую колонну и каротажный кабель в условиях волнения и течения при глубоководном бурении;

• объединен отечественный опыт сверхглубокого континентального бурения и зарубежный опыт строительства и изучения глубоководных научных скважин.

3. Создана АСНИ на борту НИБС, учитывающая специфику океанологических работ.

4. Впервые осуществлен отечественный эксперимент бурения и исследования научных скважин в океане.

Новизна предложенных автором методических и технических разработок защищена 5 авторскими свидетельствами на изобретения.

Автор защищает следующие основные положения:

1. Концепцию построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующую возможность ГИС и петрофизики при изучении глубоководных научных скважин.

2. Созданные научно-обоснованные методы и технологии проведения ГИС глубоководных научных скважин.

3. Разработанные комплексные методику и технологию проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин.

Практическая ценность работы.

Результаты работы позволили обосновать комплекс исследований на борту НИБС, необходимый для создания оптимальных условий изучения глубинного строения океанической земной коры.

На основе использования достижений отечественных исследований континентальных сверхглубоких скважин и зарубежных исследований глубоководных научных скважин разработана практическая методология, предложен комплекс технико-технологических научно-обоснованных средств строительства и изучения глубоководных скважин геолого-геофизическими и петрофизическими методами.

Реализация результатов работы.

Научные результаты исследований автора нашли практическое применение при проектировании и строительстве НИБС "Наука" по проекту 16281, а также в экспериментальном рейсе специального геотехнического судна "Бавенит" в Атлантическом океане.

Результаты исследований и разработок автора используются в спецкурсах по геофизике и методических пособиях при подготовке студентов МГГУ и в исследовательских экспедициях ИО РАН им. П.П.Ширшова.

Апробация работы:

Основные результаты работы представлялись и обсуждались на Президиуме Академии Наук СССР и ученом совете Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР, на Втором съезде океанологов (Москва, 1982), на Всесоюзной школе по морской геологии (Геленджик, 1985), на 12-н научной сессии по судостроению (Щецин, ПНР, 1986), на Всесоюзной школе "Технические средства и методы исследования мирового океана" (Геленджик, 1987), на Konferencja Interoceantechnology-90, International Conference on Ocean Research and Underwater Technology, (1990), на Научно-практическом симпозиуме «Проблемы судостроения», посвященный 100-летию Черноморского Судостроительного завода (193!), на 29-й сессии ке.кдунапсднсго геологического конгресса (Киото, Япония, 1992).

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и приложения. Текст изложен на 329 страницах, включая 82 рисунка, 30 таблиц и список литературы из 134 наименований.

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 1 монография и 5 авторских свидетельств на изобретения.

Автор искренне благодарен академикам РАН А.П.Александрову, Н.П. Лаверову и Ю.М. Пущаровскому, чл.-корр. РАН Н.А.Богданова и А.С.Монину, профессору B.C. Ястребову, С.Г. Пояркову, ВН. Матвеенко (ИОРАН им. П.П. Ширшова), Я.А. и М.Я.

Гельфгатам (ВНИИБТ), Б.А. Яцкевнчу, И.Ф. Глумову (МинП.Р. РФ), В.И. Лобанову, В П. Шостаку, В М Криннинкому (ЦКБ "Черноморсудопроект", г. Николаев), Ш.К. Гергедава (Газпромгеофнзика), B.C. Афанасьеву, П.А. Бродскому, Д.В. Белоконю, Ю.И. Кузнецову, Э.Е. Лукьянову, О И. Сагаловичу, В.Г. Топоркову, А.И. Фионову, Р.Т. Хаматдинову (ВНИГИК) за поддержку, доброжелательное отношение, ценные советы и помощь при подготовке работы

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, защищаемые положения и научная новизна, показана практическая ценность работы.

В Главе 1 дан анализ современного состояния и тенденций развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин, рассмотрена история развития и значение научного бурения.

Научное бурение - термин, принятый в последнее время у нас в стране и за рубежом в связи с закладкой скважин не с поисковыми, разведочными, промысловыми или техническими, а с научными целями. В нашей стране это сверхглубокие скважины, пробуренные в различных частях континентальной земной коры, в том числе глубочайшая в мире Кольская сверхглубокая скважина СГ-3

За рубежом кроме сверхглубоких континентальных скважин имеются глубоководные научные скважины. Они пробурены в Мировом океане в соответствии с целым рядом научных, в том числе международных проектов. Последний из них - ODP (Ocean Deep Program) - продолжает реализовываться и в настоящее время.

Устойчивое поступательное развитие программ бурения в океане от "Мохол" до ODP на протяжении последних 30 лет свидетельствует о чрезвычайной эффективности этого метода познания природы. Науки о Земле получили неоценимую информацию, позволившую существенно раздвинуть границы наших знаний о происхождении и эволюции земной коры Техника и технология бурения различных типов скважин, в том числе глубоководных, с исследовательскими целями должны явиться постоянным предметом изучен™ специалистов, так как эти работы проводятся за пределами сегодняшних возможностей массового бурения и несут в себе зерна новейших технологий для него на будущее.

Это же справедливо и для методов геофизических и петрофизических исследований глубоководных научных скважин.

У нас в стране накоплен значительный опыт геофизических исследований сверхглубоких скважин, а за рубежом - глубоководных скважин, отсутствующий в бывшем СССР, а ныне - в России. Объединение отечественного и зарубежного опыта наверняка позволит добиться успехов в развитии технологии, техники и методики ГИС при изучении океанической земной коры.

Геофизические методы, приборы н оборудование, применяемые для изучения глубинных частей земной коры, пробуренных скважинами, характерны для решения "нефтяных" задач, в то же время исследуемые породы (как правило, изверженные и метаморфические) характерны для "рудных" районов. Именно в таких условиях осуществлялись бурение и исследование Кольской СГ-3. Многие технологические приемы, разработанные при изучении СГ-3, могут быть применены для глубоководных скважин. Это относится к привязке по глубинам, профилактике обрыва каротажного кабеля, его секционирования и т.п

Петрофизические исследования, осуществляемые при глубоководном бурении, помимо своего прямого научного назначения, должны выполнять также превентивные функции, так

как при отсутствии обратной промывки заключение об опасности выброса нефти или газа должно делаться только по керну при его оперативной обработке.

Проведение лабораторных исследований керна на борту корабля осложняется качкой и присутствием большого количества металла. Это накладывает определенные ограничения на методы исследования керна, аппаратуру и методику, используемые при этом.

В области компьютерного обеспечения морская петрофизика во многом обгоняет петрофизику сверхглубоких скважин. Это справедливо и для ГИС и связано как с общим отставанием компьютеризации исследований в нашей стране, так и с тем, что в морском бурении традиционно используются самые новейшие технические, технологические и методические разработки.

Анализ существующих отечественных и зарубежных информационно-измерительных систем (ИИС) контроля и управления процессом бурения показал, что ни одна из систем не отвечает в полной мере задачам и специфике бурения скважин в кристаллических породах, которые в основном являются объектом глубоководного бурения. В связи с этим предпочтительнее использовать опыт, полученный в сверхглубоком бурении и в частности опыт СГ-3.

Глава 2 посвящена теоретическим расчетам дополнительных нагрузок на буровую колонну (БК) и каротажный кабель в условиях волнения и течения при глубоководном бурении

Выполнение такого исследования было необходимо, поскольку бурение и проведение ГИС в условиях волнения и течений, которые всегда сопровождают океанологические исследования [4,5,7,8,12,20 ], сопряжено с определенными сложностями.

Для того, чтобы определить дополнительную нагрузку на БК и каротажный кабель в условиях волнения поверхности воды и морских течений, было необходимо рассчитать скорости и ускорения движения жидкости и элемента буровой колонны относительно бурового судна.

Нами сделано предложение, раздельно учитывать нагрузки от течения (вместе с другими приложенными статическими нагрузками) и периодические нагрузки от волнения и качки В результате были получены следующие формулы для расчета скоростной и инерционной (ци) составляющих гидродинамических нагрузок на буровую колонну, внутри которой находится каротажный кабель: • •

д„='/;рСхО/Уь-и/(Уь-и)

Чи= -(тПр-тбк-т>)и,

где С„= 1,5 - коэффициент сопротивления цилиндрической БК,

«

О и с! - наружный и внутренний диаметр БК, соответственно, и и и - соответственно, скорость н ускорение элемента БК. Уь- скорость движения воды;

лВ2 л{В1-ёг) ж/2 шпр= р-, Шбк= Р1—--т„ = р2- - соответственно, присоединенная

4 4 4

масса; собственная масса БК с учетом массы замков и других жестко соединенных с ней деталей, масса каротажного кабеля, воды или пульпы внутри колонны;

Р, р1. Р2 - плотность воды, эффективная плотность БК, плотность бурового раствора внутри БК.

Разработанный метод расчета относительных скоростей и ускорений движения жидкости и элементов БК может быть использован не только для учета волнений водной поверхности, глубоководных течений и ветровых нагрузок, но и для алгоритмизации работы успокоителя качки и компенсатора лебедки каротажного кабеля.

При определении необходимых прочностных характеристик бурильной колонны и каротажного кабеля необходимо использовать установленные зависимости составляющих их нагрузки в условиях волнения и течений.

Глава 3 посвящена технико-технологическим исследованиям условий проведения ГИС в глубоководных скважинах. Эти условия зависят не только от качки, течений, ветровых нагрузок, но и от технологических особенностей бурения глубоководных скважин.

Глубоководные скважины, по задачам, ставящимся при бурении, подразделяются на исследовательские и разведочные. Бурение исследовательской скважины проводится со значительным объемом отбора керна - 60-100% от общей проходки с обязательным проведением комплекса геофизических исследований по всей глубине скважины. В зависимости от геологических условий бурения могут потребоваться водоотделяющая колонна (райзер) и противовыбросовое подводно-устьевое оборудование (ПУО) для постоянного применения бурового раствора и предотвращения осложнений при вскрытии интервалов нефгегазопроявлений. Однако в настоящее время в большинстве случаев исследовательское бурение предполагает исключение райзера и, соответственно, замкнутой циркуляции бурового раствора. Это позволяет существенно расширить районы работ за счет глубоководных (свыше 2000 м) акваторий, увеличить темпы буровых работ и снизить их стоимость.

При бурении без райзера имеется три типа скважин, различающихся по конструкции: "А" - без обсадных колонн; "Б"- с одной колонной-направлением, спускаемым одновременно с началом бурения; "В"- с несколькими колоннами, первая из которых может быть установлена вместе с оборудованием повторного ввода (ПВ) инструмента в скважину. Этот тип скважин - наиболее сложен, однако позволяет реализовать задачу проникновения в глубинные слои океанского дна в различных частях мирового океана, исключая районы возможных нефтегазопроявлений. Глубина скважины при этом ограничивается геологическими условиями бурения и техническими возможностями оборудования: грузоподъемностью талевой системы и прочностью бурильной колонны. Скважины с повторным вводом бурятся после тщательного изучения района с помощью предварительно пробуренных пилот-скважин, либо "однодолотных" скважин. Одним из существенных преимуществ скважин с Г1В является возможность возвращения к ним через значительные промежутки времени (годы) для повторного исследования, либо углубления.

Отсутствие водоотделяющей колонны (райзера) при бурении глубоководных скважин предъявляет дополнительные требования к бурильной колонне, которая является единственной механической связью между судном и скважиной, что особенно важно при бурении скважин типов А и К. Учитывая это обстоятельство и задачи бурения скважин, бурильная колонна при необходимой для длительной работы прочности должна иметь равнопроходное сечение для пропуска в скважину извлекаемого инструмента различного назначения' керноприемников, геофизических приборов, устройств для осуществления операций повторного ввода и т.п Наиболее нагруженной частью бурильной колонны является ее верхняя секция - от места соединения с силовым вертлюгом до нескольких десятков метров под килем судна. Кроме обычных, действующих в бурении нагрузок (осевое усилие от веса бурильной колонны, вращающий момент для разрушения горной породы, внутреннее давление), при глубоководном бурении без райзера верхняя часть колонны подвержена циклическим изгибающим нагрузкам из-за качки бурового судна, морских течений и ветровых нагрузок.

Теоретически эти явления рассмотрены в Главе 2. Выяснено, что возникающие изгибные напряжения имеют решающее влияние на длительную прочность бурильной колонны С целью ограничения уровня этих напряжений в шахтах американских буровых исследовательских судов Glomar Challenger и Joides Resolution были установлены специальные направляющие раструбы. Для этой же цели на бурильных трубах устанавливаются резиновые протекторы, а при использовании длинных (более 5000 м)

колонн в районе раструба размешаются специальная коническая труба, утолщенные бурильные трубы (УБТ), либо изготовленные из УБТ трубы с протекторными выступами.

Наиболее распространенная забойная компоновка включает: шарошечное колонковое долото (бурильную головку) диаметром 250-255 мм, колонковый снаряд (корпус керноприемника), УБТ по 9 м длиной: три трубы диаметром 200,6 мм, одну 184,2 мм; две свечи бурильных труб диаметром 140 мм. Далее устанавливаются бурильные трубы диаметром 127 мм. Для отбора керна в твердых породах может использоваться более тяжелая компоновка, а для мягких пород - более легкая.

В трубы через отверстие в силовом вертлюге спускается с помощью специальной лебедки овершот для подъема керноприемника. После извлечения керноприемника в скважину сбрасывается и закачивается потоком жидкости до фиксации в компоновке низа бурильной колонны (КПБК) пустой керноприемник. В это время из поднятого керноприемника извлекается керн, который размещен в специальном пластиковом контейнере. Частота вращения силового вертлюга, осевое усилие и количество закачиваемой в скважину морской воды зависят от типов горных пород. Геологические условия определяют также выбор кернорвателя и керноприемников. Важнейшее значение для сохранности керна несцементированных пород имеют предохранение его от контакта с водой и постоянная нагрузка на долото без его вращения. В крепких породах чрезвычайно важно сохранить постоянный контакт долота с забоем при частоте его вращения 0,6-0,9 с1 и нагрузке до 160 кН.

Для улучшения очистки скважины иногда используется буровой раствор, приготовленный из бентонитового глинопорошка и пресной воды, обработанный гуаровой смолой и боратом. РастЕор также используется при осыпании кремнистого сланца и базальтовых частиц. Реагенты для обработки раствора, как правило, не применяются На борту судна должен иметься утяжелитель бурового раствора, однако, его применение ограничивается случаями, когда необходимо покинуть скважину, так как барит (ВаБОд) загрязняет керн, мешает проведению анализов и его количество на судне ограшгчено. Скважина заполняется раствором-гелем, если необходимо проведение определенных съемок открытого ствола.

После достижения проектной глубины долото обычно отсоединяется на забое при помощи гидравлического или механического разъединителя. Это дает возможность получить отверстие в снаряде диаметром 100 мм. БК приподнимается до самых верхних устойчивых пород и проводятся каротажные работы.

Максимальный диаметр используемых каротажных инструментов составляет не более 92 мм, что позволяет пропускать их через открытый конец бурильных труб.

В тех случаях, когда невозможно проводить каротаж в открытом стволе скважины, осуществляют гамма-каротаж для определения характеристик перемежающихся глинистых и безглинистых г.рошастков, проводимый через бурильные трубы и другие виды каротажа (например, акустический каротаж).

Время, необходимое для каротажных работ, сильно меняется в зависимости от числа спускаемых приборов, глубины воды и скважины, степени осложненности незакрепленного ствола. Обычно затраты времени на каротажные исследования составляют 30-50 час.

Если происходит прихват КНБК или существенно увеличивается момент вращения, бурение заканчивают и продолжают только при наличии очень высоких шансов получить важные научные результаты. При этом принимают все меры по максимальному снижению риска, связанного с потерей бурового инструмента.

При нарушении устойчивости стенок ствола скважины обычно закачивают неутяжеленный буровой раствор, обработанный гуаровой смолой для очистки скважины от шлама и осыпавшихся частиц породы, либо инструмент поднимают из скважины выше дна, судно перемешается на некоторое расстояние и проводится повторное бурение.

Если прихват бурильной колонны нельзя ликвидировать расхаживанием в течение какого-то периода времени, прихваченный участок отсоединяется с помощью торпедирования.

Отсоединение прихваченной части БК представляет собой очень важную операцию при глубоководном бурении, так как это является единственным средством извлечения остальных бурильных труб (неприхваченных).

