Физика в геологии доклад
Обновлено: 02.07.2024
В принципе, физика и геофизика - это близкие родственники. Физика (первоначальное название - натурфилософия) - это совокупность физических эффектов, явлений и свойств. Геофизика - это использование законов и наработок физики для определения строения и свойств земной толщи. Но.
Как физику, вам не придет в голову использование наработок, скажем, оптики для выяснения акустических свойств объектов. Это нелогично и обсуждению не подлежит. У геофизиков обычно не ставятся задачи выяснения каких-то конкретных свойств земной толщи. Это или решения поисковых задач (поиски месторождений) или прогнозирование разрушения инженерных сооружений. При этом логика решения задач зачастую находится, к сожалению, вне общепринятой логики.
Авторитет и возможности геофизической организации определяется количеством геофизических методов, находящихся в ее арсенале. Как правило, сама задача решается каким-либо одним методом, но в отчете указывается как можно больше методов, так как чем больше методов, тем больше можно взять денег. Это называется комплексированием.
Непременным участником всех геофизических работ является сейсморазведка как наиболее дорогой. И это несмотря на то, что сейсморазведка не дает никакой информации. Также для этих же целей используют ультразвуковой каротаж.
Именно такова и школа геофизики. Преподаватели учат студентов тому, что невыполнимых задач не существует, и чем больше мы применяем методов, тем лучше, тем легче сделать вид, что всё получилось. Ну правильно, школа в нашей жизни имеет огромное формирующее действо.
Я когда-то общался с зав. кафедрой геофизики ЛГИ Литвиненко Игорем Васильевичем, как я потом узнал, главным фальсификатором в истории сверхглубокой скважины на Кольском п-ове. Как он воевал со мной, чтобы я не вздумал ставить лабораторные работы для своего курса! Воевал с помощью парткома, ректората. Потом я понял, почему он так уж этого не хотел. Дело в том, что ни одно положение сейсморазведки невозможно доказать экспериментально. Естественно, что он не хотел, чтобы я это понял.
Ни один сейсморазведчик Мира не будет осуществлять свои исследования в отсутствии априорной информации. А если такая информация существует (допустим, разведочная скважина) то сейсморазведчики найдут способ представить дело так, что эту информацию обнаружили они. А скважина - это только для уточнения
При мне на угольных шахтах проходил опытное использование метод каналовых волн (разновидность сейсморазведки). Считалось, что этот метод дает информацию о тектонике при работе из подземных выработок. Так вот эта компания-организатор имела специального человека, который приезжал на шахту раньше всех и изыскивал способ, как украсть геологическую информацию с тем, чтобы потом сделать вид, что это геофизики ее получили. Эта компания тоже не с неба упала. Ее руководство - это, в те годы, главный геофизик Минуглепрома Яковлев, а также Азаров, который потом был премьер-министром Украины.
Это был абсолютно воровской проект, где геофизика использовалась исключительно как инструмент для их личного обогащения.
Я считаю, что всё это очень вредит репутации геофизики и геофизиков. Мнение о том, что геофизик и жулик - это синонимы, придумал не я.
Не так давно я выполнял исследовательскую работу для геологов одного месторождения в городе Тара омской области. Когда я закончил свою работу, мне Заказчик показал толстую пачку листов А4, на которых он распечатал предложения, которые он получил от геофизиков, предлагающих свои услуги для решения возникшей у него задачи (той самой, которую мне удалось тогда решить). Он попросил меня высказать свое мнение о том, смогли бы эти геофизики ее решить.
Честно скажу, мне было стыдно за этих геофизиков. Это был сплошной лохотрон. Что только они не предлагали. Но, естественно, деньги вперед. Их было порядка сотни, но хоть бы в одном предложении была какая-нибудь мысль.
Основой для выбора геофизического метода или методов должна быть логика. Прежде всего, следует понимать, какую информацию может дать данный конкретный метод. И использовать его именно для этого.
Например, метод спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП). Он может выявлять только зоны тектонических нарушений (ЗТН). Эти зоны имеют ряд свойств, ради которых и следует его использовать. Скажем, для поиска воды, метана, золота. Для поисков нефти использовать этот метод не следует, поскольку не проводилось опытное использование его именно на нефти, и мы не знаем, как соотносится месторождение нефти с ЗТН.
Вот уже несколько геофизиков критически высказались по поводу ССП, потому что информация у нас черно-белая. А вот если бы была цветная, то на этом методе можно было бы больше заработать. Ну, и сделали цветную, и денег, наверное, получают много. А то, что цветной метод (РАП) оказался совершенно неинформативным, никого не заботит.
Мое полувековое общение с геофизикой и геофизиками позволяет мне сделать некоторые заключения об этой области знания. Я не слышал, чтобы у геофизиков звучала логика использования аппаратуры для каких-то конкретных целей. Их кредо - если есть аппаратура, значит, ее следует использовать. Глядишь, что-нибудь получим. Ну, например, георадар. Георадар - это моноимпульсная радиолокация. Или, иначе говоря, свервысокочастотная электроразведка. Я не знаю, что