Если ветер, течение и морские силы действуют не в одном и том же направлении, судно может работать при волнении до 4,6 м, ветре в 40 узлов и течениях до 3 узлов. Однако, когда действие этих сил происходит в одном и том же направлении (ветер или течение могут нногда менять направление), работы прекращают при гораздо менее сильном ветре и/или течении.

Бурение скважин типа Б отличается от типа А на начальной стадии. Вместо отбора керна из несцементнроваш1ых неустойчивых осадков выполняются операции по их изоляции обсадной колонной. Колонна спускается вместе с КНБК на специальной колонной головке-разъединителе. После заглубления в дно путем размыва, КНБК отсоединяется от колонной головки либо путем вращения, либо после разрушения фиксирующих элементов (шпилек) разгрузкой инструмента. Далее ведется бурение скважины по описанной выше методике.

Повторный евод инструмента в скважину осуществляется только в скважинах типа В. Основной отличительной особенностью этих скважин является наличие на дне моря подводно-устьевого оборудования повторного ввода (ОПВ), которое позволяет также устанавливать до трех обсадных колонн. При выборе района бурения скважины типа В необходимо учитывать условия надежного закрепления ОПВ на дне моря и исключение его повреждения при выполнении операций повторного ввода.

Как правило, для этого требуется наличие осадочного слоя мощностью не менее 50 м Размеры устанавливаемых обсадных колонн: 50В, 406, 299 мм. Первая колонна спускается на глубину 50 - 150 м, вторая - до 500 м, третья - 1000 м.

При бурении скважин с использованием райзера - основной элемент технологии -операции по установке ПУО, спуску и стыковке с ним водоотделяющей колонны (райзера).

В зависимости от геологических условий бурения (пластовые давления, количество горизонтов с различным давлением и т.п.) используются различные системы ПУО одноблочные или двублочные.

Одноблочная система предполагает использование одного типоразмера (блока) ПУО по всей глубине бурения скважин.

Двублочная система позволяет применять блок оборудования с большим внутренним диаметром и меньшим допустимым давлением на первой стадии бурения скважины. На завершающем этапе, связанном обычно со вскрытием зон аномально высоких пластовых давлений, используется второй блок - с меньшим внутренним диаметром и большим допустимым давлением.

При бурении с БС обычно используется одноблочная система диаметром 425 мм на 70 МПа общей высотой 6,35 м из-за ограниченных возможностей по размещению на судах крупногабаритного оборудования. Однако, созданные в последнее время конструкции позволяют разместить в этих же габаритах по высоте блок диаметром 476 мм на 70 либо 105 МПа. Таким образом, для глубоководного бурения основным становится блок диаметром 476 мм на 105 МПа. Двублочные системы, возможно, будут необходимы только на давление 140 МПа при диаметре 279 или 340 мм.

Основным условием успешного бурения глубоководных разведочных скважин язляется надежность райзера. Райзер должен обеспечить соединение БС с ПУО и управление нрсвенторамн в процессе бурения заканчивайся скважины, изоляцию скважины от окружающей среды, герметизацию скважины при нефтегазопроявлениях. При этом на райзер передаются нагрузки от качки и перемещений БС Большое значение в этих условиях имеет тип соединения секций райзера. Современные соединения отличаются быстротой и легкостью операций.

В нашей стране ведутся работы по созданию водоотделительной колонны из алюминиевого сплава. Это позволит облегчить колонну без применения устанавливаемых на каждой секции поплавковых модулей из пенопласта или металлических баллонов с воздухом, как это праетикуется за рубежом.

Дтя глубоководного бурения разработаны эффективные методы борьбы с осложнениями. Ликвидация проявлений пластовых флюидов производится с помощью штуцерных линий, являющихся составной частью райзера, и ПУО, в состав которого входят превенторы всех необходимых типов - плашечные и универсальные. Имеют место случаи потери оборудования, в т.ч. полностью блоков ПУО, при выполнении операций по стыковке и расстыковке с подводным устьем. Такие аварии успешно ликвидируют с помощью телеакустических систем поиска и средств управления БК, включая струйный реактивный движитель.

Опыт бурения исследовательских скважин в крепких абразивных породах типа долеритов, базальтов и т.п. свидетельствует о специфических трудностях отбора керна в таких породах. Вынос керна, как правило, не превышает 50-60%, а нередко снижается до 1030%. Это связано как с природными факторами, так и с противоречием между требованиями технологии углубления ствола скважины и технологии получения образцов горных пород. В первом случае необходимо получить высокий темп углубления ствола скважины и низкую стоимость бурения. Во втором - получить максимальное количество (по отношению к рейсовой проходке) керна необходимого качества.

При традиционных способах бурения эти требования часто оказываются несовместимыми. На практике, как правило, прибегают к компромиссу, результатом которого является кратное снижение темпов проходки исследовательских скважин. Однако и эта цена в ряде случаев оказывается недостаточной для получения качественного керна.

В последнее время предлагаются принципиально отличные от традиционных технические средства для отбора керна из твердых и крепких пород в научных скважинах. Наиболее перспективными считаются средства, обеспечивающие разделение процессов выбуривания керна и углубления скважины. В частности, нами было разработано устройство подобного рода и получено авторское свидетельство ( X ). Предложенное устройство предназначено для бурения скважин диаметром 217 мм. Комплект вставного инструмента включает керноприемное устройство с шарошечными или алмазными бурильными головками диаметром 132 мм, раздвижные шарошечные долота и лопастные расширители диаметром 217 мм в рабочем положении, гидравлические забойные двигатели диаметром 142 мм. Указанный инструмент прошел испытания в скважине на континенте при бурении крепких абразивных пород на глубине до 3500 м и показал свою эффективность.

Резюмируя содержание Главы 3 можно заключить:

1. Условия проведения ГИС с использованием судна глубоководного бурения во многом зависят от типа пробуренных скважин, однако, в любом случае исследовательские морские скважины по типу вскрываемых пород, технологическим особенностям и технике проведения каротажа ближе к сверхглубоким, чем к обычным скважинам.

2. Как и в случае сверхглубокого бурения при морском глубоководном бурении ' повышается роль нетрадиционных геофизических методов для ликвидации аварий.

В основном это торпедирование, прострелочные, взрывные и т п. работы, осуществляемые на кабеле.

3. В случае бурения скважин с использованием водоотделяющей колонны, условия проведения ГИС практически не отличаются от условий исследования обсаженных скважин на суше, с той разницей, что вскрываемые на больших глубинах горные породы относятся не к осадочным, а к изверженным и методы их исследования должны бьпъ ближе к "рудным", чем к "нефтяным".

4 Керн, отобранный в результате глубоководного бурения, представлен, как правило, прочными абразивными породами типа долеритов, базальтов и т.п. Методы его изучения также должны быть ближе к "рудным", чем к "нефтяным", хотя показатели выноса (10-60%) и степень сохранности керна скорее напоминают второй вариант, чем первый (в рудных скважинах вынос керна, как правило, равен 100%).

В Главе 4 выполнено изучение, разработка и выбор комплекса методов геофизических исследований глубоководных скважин.

Специфика глубоководных скважин, как и всего научного бурения, заключается в том, что основным продуктом при этом является информация о глубинных частях земной коры, сложенных, как правило, из кристаллических горных пород. Эти породы характерны, как уже говорилось, дня рудных месторождений, разведка и разработка которых ведутся на небольших глубинах. Большие глубины характерны для нефтяных месторождений, приуроченных, как правило, к осадочным горным породам. Соответственно, для исследования разреза научных скважнн было необходимо объединить опыт, накопленный "нефтяной" и "рудной" геофизикой и петрофизикой, что само по себе является сложной задачей, а также выбрать опорную информацию, получаемую на основе специально поставленных работ. Отсутствие или низкая достоверность опорного материала не могут быть восполнены дополнительным объёмом рядовых измерений, а при попытке это сделать возникает кризисная ситуация: "противоречие между гигантским объемом получаемой информации и глубиной ее обработки". [П А. Бродский и др. 1991] Именно такую ситуацию мы имеем в настоящее время в геологии, что и отмечают названные авторы, причем имеют в виду континентальное бурение, т.к. глубоководное в нашей стране только начинает развиваться Для того, чтобы эти исследования сразу пошли по оптимальному пути необходимо учесть опыт многих десятилетий наземных исследований, что мы и попытались выполнить в настоящей главе.

ГИС при современном развитии техники носят практически глобальный характер. Они проводятся во всех скважинах, бурящихся на суше и море, и во многих случаях являются основным видом геологической документации скважин. Результаты ГИС используются для решения следующих геологических и технологических задач:

корреляция разрезов скважин, выявление тектонических структурных, стратиграфических и других особенностей района;

- оценка литологического, вещественного и элементного состава пород, вскрытых скважиной;

- выявление полезных ископаемых, оценка их запасов и технологических характеристик;

контроль технического состояния скважин и проводимых в них работ;

- ликвидация аварий при бурении и эксплуатации скважнн; интерпретация данных полевой геофизики

Перечисленные задачи являются укрупненными. Для их решения необходимо предварительно решить ряд более частных задач, называемых обратными задачами геофизики. Результатом их решения обычно является искомый физический или геометрический параметр исследуемого объекта, иногда непосредственно геологический параметр В большинстве практических случаев достоверно решить обратную задачу каким-либо одним геофизическим методом не удается. Для этого требуется применение группы (комплекса) методов, часть из которых являются основным!» для конкретной задачи, а часть -вспомогательными, необходимыми для повышения достоверности и точности решения. Выбор комплекса методов значительно усложняется, когда требуется решение не одной, а нескольких обратных задач, перечень которых, в свою очередь, определяется набором задач

следующей более высокой иерархии. Для выбора комплексов в таких сложных условиях нами была предложена такая последовательность действий:

отобраны и сгруппированы относительно частные обратные задачи, решение которых возможно минимальным количеством основных и вспомогательных методов. Суммарный набор решений этих задач обеспечивает достаточный объем информации для решения задач более высокой иерархии;

отобранные с помощью вышеупомянутой операции геофизические методы сведены в один пакет, где содержатся их укрупненные характеристики и перечни задач, в решении которых применяется информация, получаемая этими методами при интерпретации комплекса ГИС;

на основе анализа этих данных, опыта работ в наземных скважинах и с учетом специфики глубоководных исследовательских скважин, выбранные методы сгруппированы в комплексы.

Для большинства глубоководных исследовательских скважин характерно отсутствие достоверной априорной информации о геологических и петрофизических параметрах будущих разрезов. Второй существенной особенностью глубоководных скважин, бурящихся с кораблей, является использование для промывки соленой морской воды и отсутствие замкнутой циркуляции промывочной жидкости. Эти особенности накладывают противоречивые требования на выбор методов исследования и их группирование. Необходимо также учитывать, тго геофизические методы существенно отличаются друг от друга по таким параметрам, как трудоемкость, вредность для здоровья людей, материалоемкость, допустимая скорость регистрации, совместимость с другими методами в одном спуске.

Анализ опыта исследования наземных научных скважин и необходимость оптимизации материальных затрат предопределяют проведение исследований глубоководных скважин в два этапа Вначале выполняется поисковый (рекогносцировочный) комплекс исследований, а затем, на базе его оперативной интерпретации - детализационный комплекс. Минимальный поисковый (рекогносцировочный) комплекс выполняется с шагом дискретизации 20-50 см (масштаб 1.200, 1:500) по всему стволу скважины. Он должен включать следующие методы: ГК, АК или ГТКП, ГГКС (при условии совмещения с ГГКП), БК, профилемер (каверномер), магнитный каротаж (КМВ, КМП), резистиЕиметрия, термометрия, инклинометрия. В роли дополнительных методов могут быть использованы НТК (ННК, МНК), АК.

Детализационный комплекс выполняется с шагом дискретизация 2-5 см (масштаб 1:20, 1:50) по отдельным интервалам, которые выбираются на основе интерпретации поискового комплекса и изучения керна. Минимальный детализный комплекс должен включать следующие методы СГК (многоканальный), СНГК (многоканальный), АНГК (актавационный), СГТК (многоканальный), БМК, наклонометрия. В детализационный комплекс могут включаться отдельные методы поискового комплекса б более крупном масштабе и дополнительные методы: АК, РРК, МНК и др., в том числе и по всему стволу.

Здесь и далее использованы следующие общепринятые аббревиатуры:

АК - акустический каротаж; АНГК - активационный нейтронный гамма-каротаж; БК -боковой каротаж; БМК - боковой микрокаротаж; БКЗ - боковое каротажное зондирование; ВСП - вертикальное сейсмическое профилирование; ГГК-П(ПГГК) - плотностной гамма-гамма-каротаж; ГГК-С(СГГК) - селективный гамма-гамма-каротаж; ГК - гамма-каротаж; ДМ - кавернометрия, профилеметрия (измерение диаметра скважины); НК - индукционный каротаж; КМЗ - магнитный каротаж, исследование магнитной восприимчивости, КМП -магнитный каротаж, исследование остаточной намагниченности (магнитного поля); МК -магнитный каротаж; МНК - многозондовый нейтронный каротаж; ННК - нейтрон-нейтронный каротаж; РК - радиоактивный каротаж; РРК - рентген-радиометрический

каротаж, СГК - спектрометрический гамма-каротаж; СНГК - спектрометрический нейтронный гамма-каротаж; ЭК - электрический каротаж.

Что касается аппаратуры для осуществления вышеупомянутого комплекса, то ее сортамент не отличается от того, который используется при выполнении работ на суше. Скважинная аппаратура при этом состоит из универсального блока телеметрической линии связи (ТЛС) и набора модулей, часть из которых может быть комплексной.

Каротажная программно-управляемая лаборатория должна быть в морском исполнении и обеспечивать выполнение следуюицгх функций;

автоматизированный контроль и управление работой скважинкой и набортной аппаратуры в процессе подготовки и проведения скважинных измерений, регистрацию результатов измерений на магнитном, оптическом или на бумажном носителе;

проведение метрологических операций, обеспечивающих необходимую точность геофизических исследований;

- оперативный контроль качества данных, получаемых в процессе каротажа, ведение протокола

Лаборатория работает как с парком аналоговых скважинных приборов через соответствующие преобразователи, так и с цифровыми скважиннымн приборами, имеющими выход на измерительную линию связи. Система электропитания лаборатории обеспечивает развязку от сети.

Оборудование лаборатории включает:

устройство связи с объектом (УСО), обеспечивающее прием и преобразование информации в форме, медленно меняющихся электрических потенциалов (токов), быстро меняющихся (высокочастотных) электрических потенциалов (токов), импульсных последовательностей; цифровых последовательностей в одном из стандартных кодов; пульт контроля каротажа;

блоки питания с электромашинной развязкой от сети;

- измерительно-вычислительный комплекс, на базе ЭВМ типа IBM-PC (Pentium) Программное обеспечение (ПО) лаборатории обеспечивает функционирование измерительно-вычеслительного комплекса (ИВК), сбор информации от скважинных приборов, управление процессом измерения путем диалога оператора с ЭВМ, первичную обработку результатов измерений, визуализацию и регистрацию (аналоговую и цифровую) обработанных и исходных данных, а также контроль качества полученной информации.

В соответствии с решаемыми задачами ПО каротажной лаборатории разделяется на следующие основные части:

- специализированное системное обеспечение (СОС); геофизическое прикладное обеспечение (ГО);

- тестовое обеспечение (ТО).

Основные функции СОС связаны с реализацией вычислительного процесса и работой периферийных устройств ИВК, а также реализацией диалога оператор - ЭВМ Эти функции реализуются в двух основных режимах:

- реальный масштаб в процессе каротажных измерений,

- интерактивный однопользовательский (проведение обработки и редактирования полученной геофизической информации после каротажа).

В состав ГО входят следующие программы:

калибровка (градуировка) различных видов каротажа;

- сбор информации в процессе каротажа; предварительная обработка полученных данных;

отображение/регистрация результатов каротажа в различных формах (графическая, табличная, текстовая) на экране дисплея и/или носителях информации (магнитные ленты, бумажные ленты);

- интерпретация данных каротажа;

- диагностика неисправностей технических средств в процессе или с прерыванием каротажа.

Система ПО является открытой и обеспечивает возможность пополнения новыми задачами обработки данных ГИС.

Структура ПО каротажной лаборатории показана на рис. 2.

Рис.2

На судне предусматривается также монтаж устройства для перемотки и натяжения каротажного кабеля.

Метрологическое обеспечение геофизической аппаратуры включает два этапа - полную поверку всех измеряемых параметров, выполняемую в базовых условиях (крупные геофизические базы, завод-изготовитель), и частичную поверку измеряемых параметров, выполняемую в полевых условиях перед началом каротажа и после его окончания.

С учетом специфики работ на море - длительные отрывы от базы, влияние волнения, течений, ветровых нагрузок - предусматривается возможность выполнения полных поверок всех видов аппаратуры непосредственно на корабле в этих условиях. Для этого в составе

поверочного оборудования предусматриваются:

- набор эталонов плотности (5) в диапазоне 1,3-5,0 г/см3 из однородных не слоистых искусственных и природных сред с известным эффективным атомным номером, меняющимся в небольших пределах (12-1 б);

набор эталонов эффективных атомных номеров (2эфф) в диапазоне 6-16 из искусственных и природных сред с известной плотностью, меняющейся в небольших пределах (1,5-1,7 г/см3);

- набор эталонов пористостей и водородосодержания;

набор эталонов из искусственных и природных, в том числе гетерогенных, сред с детально изученными химическим и элементным составами. Этим целям частично служат эталоны 5 и 2эфф при условии детальной изученности химического и элементного составов, магнитных свойств и актнвационных характеристик;

- набор эталонных сред и изотопов с известным спектральным составом естественного гамма-излучения,

набор волноводов, измерителей времени пробега упругих волн, гидрофонов и излучателей;

- термостат для градуировки термометров;

- установочный стол для градуировки инклинометров, например УСИ;

бассейн с водой переменного удельного электрического сопротивления для градуировки резистивиметров и аппаратуры микрометодов ЭК;

- набор средств частичной поверки для аппаратуры ЭК, ИК, МК, а также для профилемеров, локаторов и другой аппаратуры в соответствии с инструкциями по эксплуатации конкретного парка приборов, входящих в комплект установки.

Перечисленные выше природные среды и градуировочные устройства, кроме своего прямого назначения, служат целям научных экспериментов, необходимость в которых непосредственно на борту обязательно возникает, т.к. измерения в скважинах выполняются в нетрадиционных условиях на неизученных площадях при практически полном отсутствии опорного петрофизического материала.

Устьевое каротажное оборудование включает: блок подвесной, блок направляющий, узлы крепления подвесного и направляющего блоков. Подвесной и направляющий блоки содержат кронштейны и шестерни для подключения датчиков глубин.

Как показал опыт проведения каротажа на Кольской СГ-3, для успешного и технологичного осуществления спуско-подъемных операций (СПО) на буровом судне необходимо предусмотреть наличие следующих вспомогательных устройств:

"жимки"- служат для крепления спущенного в скважину каротажного кабеля над устьем скважины, если возникает необходимость ослабить (разгрузить) ветвь кабеля между подъемником и устьем скважины. Жимки удерживают кабель массой не менее 6000 кг при диаметрах кабеля от 10 мм до 15 мм. Серийно не выпускаются, подлежат индивидуальному изготовлению.

"парашют"- предназначен для удержания каротажного кабеля внутри колонны бурильных труб при аварийных обрывах кабеля. В сочетании с седлом, которое устанавливается в колонне бурильных труб, парашют исключает выпадение скважинного прибора и оборванного кабеля в открытый ствол скважины или на дно океана. Парашют, устанавливаемый на кабеле, удерживает без существенного проскальзывания кабель и скважинныи прибор общей массой не менее 2000 кг при диаметре кабеля от 10 до 15 мм. Серийно не выпускается.

Геофизическим исследованиям каждой скважины предшествуют подготовка скважины и буровой установки Главной особенностью ГИС, также как и каротажа сверхглубоких континентальных скважин, является необходимость его выполнения через бурильные трубы (инструмент). Для проведения геофизических исследований через инструмент используется

комплект колонны бурильных труб (КБТ) однопроходного сечения, обеспечивающий беспрепятственное прохождение скважинной геофизической аппаратуры (СГА) внутри КБТ при минимальной разнице диаметров труб и СГА в 10 мм. При работе через КБТ с выходом приборов в открытый ствол на кабель устанавливается парашют-ограничитель. Расстояние от прибора до парашюта на 30-40 м превышает протяженность интервала исследований. Диаметр парашюта на 2-3 мм превышает диаметр проходного отверстия воронки (седла) КБТ. Крепление парашюта на кабеле производится с усилием, исключающим его проскальзывание при нагрузках до 15-20 КН. Усилие определяется экспериментально для каждой марки кабеля и парашюта.

Интервал исследования открытого ствола при спуске прибора и кабеля через буровой инструмент не должен превышать 1500 м. При необходимости проведения исследований в стволе большей протяженности измерения выполняют в два этапа.

Для проведения исследований в КБТ без выхода в открытый ствол скважины, вставной инструмент не извлекается на поверхность, а БК в последнем спуске компонуется таким способом, чтобы в нижней части (на интервале исследований) находился каротажный комплект бурильных труб (ККБТ). Последний состоит из немагнитных труб одинакового по марке материала и диаметра (внутреннего и наружного) по всей длине. Соединение труб в ККБТ должно бьггь беззамковым. Для осуществления привязки данных исследований по глубине в нижней части ККБТ устанавливаются магнитные реперы, например, стальная труба.

В реальных условиях геофизические исследования проводятся как в нормальных (штатных) режимах, так и в режимах с разного рода осложнениями. Осложнения возникают, с одной стороны из-за объективных геологических и погодных условий, а с другой стороны из-за неисправностей оборудования и ошибок персонала. К наиболее распространенным осложнениям относятся прихваты скважикного прибора в открытом стволе или КБТ, а также необходимость выполнять работы через колокол, метчик, долото, деформированный конец КБТ или обсадной трубы.

Одним из новых вариантов безопасного выхода в открытый ствол через долото или деформированный конец КБТ может быть наращивание скважинного прибора от его головки до парашюта легкосплавными штангами того же или большего диаметра, что и скважинный прибор. Штанги имеют сквозные прорези вдоль образующих для одевания на кабель по мере его спуска в скважину. Свинчивание штанг между собой и с головкой скважинного прибора осуществляется аналогично свинчиванию бурильных беззамковых труб. Верхний конец верхней штанги имеет утолщение, диаметр которого на 2-3 мм превышает диаметр седла в КБТ. Парашют в этом случае может не устанавливаться.

Состав и порядок работ, связанных с освобождением и подъемом прихваченного (заклиненного) в скважине прибора (или кабеля), регламентируются специальными проектами (планами) и определяются наличием технических средств и конкретной ситуацией. Опыт, накопленный по»; изучении Кольской СГ-3, показал, что освобождение прихваченного прибора (или кабеля) может осуществляться путем проворота КБТ, "расхаживания" кабеля, а также спуска (при возможности) КБТ до места нахождения прихваченного прибора, если прихват произошел в открытом стволе. Для предотвращения аварийных ситуаций в процессе СПО при каротаже глубоководных скважин нами разработана специальная система профилактических мер.

Требования, накладываемые технологическим процессом проведения ГИС глубоководных скважин, заключаются в необходимости обеспечения визуализации и регистрации в реальном времени информации, поступающей от скважинных приборов. Применение алфавитно-цифрового дисплея позволяет реализовать диалоговый режим общения оператора-геофизика путем ввода директив с клавиатур дисплея. Выбирая тот или иной вариант (директиву) из предложенного "меню", оператор управляет технологическим процессом проведения ГИС.

Основными этапами при проведении ГИС с применением лаборатории являются:

тестирование; калиброЕка; регистрация; обработка; документирование. Тестирование является обязательной технологической операцией перед началом работы. По результатам тестирования оператор может сделать вывод о степени готовности комплекса к работе В комплекс программ тестирования входят: тест устройства межмашинного обмена; тест прерываний; тест оперативного запоминающего устройства (ОЗУ); тест команд; тест плоттера; тест электронного диска; тест устройства связи с объектом; тест графического и системного дисплея

Тесты определяют, работоспособен или нет данный компонент комплекса, т.е. локализуют неисправность с точностью до функционально законченного узла. Тестирование может проводиться в двух режимах' автоматическом и ручном. При автоматическом режиме выполняются все тесты последовательно без участия оператора. Ручной режим удобно использовать в случае проверки отдельных компонентов по выбору оператора.

Калибровка геофизической аппаратуры в составе лаборатории непосредственно на судне выполняет две основные функции' оценку работоспособности аппаратуры; расчет масштабных коэффициентов. Оценка работоспособности осуществляется при помощи полевых калибровочных устройств, либо с использованием встроенных калибраторов. Масштабные коэффициенты рассчитываются с учетом стандарт-сигналов для каждого измерительного канала и предназначены для преобразования измерительной информации в физические единицы измеряемых параметров. Алгоритмы калибровок для разных скважинных приборов сходны. Они заключаются в расчете погрешностей измерения заранее известных эталонных величин с использованием калибровочных устройств и соответствующей диагностики ка экране дисплея. Осуществление процесса калибровки оператором состоит в выполнении директив, выдаваемых на экране дисплея и сигнализации о выполненных действиях.

Технология проведения собственно регистрации измеряемых параметров проводится с использованием директив: контроль; запись; запись стандарт-сигнала; запись в колонке; завершение измерения на интервале. В начале действия первых четырех директив, отвечая на запросы системы, оператор устанавливает направление движения, тип квантования, признак основного или повторного измерения. При помощи директивы "контроль" можно, не регистрируя поступающую информацию, наблюдать за спуском скважинного прибора и изменением параметров на экране дисплея, выбрать удобные масштабы визуализации

Используя директиву "контроль", можно осуществить привязку глубины по магнитным меткам, задав в ответ на запрос системы опорную глубину. Относительно этой точки система будет рассчитывать текущую глубину. В случае рассогласования глубины во время каротажа на экран дисплея выдается предупреждающее сообщение.

Директива "запись" используется для непосредственной регистрации геофизической информации в интервале измерения. При этом реализованы следующие функции: визуализация параметров на экране дисплея; регистрация информации; расчет скорости движения скважинного прибора; согласование глубин с учетом разных точек записей зондов; пересчет значений, принимаемых параметров ю физические величины; контроль провисания кабеля; контроль входа и выхода из интервала регистрации; контроль за превышением скорости движения скважинного прибора.

Зарегистрированная информация имеет формат файлов и их организацию, принятую в среде операционной системы Windows. Процесс регистрации можно прекратить, воспользовавшись директивой "завершение измерений па интервале". При этом система прекращает регистрацию измерительной информации и оформляет ее согласно требованиям системы Microsoft Windows.

ПО каротажном подсистемы лаборатории coctoiît из тр?х осчовнкгк состяеляющ!тх системное ПО, тестовое ПО; прикладное ПО.

Системное ПО предназначено для управления вычислительным процессом и работой внешних устройств в режимах регистрации и обработки данных ГИС. Для проведения предстартового тестирования измерительно-вычислительного комплекса (UBK)

предназначен комплекс программ, включающий широкий набор тестов для проверки ОЗУ, внешних устройств и т.д. Программы выполняются автономно (вне операционной системы).

В состав прикладного ПО входят задачи: калибровки, регистрации, формирования выходных документов, предварительной обработки данных и оценки качества, вывода геофизических данных и различных таблиц на графический дисплей и плоттер.

Системное ПО организует функционирование в двух основных режимах1

- режим реального времени (при проведении каротажных измерений);

- интерактивный однопользовательский режим (при редактировании испорченной геофизической информации).

В обоих случаях используется операционная система Windows.

Программные средства (ПС) работы с графическим дисплеем состоят из трех компонент: ПС общего назначения для графической и символьной информации; ПС для работы в поле роллинга, ПС для работы с таблицами . Входными данными являются файлы с данными ГИС: основное измерение и контрольное повторение. Файлы имеют организацию, принятую в среде операционной системы Windows. Система является открытой, что позволяет дополнять ее новыми модулями без изменения существующих.

Выводы по Главе 4 заключаются в следующем:

1. Обобщение и анализ опыта, накопленного в нашей стране при геофизических исследованиях сверхглубоких скважин и зарубежного опыта глубоководного научного бурения позволили автору сформулировать требования к выбору комплекса ГИС на научно-исследовательском буровом судне (НИБС)

2. Оптимальный комплекс ГИС на бору НИБС представляет собой комбинацию методов, направленных на решение как геологических, так и технологических задач.

3 Аппаратура и оборудование, используемые для проведения ГИС, во многом аналогичны тому, что используется при исследовании сверхглубоких скважин, в частности - для изучения Кольской СГ-3.

4 Технология проведения ГИС глубоководных скважин имеет свою специфику, которая заключается в выполнении работ в присутствии бурового инструмента. Для безопасного осуществления этих работ предложено использовать разработки, применяемые в сверхглубоком бурении,

5. С целью получения качественного первичного материала, который, как правило, невозможно повторить из-за потери скважины, автором разработана четкая технология регистрации и первичной обработки результатов ГИС на борту НИБС.

Глава 5 посвящена разработке методики и технологии проведения петрофизических исследований керна глубоководных научных скважик. Эти исследования проводятся как в стационарных условиях береговых лабораторий, так и непосредственно на борту БС. Поскольку перзые практически не отличаются от обычных исследований керна скважин, пробуренных на суше, в Главе 5 основное внимание уделено исследованиям, осуществляемым непосредственно на борту судна.

Петрофизические исследования необходимы при создании основы для количественной интерпретации результатов ГИС. Эта основа заключается в выявлении петрофизических зависимостей типа "керн-керн", когда геолого-петрофизические и физические свойства породы изучаются только на образцах керна. Кроме того, немаловажное значение имеют зависимости типа "керн-ГИС", когда геолого-петрофизические свойства определяются по керну, а физические - по результатам геофизических исследований (каротаж).

Для установления зависимостей, как первого, так и второго типа необходимы исследования свойств образцов керна, их вещественного состава и других характеристик, которые определяют геофизические параметры. Для простых по строению и составу горных

пород основные задачи оценки параметров (емкости, проницаемости, насыщенности) надежно решаются по данным анализа керна и ГИС при исследовании ограниченного числа образцов. С усложнением состава и свойств горных пород, что характерно для их кристаллических разновидностей, появляется необходимость более детального изучения физических свойств. При этом расширяется комплекс параметров, определяемых на образцах горных пород, изучается влияние отдельных факторов на петрофизические параметры и зависимости между ними. Комплексное исследование керна позволяет создать надежную основу для интерпретации материалов ГИС, а также непосредственного изучения особенностей свойств горных пород и выяснения влияющих на них факторов.

Для пород сложного типа, представленных трещиноватыми, кавернозными, литологически невыдержанными породами (осадочными, изверженными, или метаморфическими) установить петрофизические зависимости между параметрами только по керну сложно. Это объясняется тем, что в трещиноватых и кавернозных породах керн характеризует в основном матрицу, а не поровое пространство.

При проведении геологоразведочных работ в новых регионах появляются особенности в строении и свойствах пород. Тем более этот фактор должен сказаться при изучении керна в условиях морского бурения, причем и здесь одной из задач при изучении разреза вскрываемых отложений является изучение петрофизических свойств пород для обеспечения количественной интерпретации данных ГИС. С этой целью должны быть выбраны методы, методики и аппаратура для изучения физических и коллекторских свойств пород, их вещественного состава, структуры порового пространства и т.д. Исследования должны проводиться, как в атмосферных условиях, так и в условиях, моделирующих пластовые

Керн, извлеченный из пробуренной скважины, всегда уникален и невосполним, а его объем обычно весьма ограничен. Физические свойства пород, извлеченных из скважины, необратимо изменяются во времени. В связи с этим особенно Еажно обеспечить всестороннее изучение керна непосредственно на борту судна. При этом необходимо учесть, что горные породы, изучаемые при глубоководном бурении, чаще всего относятся не к осадочным породам, а к изверженным и метаморфическим.

При разработке методики и технологии проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин мы исходим из того, что при этом должны быть решены следующие основные задачи:

- детальное расчленение геологического разреза по физическим характеристикам вскрываемых пород;

определение границ и степени дифференциации массивов осадочных и изверженных пород;

изучение зависимости физических параметров горных пород от петрографо-минералогического и химического состава, степени метаморфических изменений и тектонической нагруженности, установление количественных взаимосвязей; построение эталонного петрофизического разреза и петрофизических моделей по опорным и параметрическим екзажичам как основа геологической интерпретации результатов геофизических исследований, выполняемых в скважинах и на поверхности моря;

определение степени напряженного состояния массива горных пород, вскрытых скважиной;

прогнозирование темпа набора кривизны скважины;

- обоснование выбора оптимальных режимов бурения и технических средств для обеспечения максимального выхода керна.

Схема лабораторного изучения корневого Материала, как уже отмечалось выше, зависит от конкретной задачи исследований, состава и свойств пород.

В общем виде блок-схема исследования кернового материала включает в себя блоки, представленные на рис. 3. Одной из задач срочного макроописания после извлечения керна из колонковой трубы, а также экспресс-анализа является определение признаков присутствия

в керне газообразных, либо жидких органических соединений (газ, конденсат, нефть, битум). В случае установления экспрессным» методами наличия нефтегазонасыщенных коллекторов бурение необходимо прекращать (в целях исключения загрязнения акватории нефтепродуктами, либо образования в толще воды газового фонтана с образованием газового пузыря, который может привести к аварийной ситуации), скважину ликвидировать и переходить для проведения работ в другой район.

Каротаж по керну обеспечивает надежную привязку керна к разрезу путем сопоставления результатов определения на образцах какого-либо физического параметра с диаграммой однотипного промыслово-геофизического метода (например, лабораторного измерения гамма-активности и сопоставления результатов с диаграммами ГК, что может быть эффективным для осадочных пород, или сопоставление измерений магнитной восприимчивости, выполненных по керну изверженных пород, с данными каротажа магнитной восприимчивости).

Рис. 3. Блок-схема исследования кернового материала

Исходя из общей блок-схемы, нами составлены развернутые схемы исследования осадочных (рис. 4) и изверженных (рис. 5) горных пород, которые были реализованы при постройке бурового судна "Наука". При дальнейшем рассмотрении схем мы не будем касаться деталей методики определения отдельных параметров, так как в основном она не отличается от общепринятой, однако далее остановимся на тех разработках, которые были выполнены специально для использования на борту НИБС.

Особое внимание уделяется признакам присутствия газа и нефти, что оценивается визуально по появлению пузырьков газа на поверхности керна (разгазированию), по специфическому запаху, а нефти - по наличию масляных пятен на бумаге при взятии мазков.

При экспресс-анализе отобранные образцы после визуального выявления признаков присутствия углеводородов (при макроописании) помещаются в люминоскоп для качественного определения присутствия нефти (люминесцентно-битуминозный анализ), где под действием ультрафиолетового излучения проявляются признаки присутствия нефти (по люминесценции в видимой области спектра - желтое свечение) и после этого помещаются в дистилляционный аппарат, где нагреваются до температуры 150-200°С. При этом происходит выделение и сбор сконденсированных паров воды, углеводородов (если они присутствуют), а также выделение растворенного в поровых флюидах газа (также, если он

присутствует). Сбор выделяющихся флюидов происходит в емкость, сообщающуюся с газожидкостным хроматографом, и в случае выделения газообразных углеводородов хроматограф немедленно зафиксирует это и выдаст информацию о составе газовой смеси. Дополнительные сведения о наличии нефти и битума можно получить путем помещения осколков породы в органический растворитель (толуол, бензол и т.д.) и по окрашиванию

Колонка керна в когсонковойтрубе

Определение распределения плотности по дпнне колонки по отражакию галка-юпучекия

Извлечение керка из колонковой трубы, какр о описание,

Яюяннесцентна-битуминозный анализ

Расчетзкачекии

Утто, Кг

Опреселегае пористости на сколе от сбразца

Газо-жадкостная хр онагр афкя

Отбор о Ершов казкспресс' анализ поеовыз: Фгсоизов

Отбор проб лоровых флкидов на анализ воды, кефгиигаза

¡овых | 'ЛИС -Ц

Определенке проницаемости ПОГаЗУ

Взвешивание образца

Отбороораз^овдгся извлечения лорсвых вод

Извлечение лоровю: вое

Определение минер атазаиш парике вол

Изготовление —чв-------

стащавткых збрааг

X

л.

Экстратирование обргшв

I

Сушга образцов

Взвешивание

х

Определение проницаемости по газу

Программно! обеспечена

~1Дро опенке .истир акие"Ц

Математическая обработка

резуитатов. построение завжшостед

Формирование банка данных

Спектр омехрнческие измерения содержашя и.ТЛиК общей гамма-активности

Насыщение образцов модели ппастовойводы

Моделирование „ пластовыхуспсвик залег азснОяр еделение акустическая „электрических свойств. Изменение обтехапорового пространства

опр еделенне пористости к минер а.югичесим шотиосш)»

Определение таепвногс злеирического осщютолекия

^Дефектоиетрия рентгеновская! ■Ч Элементный анализ!

»^Гранулометрический анализ| у

[Определение гпинкстости|

Определение крксталпиз ацконной в РЕК

Определение минералогической ' шготаости

Экспрессное определение пористости

Ззвешкванне, суш: а.

Экстрагирование образцов

агяенщ керна

Изготовление шифов

Магросписанле

шлифов, фотографирование

Устройство отображения и обработки

"СБИТ

Измерение структуры перового пространства (шзшдярометрм)

■ зксяресс-акашв

■ основной комплекс

коследов акта

■ долопнзптзрш комплекс исследовании

Рис. 4. Схема исследования керна осадочных пород.

растворителя сделать вывод об их присутствии. Сконденсировавшиеся пары жидких углеводородов частично отбираются для анализа на газожидксстном хроматографе, где проводится анализ их фракционного состава.

Массовые измерения физических свойств проводятся по каждому образцу керна как осадочных, так и изверженных пород.

Определения производятся сразу после подъема керна на поверхность с минимальным разрывом во времени. В качестве массовых выбираются свойства, определение которых не приводит к разрушению образца и не влечет за собой необратимых изменений физических, химических и других характеристик горных пород. Этим требованиям удовлетворяют плотность, магнитная восприимчивость, естественная намагниченность, скорость раСПрОСТраПСННЛ упругих колебании, ССТССТБСКНал радиоактивность И другие раДНСаК! ивмые (ядерно-физические) характеристики, определяемые при экспресс-анализе (без измельчения керна) приближенно.

Перечисленные физические характеристики, входящие в комплекс массовых измерений, дают достаточно разносторонние сведения о геологических параметрах разреза.

Схема комплексного изучения керна при глубоководном бурении

- целый к ера

- керн, разрезанный вло.дь в ер тик. оси

Рис. 5 Схема комплексного изучения керна тверженных пород

распространения упругих колебаний содержит информацию о текстурно-структурных особенностях Так, плотность отражает литологию, минералогический и химический состав. Магнитная восприимчивость и естественная остаточная намагниченность отражают наличие магнитных минералов и, отчасти, генезис пород, связанный с их предысторией. Скорость горных пород и о их трещиноватости.

На основе анализа результатов массовых измерений отбираются наиболее представительные образцы, которые используются впоследствии в качестве эталонных (для каждого выделенного и "привязанного" пласта и пропластка). Образцы, отобранные в качестве эталонных, предназначены для многоплановых, детальных исследований физических свойств горных пород, их химического, элементного и минералогического состава, структурных, текстурных и других характеристик по стандартизованным перечням и методикам.

При проходке скважиной участков нарушенных пород, а также при отдельных нарушениях технологии бурения, происходит полная или частичная потеря кернового материала, извлекаемые на поверхность случайные фрагменты керна имеют в этих случаях форму разобщенных дисков или обломков неправильной формы. Стандартизированные методики исследования не могут быть применены к таким образцам, и значительный объем информации невосполнимо теряется,

С целью восполнения потерь информации в осложненных условиях бурения, нами предлагается использовать оригинальные методики и установки, разработанные нами совместно с сотрудниками Кольского отдела геофизических исследований сверхглубоких скважин НПП "ГЕРС"(14 ), Кроме того, для исследования анизотропии формы кериа было разработано и изготовлено специальное устройство, выполнена разработка методики проведения измерений и обработки результатов. Эти данные в дальнейшем использовались для ориентирования керна по сторонам света, так как для научных (особенно магнитных и петромагнитных) исследований необходим именно ориентированный керн, который практически невозможно получить при турбинном способе бурения. Разработанные нами метод и устройство для определения ориентирования керна рекомендуется для применения в условиях исследовательского судна в связи с его универсальностью. Он может быть использован для ориентирования керна, сложенного породами любого литологического состава, а не только для ориентирования керна, сложенного породами с высокой магнитной восприимчивостью или керна, в пределах которого отчетливо прослеживаются структурные плоскости с известными элементами залегания.

Сущность метода заключается в тем, что в результате выбуривания керна из массива горных пород происходит разгрузка керна. Направления главных деформаций на стадиях упругой и неупругой деформации керна сохраняются неизменными и совпадают с направлениям!! соответствующих главных нормальных напряжений в массиве горных пород, из которых отобран керн, максимальная главная деформация керна происходит в направлении максимальной разгрузки напряжений в керне, совпадающем с направлением максимального главного нормального напряжения в массиве горных пород, а минимальная главная деформация керна происходит в направлении минимальной разгрузки напряжений в керне, совпадающем с направлением минимального главного нормального напряжения в массиве горных пород. Определение ориентации главных нормальных напряжений в массиве горных пород может быть установлено методами разгрузки, гидроразрыва пласта, по ориентации удлиненных поперечных сечений ствола скважины или другими известными методами.

Время, в течение которого продолжается регистрируемая неупругая деформация керна при разгрузке, зависит главным образом от физико-механических свойств породы, глубины отбора керна и напряженного состояния массива горных пород, из которого отобран керн. Для осадочных пород, отобранных с глубины 1-3 км, оно обычно составляет порядка 1-2 сут.

Зарегистрирована может быть только частичная неупругая деформация керна, происходящая после того, как керн извлечен на поверхность и на него установлены

тензодатчики. Направления главных деформаций рассчитываются по результатам измерений деформаций керна в шести независимых направлениях. Если деформация керна в результате разгрузки завершилась, то в случае, когда ось керна (вертикальная) совпадает с ориентацией одной из главных деформаций керна при разгрузке, направления двух других главных деформаций керна могут быть установлены на основе анализа конечных деформаций по форме поперечного сечения керна. В момент отбора керна сечение, перпендикулярное оси керна, представляет собой окружность. В том случае, когда ось керна совпадает с направлением одной из главных деформаций, деформация керна при разгрузке приводит к тому, что сечение, перпендикулярное оси керна, приобретает форму эллипса, причем ориентация большей оси эллипса совпадает с ориентацией максимальной главной деформации, а ориентация малой оси эллипса - с ориентацией минимальной главной деформации в данном сечении. Ось керна совпадает с направлением одной из главных деформаций керна, когда скважина пробурена в направлении одного из главных нормальных напряжений в массиве горных пород. Это условие обычно выполняется в вертикальных скважинах, т.к. результаты изучения напряженного состояния земной коры свидетельствуют о том, что одно из главных нормальных напряжении в земной коре, как правило, вертикально.

На борту НИБС было запроектировано также проведение развернутого комплекса геотермических исследований. Анализ величины теплового потока, его распределения на исследуемой площади используется при определении термодинамического режима земных недр, их энергонасыщенности. Определение вариаций теплового потока в масштабах геологического времени представляется задачей гносеологического уровня. Решение этой задачи невозможно без комплексного анализа геологических, геофизических, геохимических и петрографических исследований. При этом особую значимость имеют результаты анализа распределений и парагенезисов минералов с достаточно узким интервалом температур образования (существования) газовожидких включений. До настоящего времени всего несколько скважин морского базирования, пробуренные в кристаллических породах, могли быть использованы для определений величины теплового потока

Основное количество определений теплового потока в морских акваториях было проведено либо в донных отложениях, либо в скважинах, пробуренных в осадочных породах при поисковых работах на нефть и газ. Эти определения (в придонных отложениях), несомненно, несут искаженную информацию о величине теплового потока, т.к. известен целый ряд придонных факторов, влияющих на распределение температур в донных отложениях (конвективое движение воды, придонные течения, неоднозначность в определении величины теплопроводности донных осадков и т.д.). Измерение теплового потока в осадочных породах морского дна подвержено гораздо меньшему количеству мешающих факторов. Но, тем не менее, наличие структурных факторов (одним из которых являются сами осадочные породы, содержащие включения нефти, газов) не дает уверенности в достоверности величины неискаженного теплового потока. Поэтому одной из основных задач геотермических исследований следует считать определение величины неискаженного теплового потока. Определение величины неискаженного теплового потока на исследуемой площади позволит проинтерпретировать данные по придонному распределению температур (тепловых потоков в донных отложениях). При этом может быть произведена оценка восходящей (нисходящей) фильтрации в районе исследований. Результаты этой оценки служат основой для определения гидродинамической активности флюидных потоков, что в свою очередь позволяет определить участки проявлений современных гидротермальных процессов, протекающих в породах океанического дна. Эти же оценки используются и для построения моделей современного тепломассопереноса в гидрогеологических структурах морского дна (рифтовые долины, океанические впадины, зоны трансформных разломов и Т.д.).

Изучение геотермического режима земной коры океанического типа на борту судна глубоководного бурения включает определение величины теплового потока: в донных

отложениях, с использованием материалов проводки и исследования скважины в кристаллических породах морского дна.

Определение величины теплового потока в донных отложениях является традиционным. Для проведения этих исследований существуют несколько типов зондов. Определение величины теплового потока проводится по результатам измерения разницы температур на известной базе (зонд) и находимой величине теплопроводности донных отложений. Теплопроводность донных отложений определяется с использованием зондов игольчатого типа в лабораторных условиях Недостатком этих исследований является трудно контролируемая погрешность в определении пространственной ориентации базы измерений разности температур в донном зонде. Существует также неопределенность в отношении величины теплопроводности донных отложений, измеренной в лабораторных условиях, к месту определения разности температур. Достоинством этих исследований является то, что их можно проводить во время бурения и наличие наработанных методик.

Определение величины теплового потока и его составляющих в исследуемом разрезе с использованием материалов проводки и исследования скважины включает определение; распределения величины геотермического градиента; распределения значений теплопроводности; распределения величины теплового потока; интервалов нисходящей (восходящей) фильтрации флюидов; вертикальной составляющей скорости фильтрации флюидов; определение величины теплогенерации пород за счет радиоактивного распада урана, тория, калия.

Определение величины геотермического градиента (£гас)Т) г.о стволу скважины проводится по результатам термометрии скважины, проводимой при детальных исследованиях (масштаб температур 0,1-0,025°С на 1 см шкалы). Регистрация термограмм по стволу скважины проводится в масштабе глубин 1:200 и 1:500. Определение теплопроводности (X) проводится на воздушносухих и водонасышенных образцах керна с помощью следующей аппаратуры и методик:

- тепловой компаратор КТ-5 (методика стандартная),

- сканирование образцов сосредоточенным источником энергии и датчиком температуры;

- прибор для определения теплопроводности, разработанный нами совместно с сотрудниками КОГИСС АО НЛП "ГЕРС".

Методика, разработанная нами для использования этой аппаратуры, имеет следующие особенности:

определение теплопроводности проводится в режиме установившегося стационарного теплового потока между измерительным стержнем (с заданным распределением температуры) и образцом керна (обломка) толщиной не менее 8 мм и площадью поперечного сечения -60 мм2;

- время измерения 3-5 минут.

Методика измерений и аппаратура были олробозаны на образцах керна Кольской СГ-3 и показали свою эффективность.

Установление распределения величины теплового потока проводится с использованием найденных величин геотермического градиента и поинтервального определения теплопроводности. Расчет проводится по формуле:

Г Вт'

о1=^ааТ-Х —-лг _

где q- тепловой поток.

Шаг измерения теплового потока по стволу скважины определяется задачами, при решении которых он используется.

Резюмируя содержание Главы 5, приходим к следующим выводам:

1. Всестороннее изучение керна глубоководных научных скважин необходимо проводить как непосредственно на борту судна, так и в базовой береговой лаборатории. Особенно актуально изучение физических свойств сразу после подъема керна, т.к. информация, получаемая при этом часто невосполнима.

2. В результате исследований, выполненных автором, разработан комплекс петрофизических исследований как изверженных, так и осадочных пород на борту НИБС. Он выполнен в расчете на оперативное решение вопросов интерпретации ГИС, принятия превентивных мер в случае вскрытия нефтегазоносных пластов скважинами без райзера и отбора эталонных образцов для расширенного их изучения, в том числе, и в береговых условиях.

3. С целью восполнения потерь информации в осложненных условиях, когда знание свойств пород особенно важно, а представлены они случайными фрагментами, нами предложено использовать методику изучения свойств пород по микропробам, разработанную автором совместно с Ю.И. Кузнецовым, В.Н. Стором (14).

4. Поскольку при проведении научного бурения большое значение имеет ориентирование керна, нами разработана методика и аппаратура таких определений.

5. Автором, совместно с сотрудниками Кольского филиала АО НПП «ПЕРС» разработан комплекс геотермических исследований на борту судна глубоководного бурения. Комплекс включает аппаратуру и методику таких исследований. Его опробование было проведено на образцах керна СГ-3 и показало свою эффективность.

В главе 6 содержится описание разработанной нами автоматизированной системы научных исследований и сбора информации на борту НИБС.

Специфика научно-исследовательских судов, в том числе и бурового, заключается в их полной автономности и многогранности экспериментов, выполняемых непосредственно в море. Многообразие решаемых в океанологии задач требует большого разнообразия научного забортного и лабораторного оборудования. В связи с этим проблема автоматизации получения и обработки информации на НИБС рассмотрена нами совместно с другими компонентами океанологического судового комплекса.

На основании накопленного опыта эксплуатации научного оборудования на отечественных и зарубежных исследовательских (в том числе буровых) судах мы пришли к выводу о необходимости создания унифицированного модульного комплекса измерения, сбора и обработки океанологической информации, важнейшей частью которой являются сведения о глубинном строении земной коры океанического типа. С этой целью нами еще в 1989 году было разработано техническое задание на АСНИ для научно-исследовательских судов АН СССР. Реализация этой системы (в том числе и для НИБС "Наука") была успешно начата в Институте океанологии им. П.П. Ширшова Академии Наук СССР, но затем из-за неблагоприятных изменений в нашей стране она была прервана. В то же время отрасли, связанные с нефтяной тематикой продолжали развиваться, что дало возможность разработки информационных геофизических систем комплексной интерпретации и обобщения ГИС нефтяных и газовых скважин (B.C. Афанасьев, 1998, Э.Е. Лукьянов, 1998, Е.М. Митюшин, 1998 и др.).

Некоторые разработки перечисленных авторов могут быть использованы непосредственно на борту НИБС (например, система ГИНТЕЛ-97, комплекс "ГРАНИТ-ОНИКС", онлайновая система сбора скважинной информации GeoScape и автономная

система \VellBase, а также многие другие). Однако это справедливо только относительно скважинной информации, в то же время, на борту НИБС, как и всякого исследовательского судна, предусмотрено проведение целого ряда океанологических исследований. В связи с этим нами сформулированы следующие требования, которым должен удовлетворять океанологический судовой комплекс на борту НИБС:

1. Комплекс должен обеспечить проведение измерений, сбор и обработку информации не только по породам, но и по основным разделам океанологии: гидрофизике, геологии и геофизике района заложения скважины, биологии, биогидрохимии, гидрометеорологии.

2. Для уменьшения себестоимости и удобства эксплуатации исполнение всех частей комплекса должно быть модульным, позволяющим компоновать из одних и тех же блоков различную аппаратуру: зондирующую, буксируемую, для буйковых станций, для установки на подводных аппаратах и т.д

3. Модули, входящие в состав комплекса, должны быть унифицированы за счет применения однотипных элементов; использования микропроцессоров, минимального числа стандартных типоразмеров, одних номиналов напряжения питания, однотипности выходных сигналов; использования однотипных ЭВМ как на борту НИБС, так и на берегу; применения ЭВМ, управляющихся наиболее распространенными операционными системами; использования стандартных интерфейсов ввода-вывода последовательной и параллельной информации.

Такая унификация позволит легко взаимодействовать модулям на каждом уровне

4 Структура всего океанологического комплекса должна быть гибкой, позволяющей легко ее конфигурировать в зависимости от технических возможностей судна и задачи рейса. В качестве одного из вариантов можно рассмотреть размещение комплекса в контейнерной лаборатории.

5 Океанологический комплекс должен обеспечивать возможность ввода данных с частотами поступления со средств измерения от десятков герц до десятков мегагерц.

6. Океанологический комплекс должен иметь информационную связь с судовыми

штатными системами: навигационной, эхолотной, метеорологической 7 Океанологический комплекс должен обслуживаться минимальным числом персонала.

8. Структура средств обработки информации, входящих в океанологический комплекс, должна обладать способностью, наращивать вычислительную мощность в зависимости от стоящих перед рейсом задач. 9 Все модули комплекса должны иметь высокую надежность при работе в морских условиях и малое энергопотребление. АСНИ на борту НИБС состоит из ИВК, псд.'слюченных к нему измерительных приборов и систем, а также ПО средств сбора, обработки, хранения и отображения получаемой информации.

Для успешной работы океанологического судового комплекса нами были сформулированы требования об объемах перерабатываемой информации, санкционированных допусках, единых форматах отображений и т п. При этом главными компонентами системы должны быть:

- ИВК, состоящий из лабораторных вычислительных средств (ЛВСР) и сервисной вычислительной среды (СВС);

- Подключенные к ИВК измерительные датчики и приборы, обеспечивающие съём информации ТИС и петрофизических измерений, а также другие источники научной и вспомогательной информации.

Основными задачами системы являются:

- Измерение представляющих интерес характеристик гидрометеорологических, океанологических, геолого-геофизических и др. явлений;

- Регистрация результатов измерений, а также другой информации в стандартной для АСНИ форме в целях дальнейшей специализированной научной обработки, анализа и обмена;

- Предварительная обработка в реальном времени результатов измерений для контроля и управления ходом эксперимента, включая представление результатов в графической форме;

- Обеспечение специализированной научной обработки и анализа получаемой информации;

- Автоматизированное составление отчетов;

- Обработка и регистрация видеоинформации.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) должна обеспечивать независимый и одновременный обмен многих абонентов с требуемыми характеристиками и быть инвариантна к типам подключаемых абонентов (измерительные системы, ЭВМ, пассивные терминалы, измерительные устройства). Кроме того ЛВС должна обладать высокой гибкостью и простотой внесения изменений (простота наращивания, введение ответвлений, подключение абонентов). Среда передачи (кабель) и станции ЛВС должны легко наращиваться без нарушений нормального режима эксплуатации (разъемами, имеющими заглушки), ЛВС должна иметь кабельную магистраль, к которой на равных правах подключаются абоненты. Она также должна обладать высокой надежностью, для чего предусматривается: резервирование компонентов; пассивная среда передачи, чтобы отказ подключенного к ней активного элемента не выводил ее из строя, а приводил к неработоспособности только одной станции; отказы и сбои в одной точке подключения к среде передачи данных не нарушают работоспособности других точек или приводят к отказу ЛВС.

ЛВС должна иметь децентрализованное управление. Каждая станция должна контролировать процесс передачи; осуществлять защиту от сбоев, ошибок, конфликтных ситуаций; осуществлять повторную передачу; отключаться от сети в случае аварии н сообщать об аварии. Среда передачи должна обеспечивать отводы в лабораториях. ЛВС должна обеспечивать передачу сообщений для синхронизации абонентов во времени (бирка времени "пришивается" к данным, что обеспечивается ПО). Отключение (в том числе при снятии питания) отдельных станций не должно нарушать работу сети.

ЛВС должна обслуживать случайный график с переменной длиной массивов данных и случайным характером интервалов между потоками.

Длина передающей среды предусматривается не менее двух километров, ответвления от кабеля не менее 25 метров. Скорость передачи данных 10 Мбод.

ЛВС должна включать не менее 200 станций для подключения абонентов. Расстояние между станциями предусматривается до 150 метров. Достоверность передачи (вероятность появления ошибки) - 10"8. Время ожидания обслуживания 2-3 млс.

В ЛВС должны использоваться стандартные протоколы и интерфейсы (протоколы высокого уровня, выше уровня транспортной станции, протоколы одной из распространенных локальных сетей: PC-Net; DEC-Net; Ethernet и т.п.). Среднее время наработки на отказ аппаратуры ЛВС (адаптеров) составляет не менее 50-60 тыс. часов. Время поиска и устранения неисправности предусматривается не более 12 минут. Длина передаваемых массивов данных может составлять до 107 байт. ЛВС должна обеспечивать следующие методы доступа:

- задача-задача;

- задача-устройство;

- задача-файл.

По условиям эксплуатации ЛВС, также как и другое лабораторное оборудование, и приборы должны отвечать требованиям морского регистра и санитарным правилам Станции ЛВС должны иметь процессоры, необходимые объемы памяти и программные средства.

СВС должна обеспечивать:

- Двусторонний обмен данными и ресурсами с другими объектами ИВК;

- Регистрацию поступающей из разных источников информации в стандартном формате;

- Каталогизацию и поддержание баз данных измерений;

- Разработку и выполнение программ специализированной научной обработки и анализа результатов измерений, записанных на языках высокого и низкого уровней;

- Накопление данных на магнитных носителях для передачи в береговые ВЦ; Автоматизированное составление отчетов;

- Разработку и прогон пользовательских расчетных программ;

Создание и поддержание координирующей информации, например, поддержание единого времени ео всей системе;

- Протоколирование состояний АСНИ;

- Разработку и отладку при помощи кросс-средств программ, написанных на языках высокого уровня, которые должны выполняться другими элементами ИВК, в особенности ЛВС первого уровня,

ПО АСНИ состоит из системного и проблемного программного обеспечения. Системное ПО включает в себя операционные системы, обеспечивающие работу объектов ИВК в локальном и сетевом режимах и обеспечивающие распределение вычислительных ресурсов сети в случае одной или нескольких задач. Системное ПО должно обеспечивать информационную совместимость между стандартным, научным и навигационным оборудованием и вычислительными ресурсами системы. Информационная совместимость включает в себя прием, передачу, обработку и отображение информации от различных физических источников без потери и искажения информации.

Проблемное ПО представляет набор пакетов программ, предполагающих выполнение задач на ЛВС. Кроме решения задач, связанных непосредственно с бурением скважин, обработкой гаС и данных петрофизики пакеты программ ориентированны также на решение следующих задач.

Сейсморазведки - методом общей глубинной точки(ОГТ) и корреляционным методом преломленных волн (КМПВ).

- Сексмоакустики - эхолот, локатор бокового обзора ГраБимагнитсразеедки;

Статистической обработки навигационной и метеорологической информации и др.

СВС и ЛВСР должны быть обеспечены стандартными программными средствами, включающими, операционные системы, редакторы текстов, компиляторы (трансляторы и кросс-трансляторы) языков высокого уровня. ЛВСР и СВС должны быть обеспечены пакетами программ для интеграции системы. ПО межобъектных связей должно состоять из:

- Модулей, обеспечивающих распределение вычислительных процессов (ПП) между ресурсами ЛВСР и СВС, входящих в АСНИ,

- Модулей, обеспечивающих передачу данных между объектами АСНИ в соответствии с выбранным протоколом;

Интеграция системы должна происходить в следующих режимах:

- Режим распределения БП между ЛВСР и СВС, когда программные средства обеспечивают возможность использования ресурсов элементов ИВК в параллельной схеме.

- Режим эмуляции терминала, при этом программные средства обеспечивают возможность применения ЛВСР в последовательной схеме в качестве асинхронного терминала СВС или другой ЛВС.

- Режим терминала измерительного прибора ЛВСР, который может использоваться для программирования измерительных средств, как устройство для составления отчетов (протоколов)и как устройство для мониторинга эксперимента.

- Режим автоматизации измерений, при котором программные средства обеспечивают одновременную передачу (прием) сообщений в/из СВС.

ПО ЛВСР и СВС для регистрации данных непрерывных измерений должно обеспечивать сбор, контроль и запись данных в реальном времени из систем непрерывных измерений.

Сбор данных включает в себя ввод первичных измерительных сигналов, их преобразование и вычисление производных величин. Кроме того, результаты измерений маркируются временем и координатами выполнения измерения, поступающими из навигационной системы. Контроль включает в себя вывод результатов на терминал, видеомонитор и/или принтер (графопостроитель) в цифровой или графической форме.

Запись представляет собой преобразование измерительных данных в сообщения и передачу сообщений в СВС. В случае недоступности (неисправности) СВС - в ЛВСР для их последующей передачи в СВС.

Набор программ регистрации данных дискретных измерений должен обеспечивать ввод и регистрацию данных, относящихся к измерениям по керну, пробам воды, формирование и редактирование отчетов. Составление отчетов должно происходить на терминале или с помощью принтера в формате А-4 или А-3.

ПО ЛВСР для автоматизации измерений должно быть составлено из пакетов программ для интеграции с добавлением, чтобы обеспечить функции управления измерительным процессором, сбора и обработки информации, соответствующих специфике (особым требованиям) каждого измерительного прибора, входящего в АСНИ. Конкретные требования уточняются на стадии технического проектирования.

Несомненно, основная масса информации на НИБС будет поступать от бурового комплекса, комплекса ГИС и в виде данных измерений керна. Как уже говорилось, оперативная обработка этой информации, и интерпретация данных ГИС достаточно разработаны. Однако для того, чтобы эти системы успешно функционировали в единой среде с другими программными продуктами необходимо учитывать специфику научно-исследовательских судов, перечень решаемых на них задач и те объемы информации, которые могут потребовать совместной обработки.

Что касается технических средств ИВК АСНИ, то их изменение и совершенствование в последнее время идет так стремительно, что не имеет смысла указывать их конкретно, хотя на сегодняшний день это могут быть ЮМ PC/AT Pentium, SPARC station ,R/6000 и т.п. Для сравнения следует упомянуть, что при проектировании НИБС "Наука" в конце 80-х -начале 90-х годов было запроектировано, что ИВК АСНИ создается на базе вычислительных машин типа VT -32, VT-16, RPT-90, RPT-32 и R-IIS (А/0 "Видеотон", ВНР), соединенных в локальную сеть. ЛВС состояла из ЭВМ типа VT-32 (RPT-32), VT-16, RPT-90 с необходимой периферией (НМД различных типов, НМЛ, дисплеев, принтеров, плоттеров, контроллеров сети и т.п.). СВС состояла из объединенных ЭВМ типа VT-32 (RPT-32) и R-I1S.

ЛВС должна была иметь пропускную способность до 10 Мбит/'сек и предусматривать возможность подключения вычислительных машин семейства "Электроника" ("Электроника-79", "Электроника-82") и быстродействующих периферийных процессоров типа МТ-70, МС1603, МТ-70М. Подключение ЭВМ семейства "Электроника" должно было

проводиться с помощью адаптера и контроллера сети, в соответствии с протоколом сети. Следует заметить, что, несмотря на очевидный прогресс в развитии вычислительной техники, основные идеи, заложенные нами при проектировании АСНИ НИБС (иерархическая децентрализованная архитектура, комплексирование методов, последовательность и параллельность сбора информации), остаются справедливыми и актуальными в настоящее время. Технологии автоматизированной интерпретации данных ГИС на современном этапе тоже претерпели большие изменения, поскольку раньше использовали ограниченные вычислительные ресурсы и операционные системы (в основном MS DOS). Современные возможности оконного интерфейса, связанные с появлением в свободном обращении таких систем, как MS Windows 95,97 и 98; Microsoft Word, Microsoft Excel, Corel DRAW, Visual С++ и др., позволяют реализовать замкнутую технологию обработки данных. Однако, как отмечает, B.C. Афанасьев и некоторые другие исследователи, задачи интерпретации ГИС по своей природе являются эвристическим и и могут решаться лишь высококвалифицированными специалистами, которые обладают интуицией 11 опытом работы в дгнном регионе. Поскольку оггыт изучения глубинного строения океанической земной коры, вскрытой скважинами, отсутствует в нашей стране, необходимо использовать отечественный опыт изучения разрезов сверхглубоких скважин и зарубежный опыт изучения скважин, пробуренных в дне океанов.

Результаты исследований, описанных в Главе 6, позволяют сделать следующие выводы:

1. Проблема автоматизации получения и обработки научной информации на борту НИБС является комплексной, как и вся океанология.

2. АСНИ на борту НИБС строится на принципе иерархической децентрализованной архитектуры и обеспечивает децентрализованный сбор и обработку данных с использованием необходимого количества параллельно работающих и присоединенных друг к другу ЭВМ.

3. В промысловой петрофизике и геофизике в результате усилий отечественных исследователей достигнут значительный успех в компьютерных технологиях получения и обработки результатов ГИС Эти разработки могут быть использованы на борту НИБС.

4. Данные современных исследований показывают, что, не смотря на значительный прогресс в вычислительной технике, главным инструментом при интерпретации результатов изучения земной коры геофизическими методами (в том числе ГИС и г.етрофизики) остаются опыт и квалификация специалистов, работающих в конкретном геологическом районе. Это необходимо помнить всегда и не стараться слишком формализовать процесс научных исследований Земли.

В Главе 7 рассмотрены результаты экспериментального опробирования системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна. В силу внутренних изменений в бывшем СССР буровое судно проекта 16281 не было испытано в условиях океана, хотя проект НИБС был утвержден совместным решением министерства судостроительной промышленности и Академии наук СССР, судно было заложено и почти достроено на стапелях г. Херсона и ему было присвоено имя "Наука". В соответствии с технико-технологическими, теоретическими и методическими разработками автора были подготовлены оборудование и приборы вышеупомянутого НИБС для бурения глубоководных скважин и выполнения геплого-геофизических исследований земной коры океанического типа. Разработанный автором подход к системному проектированию геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа был опробован с использованием специального геотехнического судна "Бавенит", на котором буровое оборудование и технология бурения были видоизменены так, как это было спроектировано для НИБС "Наука".

В качестве объектов для проведения испытания были выбраны подводные горы Жозефин и Ампер, а также банка Горриндж в Атлантическом океане, которые подходили для работ по трем основным условиям:

- Максимальные глубины воды при бурении с НИБС "Бавенит" - не более 300 м;

- Испытываемой технологией бурения предусматривалась проходка комплекса вулканических пород, незакрытых осадочным чехлом, что соответствует поставленной задаче (изучение земной коры океанического типа);

- Указанные подводные горы расположены в открытой части Атлантического океана, где на судно воздействуют реальные океанические волны, ветровые нагрузки и течения.

При выборе участков для забуривания исследовательских скважин проводились детальные эхолотные промеры во всех районах бурения. Эти работы позволили не только существенно уточнить имеющиеся в распоряжении экспедиции батиметрические карты выбранных объектов, но и построить крупномасштабные карты рельефа участков дна площадью 100x100 м, непосредственно примыкающих к точкам бурения. С привлечением информации, полученной с помощью подводной телевизионной системы, проводился анализ конкретных геолого-геоморфологических условий, который в итоге и определял выбор места для закладывания скважины и производства буровых работ.

Необходимо отметить, что это был первый отечественный опыт бурения научных скважин в океане. Автор руководил непосредственно всем экспериментальным рейсом и принимал в нем личное участие

Одной из главных задач осуществления экспериментального рейса бурового судна в Атлантический океан было опробование на конкретном геологическом материале методического и технологического концептуального подхода к изучению разреза и керна скважин глубоководного бурения, разработанного автором. С этой целью бурение всех скважин осуществлялось с максимально возможным отбором керна и тщательным его изучением на борту судна. К сожалению каротаж скважин осуществить не удалось из-за незначительной глубины каждой из скважин. Тем не менее общая проходка при бурении с отбором керна составила 170,8 м, получен керн суммарной длиной 33,3 метра. При этом в подсчет общей проходки вошла и "холостая" проходка с керноприемным снарядом без взятия какого-либо кернового материала или с наличием бурового шлама в пробоотборнике или с отбором неконсолидированных осадков (песков, илов) и их потерей в дальнейшем при подъеме снаряда, которая составила 25,2 м. Подобные неудачные отборы керна были обусловлены, как правило, несовершенством конструкции кернодержателей в керноприемных снарядах, представленных на испытания.

В процессе обработки полученного материала по разработанной автором методике выполнены маркировка, паспортшация и графическое изображение 415 образцов керна. На этих образцах было проведено:

2736 определений магнитной восприимчивости; 157 определений плотности породы;

- 250 измерении скорости распространения упругих волн,

- 48 определений компонентов минерального состава пород и осадков по "мазкам".

Обобщенные данные по отобранному керновому материалу на каждом

полигоне бурения и его обработке на борту судна представлены в таблице.

Таблица

Керновый материал и его обработка

К-во Прохо- Выход Количество измерений

СКВ. с дка с керна

Полигон отбо- Отбором м % писаний магнит- кислот- Скорости

ром керна образцов ной ности упругих волн

керна воспри имчив. пород

г. Жозефин 12 72,0 11,9 16,5 161 792 55 86

г. Геттисберг (б. Горриндж) 6 57,8 11,3 19,6 149 864 53 87

г. Ормонд (б. Горриндж) 3 11,5 3,3 28,7 48 312 22 37

Г. Ампер 2 29,5 6,8 23,1 48 768 27 40

Итого: 23 170,8 33,3 19,5 415 2736 157 250

Результаты, полученные б экспериментальном рейсе НИБС "Бавенит", были опубликованы автором. (13,16,23 )

Полученный впервые в практике экспедиционных исследований Института океанологии РАН керновый материал существенно дополняет геолого-геофизическую информацию о районах исследований, собранную ранее в рамках проекта "Палеоокеанология". Последующий комплексный анализ всей совокупности данных, несомненно, позволит вскрыть ряд новых особенностей развития внутриплитового щелочного вулканизма и строения океанической коры на границе Африканской и Евразийской литосферных плит, что требует продолжения работ.

Результаты Главы 7 позволили автору сделать выводы:

1. Система геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа, разработанная небпосредственно автором и под его руководством для НИБС проекта 16281 "Наука", успешно опробована в экспериментальном рейсе специализированного геотехнического судна "Бавенит" и используется в экспедиционной деятельности ИОРАН.

2. Первый отечественный опыт проведения исследований глубоководных скважин показал,

что этот метод изучения глубинного строения земной коры дает геолого-геофизическую информацию на несколько порядков превышающую ту, которую получают с использованием обычных научно-исследовательских судов (при сопоставимых затратах)

3. Для достижения дальнейшего прогресса в изучении океанического дна (его геологического строения) необходимо возродить работы по осуществлению постройки судна глу боководного бурения.

Заключение

Итогом выполненных автором работ являются следующие основные результаты: 1 Выработана концепщх проведения петрофизических и I есфизических исс.тедсганий при глубоководном бурении.

2. Теоретически рассчитаны дополнительные нагрузки на элемент БК и геофизического кабеля под влиянием качки, течения, ветровых нагрузок

3. Сформулированы требования к выбору комплекса методов ГИС на борту НИБС и разработана технология, осуществления этого комплекса.

4 Разработан комплекс петрофизических и геотермических исследований глубоководных научных скважин на борту НИБС,который включает аппаратуру и методику таких исследований.

5. Ря^пябптаны и обоснованы принципы проектирования АСНИ. осуществляемых на борту НИБС с учетом океанологического комплекса работ.

6. Обеспечено экспериментальное опробование разработанной системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна.

7. Доказано, что комплекс технико-технологических и методологических разработок автора складывается в единую систему исследований глубоководного строения земной коры океанического типа.

По теме диссертации опубликованы следующие работы, в которых раскрывается

основное содержание выполненных исследований:

1. Аксенов A.A., Гамсахурдия Г.Р., Осокина MB. Использование подводных технических средств при глубоководном исследовательском бурении. В сб. Технические средства и методы исследования Мирового океана. Тезисы доклада Всесоюзной школы ПСНТ СССР АН СССР, т. II, М, 1987, с. 19.

2. Аликин P.C., Андреева Т.А., Гамсахурдия Г.Р. Вставной инструмент для бурения морских исследовательских скважин. В сб. Технические средства и методы исследования мирового океана. Тезисы докладов Всесоюзной школы ГКНТ СССР, АН СССР, т. II, М., 1987, с. 20.

3. Андреева Т.А., Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Опыт и проблемы исследовательского бурения в океане. Доклад на XII научной сессии по судостроению Щецин, 12-13 июня 1986, с. 36.

4. Андреева Т.А., Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я., Осокина MB. Некоторые вопросы глубоководного исследовательского бурения в океане. В сб. Технические средства и метода исследования мирового океана. Тезисы доклада Всесоюзной школы ГКНТ СССР АН СССР, т. II. М, 1987, с. 19

5. Бродский П.А., Гамсахурдия Г.Р., Кузнецов Ю.И. Концепция проведения геофизических и петрофизических исследований при глубоководном (океаническом) бурении. 1992. Киото. Тез. XXIX сессии международного геол. конгресса.

6. Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я., Сурков Д В., Эдельман Я.А. Технические средства для отбора керна при глубоководном бурении. В сб. Технические средства и методы исследования мирового океана. Тезисы докладов Всесоюзной школы ГКНТ СССР, АН СССР, т. II, М., 1987, с. 43.

7. Гамсахурдия Г.Р. Исследование трехмерной циркуляции вод Черного моря численными методами в рамках диагностической модели. Деп ВИНИТИ. 1975. № 1832. 55с.

8. Гамсахурдия Г.Р. Некоторые численные эксперименты по расчету вертикальной составляющей скорости течений в Черном море. Деп. ВИНИТИ 1975 Лг 2747, 47 с.

9. Гамсахурдия Г.Р. Системное проектирование геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа с бурового судна. НТВ "Каротажник", вып. 58, 1999, Тверь. ТЕРС", с. 78-82.

10. Гамсахурдия Г.Р. Концептуальная схема проведения геофизических и петрофизических исследований глубоководных научных скважин, НТВ "Каротажник", выг.. 64, ¡999, Тверь. "ГЕРС", с.94-97.

11. Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Анализ технологии бурения с б/с "Гломар Челленджер" по проекту DSDP. Тезисы докл. Всесоюзной школы по морской геологии. 1985. Геленджик, с. 18.

12. Гамсахурдия Г.Р., Парамонов А.Н., Лискин В,А., Черноиванов С.И. К вопросу методического обеспечения исследований океанологических параметров в мезомасштабном диапазоне. В сб. "Морские гидрофизические исследования", 1986, т. XXIV, с. 91.

13. Гамсахурдия Г.Р., Матвеенков В,В., Поярков С.Г., Дмитренко О.Б., Альмухачедов А.И., Кузнецов О.Л. Геологические особенности строения подводных гор Азоро-Гибралтарсой зоны (по результатам бурения). ИОРАН им П.П. Ширшова, Москва, Океанология, 1993, т.ЗЗ, Л"» 5, с. 752-762.

14. Гамсахурдия Г.Р, Кузнецов Ю.И., Стор ВН. Петрофизическое обеспечение геофизических исследований земной коры океанического типа. Тезисы докладов Всесоюзной школы по морской геологии. 1988 Геленджик с. 17.

15. Гамсахурдия Г.Р., Попенко Н.В., Григорьев Г.Н. НИС типа "Академик Борис Петров" и их система автоматизации научных исследований. Тезисы докл. Всес, школы по морской геологии. 1985. Геленджик, с. 27.

16. Гамсахурдия Г.Р., Поярков С.Г. Структура и функционирование бортового научно-исследовательского комплекса судна глубоководного исследовательского бурения Проекта 16281 («Наука»), Konferencja Interoceantechnology-90, International Conference on Ocean Research and Underwater Technology, 29 May- 1 June, 1990, v. 1, p.417

17 Гамсахурдия Г P., Саркисян A.C. Диагностические расчеты скорости течений в Черном море на 11 горизонтах. Океанология. 1973. т. XIV, № 2, с. 13.

18. Гамсахурдия Г.Р., Федоров К.Н., Пака В.Т. и др. Анализ серии конвективных ступенек в температурной инверсии. Изв. АН СССР, 1986. сер. ФАО. с 34-40

19. Гамсахурдия Г.Р, Фомин Л.М., Иванов-Францкевич Г.И. и др. Атлас ПОЛИМОДЕ, ч. I, разд. I, п. 3 и ч. II, разд. 5, п. 3., М. ИОАН СССР, 1985.

20 Гамсахурдия Г.Р., Шостак В.П., Щередин В.Н. Учет качки при создании буровых судов Труды НКИ, Гидродинамика, 1989, 10 с.

21. Гамсахурдия Г.Р., Шостак В.П. Динамическое позиционирование буровых судов. Тезисы доклада, Научно-практический симпозиум «Проблемы судостроения», посвященный 100-летию Черноморского Судостроительного завода, 1991, 2 с.

22. Гельфгат М.Я., Гамсахурдия Г.Р., Эдельман Я.А., Сурков Д.В. Глубоководное бурение с судов. Разработка нефтяных и газовых месторождений (Итоги науки и техники) М. 1998, Том 20, с. 103-224.

23. Gamsakhourdia, G.R., Gelfgat, M.Ya, Geise, J.M., Spierings, H C. Complete System for Continuous Coring with Retrievable Tools in Deep Water paper IADS/SPE 27521, Dallas, TX, 1994, pp. 184-185.

24. Гамсахурдия ГР, Великосельский MA и др. Направляющий раструб судна глубокого бурения. Авторское свидетельство СССР № 1696662, БИЛ» 45, 1991

25. Гамсахурдия Г.Р., Великосельский М.А., Гельфгат МЯ. Ротор для плавучих буровых установок. Авторское свидетельство СССР. №4673939 Б.И., jVa 27 1989

26 Гамсахурдия Г.Р., Муджири Я.Н. и др. Устройство для контроля наличия нефти в воде. Авт.свидетельство № 1833812, БИ№30, 1993.

27. Великосельский М А., Гамсахурдия Г Р. и др. Пробоотборник. Авторское свидетельство СССР №14762118, Б И.Л°17, 1989.

28 Великосельский М А , Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М Я. Способ бурения глубоководных исследовательских скважин А с.№1206988 Н 04 М,14,1986.

Содержание диссертации, доктора технических наук, Гамсахурдия, Георгий Ражденович

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния и тенденций развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин

1.1. История развития и значение научного бурения

1.1.1. Проект "Мохол"

1.1.2. Проект глубоководного бурения (США)

1.1.3. Международный проект океанического бурения

1.1.4. Глубоководное разведочное бурение

1.1.5. Программа океанического бурения

1.2. Опыт геофизических и петрофизических исследований сверхглубоких скважин (на примере Кольской СГ-3)

1.2.1. Геофизические исследования сверхглубоких скважин (ГИСС)

1.2.2. Петрофизические исследования сверхглубоких скважин

1.3. Опыт геофизических, петрофизических и технологических исследований глубоководных скважин

1.3.1. Геофизические исследования скважин глубоководного бурения

1.3.2. Петрофизические исследования на борту судна "Джойдес Резолюшн"

1.4. Опыт проведение технологического контроля бурения скважин

1.4.1. Бурение морских скважин

1.4.2. Бурение сверхглубоких скважин 70 Выводы к 1-й главе

Глава 2. Теоретические расчеты дополнительных нагрузок на буровую колонну и каротажный кабель в условиях волнения и течения при глубоководном бурении

2.1. Постановка задачи. Основные допущения. Система координат

2.2. Нагрузки, действующие на элемент бурильной колонны с каротажным кабелем при волнении поверхности моря и морских течениях

2.3. Амплитудно- и фазово-частотные характеристики относительных скоростей и ускорений движения жидкости и элемента бурильной колонны

2.4. Определение гидродинамических нагрузок на буровую колонну (БК) при регулярном волнении 118 Выводы ко 2-й главе

Глава 3. Технико-технологические исследования условий проведения ГИС в глубоководных скважинах

3.1. Типы и конструкции скважин

3.2. Технология бурения без водоотделяющей колонны

3.3 Бурение с использованием водоотделяющей колонны

3.4 Проблемы отбора керна в кристаллических породах 160 Выводы к 3-й главе

Глава 4. Изучение, разработка и выбор комплекса методов геофизических исследований глубоководных скважин

4.1. Задачи и комплексы геофизических исследований глубоководных исследовательских скважин

4.2. Геофизическая аппаратура и технологическое оборудование

4.3. Технология проведения ГИС 189 4.4 Технология регистрации и первичной обработки результатов ГИС 198 Выводы к 4-й главе

Глава 5. Методика и технология проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин 206 5.1. Назначение комплекса петрофизических исследований

5.2. Исследование полноразмерного (кондиционного) керна

5.3. Лабораторные петрофизические исследования некондиционного (разрушенного) керна

5.4. Лабораторные исследования анизотропии формы керна. Способ ориентирования керна 227 5.5 Комплекс геотермических исследований на борту судна глубоководного бурения 242 Выводы к 5-й главе

Глава 6. Система автоматизации исследований и сбора информации на научно-исследовательском буровом судне (НИБС)

6.1. Общие требования к океанологическому судовому комплексу

6.2. Автоматизированная система научных исследований (АСНИ) на борту научно-исследовательского бурового судна 257 Выводы к 6-й главе

Глава 7. Результаты реализации системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна

7.1. Полигон 1-ГораЖозефин

7.2. Полигон 2 - банка Горриндж 288 7.2а. Гора Геттисберг 289 7.26. Гора Ормонд

7.3. Полигон 3 - гора Ампер

7.4. Геофизическая и петрофизическая характеристика пород, вскрытых в экспериментальном рейсе НИС "Бавенит"

Выводы к 7-й главе

Введение Диссертация по геологии, на тему "Система геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа при глубоководном научном бурении"

Актуальность проблемы

Мировой океан занимает 71,6 % поверхности Земли и представляет собой гигантскую кладовую нефти, газа и других полезных ископаемых, хранящихся под его дном [37]. Изучение закономерностей их размещения по площади и глубине невозможно без знания глубинного строения земной коры океанического типа. Отечественный опыт изучения земной коры континентального типа с помощью сверхглубоких скважин и зарубежный опыт глубоководного океанического бурения показал, что научное бурение является наиболее перспективным способом изучения вышеупомянутых закономерностей, причем основную роль, как в фундаментальных, так и в прикладных исследованиях [19] играют геофизические и петрофизические методы (рис. 1). В нашей стране достигнуты большие успехи в континентальном сверхглубоком бурении, однако, мы значительно отстаем от США в глубоководном океаническом бурении. Актуальность ликвидации отставания очевидна, однако в настоящее время из-за тяжелого экономического положения в стране это маловероятно. Тем не менее, используя отечественные достижения в сверхглубоком континентальном бурении и тот факт, что в нашей стране осуществлялся проект строительства океанического научно-исследовательского бурового судна (НИБС), возможно уже сейчас научно обоснованно исследовать и обобщить этот опыт, поскольку в дальнейшем он несомненно окажется востребованным.

Цель исследований: Разработка системы концептуальных основ и научного проектирования геофизических и петрофизических исследований земной коры океанического типа с глубоководного бурового судна.

Основными задачами, решаемыми в данной работе, являются:

1. Анализ и обобщение современного состояния текущего развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин.

2. Теоретическое исследование влияния условий океанического бурения (качка, течения, ветровая нагрузка) на проведение буровых работ и геофизических исследований (ГИС) глубоководных скважин.

3. Анализ и исследование технико-технологических условий проведения ГИС глубоководных скважин

4. Выбор и обоснование методики, техники и технологии осуществления комплекса ГИС на борту НИБС.

5. Разработка и усовершенствование методики и технологии проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин на борту НИБС.

6. Разработка и обоснование проектирования автоматизированной системы научных исследований (АСНИ), осуществляемых на борту НИБС с учетом океанологического комплекса работ.

7. Обеспечение экспериментального опробования разработанной системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна (БС).

Методы решения поставленных задач заключались в анализе и обобщении отечественного и зарубежного опыта осуществления строительства глубоководных и континентальных сверхглубоких скважин, разработке и внедрении геолого-геофизических и петрофизических методов исследования таких скважин, теоретическом изучении влияния океанических условий (качка, течения, ветровые нагрузки) на условия проведения каротажа с БС, проектировании АСНИ на таком судне и выполнении экспериментальных исследований в Мировом океане. В качестве объекта исследований были

Концепция геофизизических исследований при Л р проведения и пётрофизических глУкЩ5в°Дном бурении

АКУСТИЧЕСКИЕ I

РАДИОАКТИВНЫЕ и

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ш

ТЕПЛОВЫЕ

IV

МАГНИТНЫЕ

ГАЗ О В Ы Е

VI

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕО МЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СТВОЛА СКВАЖИНЫ VII

РЕГИСТРАЦИЯ СЕЙ СМИЧЕСКИХ И АЬСУН СТИЧЕСКИХ ШУМ-ОВ VIII

ОТБОР ПРОБ ПРОМЫ-вочнои жидкости

IX

В СКВАЖИНЕ

1 В ф)

Выявление природы акустического и сейсмического шумов в скважюе ига вариаций по глубине (и времени) 1-4, 6-91-УШ

Выявление природы вариации гамма-га луче

1,2,4,6,9

1,11,IV,VI,VIII

Изучение фкльтрациок-но-емкостных свойств разреза

1-4,6-9

1-1Х

Определение перспективности рудоноеностн и нефтегазоносное™ пород океанического дна 1-9 1-1Х

Повышение достоверности интерпретации гравитационных и магнитных аномалии 1,3,5,6,9Н-У

Определение техноген-ных и природных процессов деструкции и кгрие тал огенезис а в скв а жине

1-9

1-1Х выбраны кристаллические горные породы Азоро-Гибралтарской зоны тектонических нарушений (Атлантический океан), репрезентативно представляющие океаническую земную кору.

Личный вклад автора в получении основных результатов состоит:

1. В выборе и постановке задач исследований, выборе путей их решения и анализе результатов.

2. В разработке концепции построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующей возможности ГИС и петрофизики при глубоководном научном бурении.

3. В постановке частных математических задач, связанных с расчетом влияния волнений и течений при глубоководном бурении, их решении и анализе.

4. В разработке специальных аппаратурных, методических и технико-технологических аспектов проведения ГИС и петрофизических исследований при глубоководном научном бурении.

5. В разработке автоматизированной системы научных исследований и сбора информации на борту НИБС.

6. В реализации научных и практических разработок в проекте 16281 создания научно-исследовательского судна «Наука».

7. В организации, постановке и выполнении экспериментального рейса бурового судна «Бавенит» в Атлантический океан, получении полевых материалов обработке опытных данных и их обобщении.

Вклад автора в разработку научных положений, выдвигаемых на защиту, является основным.

Научная новизна выполненных автором исследований заключается в следующем:

1. Предложены и разработаны научно-технические решения элементов системного проектирования исследований земной коры океанического типа с БС, обеспечивающие проведение каротажа и петрофизических исследований, а также автоматизацию сбора и обобщения научно-технической информации на борту такого судна.

2. Впервые:

• дан полный анализ современного состояния и тенденций развития геолого-геофизических и петрофизических исследований научных скважин у нас в стране и за рубежом;

• теоретически рассчитаны дополнительные нагрузки на буровую колонну и каротажный кабель в условиях волнения и течения при глубоководном бурении;

• объединен отечественный опыт сверхглубокого континентального бурения и зарубежный опыт строительства и изучения глубоководных научных скважин.

3. Создана АСНИ на борту НИБС, учитывающая специфику океанологических работ.

4. Впервые осуществлен отечественный эксперимент бурения и исследования научных скважин в океане.

Новизна предложенных автором методических и технических разработок защищена 5 авторскими свидетельствами на изобретения.

Автор защищает следующие основные положения:

1. Концепцию построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующую возможность ГИС и петрофизики при изучении глубоководных научных скважин.

2. Созданные научно-обоснованные методы и технологии проведения ГИС глубоководных научных скважин.

3. Разработанные комплексные методику и технологию проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин.

Практическая ценность работы.

Результаты работы позволили обосновать комплекс исследований на борту НИБС, необходимый для создания оптимальных условий изучения глубинного строения океанической земной коры.

На основе использования достижений отечественных исследований континентальных сверхглубоких скважин и зарубежных исследований глубоководных научных скважин разработана практическая методология, предложен комплекс технико-технологических, научно обоснованных средств строительства и изучения глубоководных скважин геолого-геофизическими и петрофизическими методами.

Реализация результатов работы.

Научные результаты исследований автора нашли практическое применение при проектировании и строительстве НИБС "Наука" по проекту 16281, а также в экспериментальном рейсе специального геотехнического судна "Бавенит" в Атлантическом океане.

Результаты исследований и разработок автора используются в спецкурсах по геофизике и методических пособиях при подготовке студентов МГГУ.

Апробация работы:

Основные результаты работы представлялись и обсуждались на Президиуме Академии Наук СССР и ученом совете Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР, на Втором съезде океанологов (Москва, 1982), на Всесоюзной школе по морской геологии (Геленджик, 1985, 1988), на 12-й научной сессии по судостроению (Щецин, ПНР, 1986), на Всесоюзной школе "Технические средства и методы исследования мирового океана" (Геленджик,

1987), на научно-практическом симпозиуме «Проблемы судостроения» (Николаев, 1991), на 29-й сессии международного геологического конгресса (Киото, Япония, 1992), на сессии IADS/SPE (Даллас, 1994), на международной конференции "Ocean Research and Underwater Technology" (1990) [30], на Научно-практическом симпозиуме «Проблемы судостроения», посвященный 100-летию Черноморского Судостроительного завода (1991), на 29-й сессии международного геологического конгресса (Киото, Япония, 1992).

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, 7 глав, заключения и приложения. Текст изложен на 329 страницах, включая 82 рисунка, 30 таблиц и списка литературы из 134 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Гамсахурдия, Георгий Ражденович

Выводы к 7-й главе

1. Несмотря на то, что НИБС проекта 16281 "Наука", для которого нами была разработана система геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа, не было доведено до испытаний в океане, указанная система была успешно опробована с использованием специального геотехнического судна "Бавенит".

2. Первый отечественный опыт проведения исследований глубоководных скважин показал, что этот метод изучения глубинного строения земной коры дает геолого-геофизическую информацию на несколько порядков превышающую ту, которую получают с использованием обычных НИС (при сопоставимых затратах).

3. Для достижения дальнейшего прогресса в изучении океанического дна (его геологического строения) необходимо возродить работы по осуществлению постройки судна глубоководного бурения.

Заключение

Итогом выполненных автором работ являются следующие основные результаты:

1. Выработана концепция проведения петрофизических и геофизических исследований при глубоководном бурении.

2. . Теоретически рассчитаны дополнительные нагрузки на элемент буровой колонны и геофизического кабеля под влиянием качки, течения, ветровых нагрузок.

3. Осуществлен выбор и обоснована методология осуществления комплекса методов геофизического исследования глубоководных исследовательских скважин на борту научно-исследовательского бурового судна.

4. Разработана и усовершенствована методика и технология проведения петрофизических исследований глубоководных научных скважин на борту научно-исследовательского бурового судна.

5. Разработано и обосновано проектирование автоматизацированной системы научных исследований, осуществляемых на борту научно-исследовательского бурового судна с учетом океанологического комплекса работ.

6. Обеспечено экспериментальное опробование разработанной системы геолого-геофизического изучения земной коры океанического типа с бурового судна.

7. Доказано, что комплекс технико-технологических и методологических разработок автора складывается в единую систему исследований глубоководного строения земной коры океанического типа.

Библиография Диссертация по геологии, доктора технических наук, Гамсахурдия, Георгий Ражденович, Тверь

1. Аликин P.C., Андреева Т.А., Гамсахурдия Г.Р. Вставной инструмент для 5урения морских исследовательских скважин. В сб. Технические средства и методы исследования мирового океана. Тезисы докладов Всесоюзной школы "1СНТ СССР. АН СССР, т. П, М., 1987,с.20.

2. Андреева Т.А., Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Опыт и проблемы ^следовательского бурения в океане. Доклад на ХП научной сессии по судостроению. Шецин, 12-13 июня 1986.с.36.

3. Архипов Б.И., Бондаренко А.Н., Дробат Ю.Б., Троценко В.П. Образцовая тазерная установка для аттестации акустических мер по скорости ультразвука. Измерительная техника, 1984, №2, с. 60-61.

4. Архипов В.И., Бондаренко А.Н., Кондратьев А.И. Оптический метод измерения скорости сдвиговых волн. Измерительная техника, 1984, №3с. 35-47.

5. Афанасьев В. С. Состояние и пути развития технологии автоматизированной интерпретации данных ГИС на современном этапе. НТВ "Каротажник". Тверь. ГЕРС. 1998. вып. 47. с.27-44.

6. Бахвалов А.И., Кузнецов Ю.И., Пономарев В.И. Основные результаты магнитометрических исследований Кольской сверхглубокой скважины (по данным каротажа). Сов.геология, 1989, № 9, с.81-87.

7. Беляевский H.A., Федынский В.В., Изучение глубин Земли и сверхглубокое бурение. Сов.геология, 1961, № 12, с.55-77.

8. Бродский П.А., Гамсахурдия Г.Р., Кузнецов Ю.И. Концепция проведения геофизических и петрофизических исследований при глубоководном (океаническом) бурении. 1992. Киото. Тез. XXIX сессии международного геол. Конгресса

9. Великосельский М.А., Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Ротор для плавучих буровых установок. Авторское свидетельство СССР. №4673939 Б.И., 1989 №27.

10. Великосельский М.А., Гамсахурдия Г.Р. и др. Направляющий раструб судна глубокого бурения. Авторское свидетельство СССР №1696662, Б.И.№45,1991.

11. Великосельский М.А., Гамсахурдия Г.Р. и др. Пробоотборник. Авторское свидетельство СССР. № 14762118 Б.И.№17 1989.

12. Великосельский М.А., Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Способ бурения глубоководных исследовательских скважин. А.с.№1206988 Н 04 М,14,1986.

13. Вержбицкий Е.В., Городницкий A.M., Емельянов Е.М. и др. Новые цанные о геологическом строении и тектоническом развитии подводного фебта Горриндж (Северная Атлантика) // Геотектоника. 1989. № 1. С. 12-22.

14. Виноградов Ф.В., Ищенко В.И. и др. Изучение неоднородности образцов х>рных пород ультразвуковым сканированием. Изв. ВУЗов, сер. "Геология и эазведка", 1982, №7.с.32-40.

15. Виноградов Ф.В., Ищенко В.И. и др. Установка для моделирования и *зучения акустических и нелинейных эффектов. В кн.: Вопросы нелинейной еофизики. М.: ОНТИ ВНИЯГТ, 1981.23-26.

16. Гамсахурдия Г.Р. Концептуальная схема проведения геофизических и 1етрофизических исследований глубоководных научных скважин. НТВ (Каротажник», вып.64, 1999, Тверь, «ГЕРС», с.94-97.

17. Гамсахурдия Г.Р. Некоторые численные эксперименты по расчету ¡ертикальной составляющей скорости течений в Черном море. Депонент ВИНИТИ от 25.10.1975 №2747-47Д 47с.

18. Гамсахурдия Г.Р. Исследование трехмерной циркуляции вод черного юря численными методами в рамках диагностической модели. Депонент ВИНИТИ. 1975. №1832. 55с

19. Гамсахурдия Г.Р. Системное проектирование геофизических и етрофизических исследований земной коры океанического типа с бурового удна. НТВ "Каротажник", вып. 58, 1999, Тверь. "ГЕРС", с. 93-99.

20. Гамсахурдия Г.Р., Гельфгат М.Я. Анализ технологии бурения с б/с "Гломар Челленджер" по проекту ОББР. Тезисы докл. Всес. школы по морской геологии. 1985. Геленджик, с. 18.

21. Гамсахурдия Г.Р., Кузнецов Ю.И., Стор В.Н. Петрофизическое обеспечение геофизических исследований земной коры океанического типа. Тезисы докладов Всесоюзной школы по морской геологии. 1988, Геленджик, с. 17

22. Гамсахурдия Г.Р., Муджири Я.Н. и др. Устройство для контроля наличия нефти в воде. Авторское свидетельство № 1833812, БИ № 30, 1993

23. Гамсахурдия Г.Р., Парамонов А.Н., Лискин В.А., Черноиванов С.И. К вопросу методического обеспечения исследований океанологических параметров в мезомасштабном диапазоне, в. сб. "Морские гидрофизические исследования", 1986 ,т.24,с.91.

24. Гамсахурдия Г.Р., Попенко Н.В., Григорьев Г.Н. НИС типа "Академик Борис Петров" и их система автоматизации научных исследований. Тезисы докл. Всес. школы по морской геологии. 1985. Геленджик.с.27.

25. Гамсахурдия Г.P., Саркисян A.C. Диагностические расчеты скорости течений в Черном море на 11 горизонтах. Океанология. 1973. т. XIV №2 с. 13.

26. Гамсахурдия Г.Р., Федоров К.Н., Пака В.Т. и др. Анализ серии конвективных ступенек в температурной инверсии. 1986. Изв. АН СССР сер. ФАО. т. в. с.34-40.

27. Гамсахурдия Г.Р., Фомин JI.H., Иванов-Францкевич Г.И. и др. Атлас ПОЛИМОДЕ ч. I. разд. I п. 3 и ч. П разд. 5 п. 3. 1985, М. ИОАН СССР

28. Гамсахурдия Г.Р., Шостак В.П., Щередин В.Н. Учет качки при создании буровых судов. Труды НКИ, Гидродинамика, 1989, 10 с.

29. Гамсахурдия Г.Р., Шостак В.П. Динамическое позиционирование буровых судов. Тезисы доклада, Научно-практический симпозиум «Проблемы судостроения», посвященный 100-летию Черноморского Судостроительного завода, Николаев, с.2, 1991.

30. Гельфгат М.Я., Эдельман Я.А., Сурков Д.В., Гамсахурдия Г.Р. Глубоководное бурение с судов. Разработка нефтяных и газовых месторождений (Итоги науки и техники) М. 1998. Том 20. с.103-224.

31. Геодекян А.Забанбарк А. Геология и размещение нефтегазоносных ресурсов в мировом океане. М., Наука, 1985, 192 с.

32. Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика (под ред. В.М. Запорожца) М. Недра, 1983, 591с.

33. Горбачев Ю.И. Геофизические исследования скважин. М.: Недра, 1990.

34. Городницкий A.M., Буляев И.И., Брусиловский Ю.В. и др. Геомагнитные характеристики подводного хребта Горриндж (Северная Атлантика). Океанология, 1988, т.28, №5, с. 814-818.

35. ГОСТ 12.2034-78 "Аппаратура скважинная геофизическая с источниками ионизирующих излучений. М.Недра, 1978,230с.

36. ГОСТ 26116-84 "Аппаратура геофизическая скважинная. Общие технические условия". М.Недра,1984,218с.

37. Дмитриев JI.B. Глубоководное бурение в фундаменте океанской коры. "Природа", 1975, № 5, с. 48-53

38. Дьяконова Т.Ф., Рудая B.C., Расторгуев В.Н. Комплексы обработки ГНС на ЭВМ- эффективность, качество. НТВ "Каротажник". Тверь. ГЕРС. 1997. вып. 33. с. 87-97

39. Журов Д.А., Моисеенко А.С. и др. Комплексные петрофизические исследования керна и шлама при изучении разрезов морских скважин. Тез. докл. I Всес. конф. "Комплексное освоение нефтегазовых ресурсов континентального шельфа СССР", М. 1986.с.43.

40. Кашинцев ГЛ. Глубинные породы океанов. М.: Наука, 1991, 278с.

41. Кобранова .Н. Петрофизика. М.: Недра, 1986,564с.

42. Кобранова В.Н., Извеков В.И., Пацевич С.Л. Определение петрофизических характеристик по образцам. М.: Недра, 1977, 432 с.

43. Кольская сверхглубокая.Научные результаты и опыт исследований. Гл. редакторы: В.П.Орлов, Н.П.Лаверов.-М. МФ"ТЕХНОНЕФТЕГАЗ", 1998.-260 с.

44. Компенсаторы вертикальных перемещений бурового инструмента при бурении скважин с плавучих полупогружных платформ и буровых судов (Обзор зарубежной литературы). Серия: Машины и нефтяное оборудование, М., ВНИИОЭНГ, 1977, 68 с.

45. Кузнецов Ю.И., Смирнов Ю.П., Стор В.Н. Ультразвуковое лазерное сканирование новое направление в рудной петрофизике. Тез. док. Всес. научно-техн. семинара. Петрофизика рудных месторождений, Л., 1990. с. 14.

46. Лукьянов Э.Е., Нестерова Т.Н. Компьютерная технология проведения геолого-технологических исследований. НТВ "Каротажник". Тверь. 1998. вып. 53. с. 18-29.

47. Лукьянов Э.Е., Стрельченко В.В. Геолого-технологические исследования в процессе бурения. М., Нефть и газ, 1997, 688 с.

48. Лялько В.И. Тепломассоперенос в литосфере. Киев, Наук, думка, 1985, 260 с.

49. Лялько В.И., Митник М.М., Добровольский Е.В. Новые решения задач тепломассопереноса для целей геологии. Геологический журнал, № 3, Том 42, Киев, Наукова думка, 1982.с.38-49.

50. Матвеенков В.В., Альмухамедов А.И. Состав ультрабазитов банки Горриндж (Атлантический океан). Геохимия, 1994, №4, с.616-622.

51. Матвеенков В.В., Горшков А.Г., Попов К.В., Сафрошкин В.Ю. Магнитные свойства серпентинитов хребта Горриндж (Северо-восточная Атлантика). Океанология, 1995, т.35, №5, с.755-764.

52. Международная программа океанического бурения. (Рекомендация UCSD-6297 Национальному научному фонду США). М., ИОАН СССР, 1973.

53. Митюшин Е.М. Программно-управляемые системы для компьютеризированной технологии геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. НТВ "Каротажник". Тверь. ГЕРС. 1998. вып. 43. с. 109-115.

54. Нормы радиационной безопасности НРБ-76/87 и Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87. Минздрав СССР. М.: Энергоиздат, 1987.

55. Основные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений при поисках и разведке полезных ископаемых. М.: Изд. ВНИИЯГГ, 1977.

56. ОСТ 41-139-77 "Аппаратура для прострелочных и взрывных работ в скважинах", М.: Изд. ВНИГеофизики, 1977.

57. ОСТ 5-1003-80 Методика расчета качки водоизмещающих кораблей и ;удов.М. "Судостроение"! 980

58. Отчет НИС "Витязь", рейс 14, 1986 г.

59. Пейве A.B.,Кропоткин П.Н.Новый подход к изучению напряжений в ¡емной коре. В кн. «Напряженное состояние земной коры". М., Наука, с.5-11.

60. Попов К.В., Щербаков В.П., Цельмович В.А. Анализ магнитных свойств I результаты палеомагнитных исследований серпентинитов хребта Горриндж Азоро-Гибралтарская зона). Океанология, 1999, т.39, №2, с.288-297.

61. Попов Ю.А., Мандель A.M., Костюрин A.A., Бангура А. Новые юзможности совершенствования методической базы для изучения еплопроводности анизотропии горных пород и минералов. Известия высших чебных заведений. Геология и разведка. № 8, М., 1990.

62. Разработать аванпроект геолого-геофизических обсерваторий геолабораторий) на базе глубоких и сверхглубоких скважин. Отчет о научно сслед. работе. Отв. исп. Семашко C.B. Калинин, 1990,186с.

63. Разработать и внедрить методику комплексной интерпретации еофизических исследований сверхглубоких скважин (ГИСС) на основеэкспресс-анализа каменного материала, извлеченного из скважины. Отчет по НИР. Отв. исп. Кузнецов Ю.И. Калинин, 1989,240с.

64. Разработать и внедрить методику комплексной оценки по геолого-геофизическим данным напряженно-деформированного состояния пород в разрезах сверхглубоких скважин. Отчет о научно-исслед. работе. Отв. исп. Кузнецов Ю.И. Калинин, 1989,187с.

65. Регистр СССР "Правила по конвенционному оборудованию морских судов", "Правила по грузоподъемным устройствам морских судов". Л., Изд. 'Транспорт", 1981 , 271 с.

66. Результаты каротажа по рейсам 109,110. J.J. №3, 1986, с. 27-29.

67. Результаты по каротажу, рейсы 122,123, J.J. №2, 1988, с. 25,26, рейс 119, F.J. №2, 1988, с.31-33.

68. Результаты технических испытаний. Рейс 124 Е. J.J. №3, 1988, с. 25-31. 5. Риффо.К. Будущее Океан. "Гидрометеоиздат"М. 1978,272с.

69. Санитарные правила для морских судов СССР" М., В/О Мортехинформреклама", 1984. - 188 с .

70. Сбор информации на подъемник по теме "Океан". Отчет СКТБ СПТ, Салинин, 1989,114с.

71. Семенов Г.А., Буравцева A.A. Сопоставление данных геофизического каротажа и измерения керна глубоководных скважин Атлантического океана. Деп. рук. в ВИНИТИ, 21.08.85, №6232-85,42с

72. Смыслов A.A., Моисеенко У.И., Чадович Т.З. Тепловой режим и радиоактивность Земли. JL, Недра, 1979 . 191 с.

73. Стор В.Н. Аппаратура и методика для проведения ультразвукового лазерного сканирования образцов горных пород. В сб. "Геоакустические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", М. ВНИИГЕОинформсистем, 1987.с47-51.

74. Техническая инструкция по проведению геофизических исследований в скважине. М.: Недра, 1985.48с.

75. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (Петрофизика) Справочник геофизика. 2-е изд., перераб. и доп. под ред. Дортмана Н.Б., М.: Недра, 1984.314с.

76. Филин A.M., Городницкий A.M., Палыпин H.A. и др. Новые данные о тонкой структуре геомагнитного поля в пределах вершинной части подводных гор Ампер и Жозефин // Океанология. София, 1988. № 17. С. 67-75.

77. Хаматдинов Р.Т. Компьютерные технологии ГИС. НТВ "Каротажник". Тверь. ГЕРС. 1998. вып. 43. с. 19-25.

78. Хитаров Н.И. К вопросу проведения сверхглубокого бурения на территории Советского Союза. Советская геология, 1961, № 6, с.134-138.

79. Bullok J.D., Corley B. Exploration Drilling in very deep water. In book: Proceedings of the Tenth World Petroleum Congress. London, v. 2, 1980. )2. Clip riser tm drillers prefer it. Framatome division Creusot energie. Проспект фирмы, 1985.49 p.

80. CONCORD Report II: The Conference for Cooperative Ocean Riser Drilling, Tokyo, July 22-24, 1997, 115 p.

81. H. Deep sea drilling program may find new mineral deposits. "Technology",1984, v.8, № 12,12 p.

82. Deep water and higher pressures. The Oilmen, 1985, № 4, p.34-36, 39, 40. ?6. Didley W.I. The petrology of the Las-Kanadas volcanoec, Tenerife. Canary Islands // Contrib. Mineral. Petrol. 1970. V. 26. P. 124-160.

83. Л. Feraund G., York D., Mevel C. et al. Ar-40/Ar-39 dating of the basement and the alkaline volcanism of Gorringe Bank (Atlantic Ocean) // Earth Planet Sci. Lett. 1988. V. 79. No. 3, 4. P. 255-269.

84. Framatome is strong in oil and gas as well as in nuclear. Composite Catalog,1985,p. 2065-2072.

85. Frederick R.O. Looking under the Hood of the Planet Earth. "Drilling", 1984, v.45, № 5,p. 40-44, 46, 48.

86. Gamsakhourdia, G.R., Gelfgat, M.Ya., Geise, J.M., Spierings, H.C. Complete System for Continuous Coring with Retrievable Tools in Deep Water, paper IADS/SPE 27521, Dallas, TX, 1994, pp.184-185

87. Glomar Challenger and the Deep Sea Drilling Project Global Marine Inc.-проспект фирмы, 1969.

88. Hammett D.S. ODP: Drilling technology for 15000 ft water. "Ocean Industry",1986,v. 21, № 4,p. 96, 98,100.

89. Honnorez J., Fox P.J. Petrography of the Gorringe Bank "basement" // I. Ryan W, Hsu K. et al. 1973. DSDP V. XIII. Wash. P. 747-749.

90. Huey David P., Storms Michael A. The Ocean Drilling Program IV: Deep water coring technology past, present and future. "Ocean Eng. and Environ.", San Diego Calif., Nov. 12-14, 1985, v.l, New York, N.Y., p. 146-159.

91. Initial reports of the Deep Sea Drilling Project. U.S. Government Printing Office, Washington, D.C.,' 1970-1985, p.1-96.

92. Klitgord K.D., Shouten H. Plate kinematics of the central Atlantic // Western North Atlantic Region. Geol. Soc. Am. 1986. V. M. P. 351-378.

93. Kuznetsov Yu.I., Galdin N.E. Interpretation of logging superdeep wells. VIII-th International Symposium on the Observation of the Continental Crust Through Drilling. Tsukuba, Japan (AIST Auditoreum), 1996, pp. 235-240.

94. Larson V.F. Deepwater coring for scientific purposes. "JPT", 1975, v.27, p.925-934.

95. Larson V.F., Robson V.B., Foss G.N. Aids to conventional drilling result from deep sea project "World Oil", 1981, v.193, № 6, p.176-190.

96. Leggett Jeremy. Deep-ocean drilling. Britain flounders. "New Scientist", 1985, v.l 07, № 1475, p.56-58.

97. Lewis E., Cegielski G. The evolution of deepwater high-pressure drilling and completion systems. "Chemical Engineering World", 1985,v. 20, № 9, p.57-63.

98. MacTeraan F.C. Eleven. Years of Drilling Industry Innovations. "Ocean Industry", 1979,v. 14, № 9, p. 201-212.

99. McLerran A.R. Re-entering a hole in 13.000 ft water, "Ocean Industry", 1971,v. 6, №2, p. 7-13.

100. Mukleman T., Dempsey P. Drilling innovations continue despite lean times. "World Oil", October, 1984, p.55-60.

101. NL Shaffer. Catalog. 1984-1985.

102. ODP Science operator report.- "Joides J.", February 1986, XII, № l,p,14-23.

103. Offshore industry and scientists develop drilling techniques for ultradeep water. "JPT", 1983,v. 35, № 4,p. 727-730.

104. Ocean Drilling Floats Ambitious Plans for Growth. Science, v.262, No 5392, p.1298

105. Okada H., Bukry D. Supplementary modifications and introductions of code numbers to the law latitude Coccolith biostratigraphic Zonotion (Bukry, 1973; 1975) //MarineMicropaleontology. 1980. No. 5. P. 321-325.

106. Palca J. Soviet Union frozen out of Ocean Drilling Program partnership. "Nature", 1987, v.326, 27, April, 629 p.

107. Peiree C., Barton P.J. Crystal structure of the Madeira-Tore Rise, Eastern North Atlantic- results of a DOBS Witeangle and normal incidence seismic experiment in the Josephine sea-mount region // Geophys. J. Int. 1991 V. 106. No. 2. P. 357-378.

108. Piketty Gerard. Le programme IPOD de forages par grands fonds: innovation dans les techniques et les methodes de travail scientifiques; revolution dans les sciences de la Terre. "Rev. Energ.", 1981, v.32, № 333, p.134-135, 137, 139-140.

109. Prichard H.M., Mitchell J.G. K-Ar Data for the age and evolution of Gettysburg bank. North Atlantic ocean // Earth Planet. Sci. Lett. 1979. V. 44. No. 3,4. P. 261 -268.

110. Rabinowitz P.D., Garrison L. Herrig S. et al. Scientific Ocean Drilling: an overview of the Ocean Drilling Program OTC, 4989, 17th OTC, Houston, Texas, 1985.

111. Rabinowitz P.D., MeLerran A.R. Scientific discoveries anticipated as Ocean Drilling Program begins. "Ocean Industry", 1985, v.20, № 4,p. 30-35, 36, 38.

112. Report from COMPOSIT II: The US Committee for Post-2003 Scientific Ocean Drilling.

113. Serocki S.T., MeLerran A.R., The Ocean Drilling Program: a technical overview. "World Oil", 1984,v. 199, № 2, p. 52-58.

114. Stewart Hall R. Drilling and Producing Offshore. Penn Well Books, Penwell Publishing Company, Tulsa, Oklahoma, 1983.

115. Taking the OOPS: Out of offshore drilling. Part II. Also compensating for vertical movement of the drillship. "Drilling", 1974, v.35, № 13,p. 35-40.328

116. Taylor Donald M.M. The Challenger's adventure begins. "Ocean Industry", 1968,v. 3, № 10, p. 35-45.

117. Topdrives. The growing market. "Noroil", 1987,v.15, № 3,p. 25-26.

118. Vetco Gray. Offshore Drilling and Production Equipment. General Catalog 1986-1987.37P.

119. W.D. Moore III. Ocean Drilling Program to generate new tools, technology as spinoffs to the industry, "Oil & Gas J.", Dec., 17,1984.

120. Wendt I.,.Kreuzer H., Muller P. et al. K-Ar age of basalts from Great Meteor and Josephine Seamounts (Eastern North Atlantic) .Deep-Sea Research. 1976. V. 23. No. 9. P. 849 862.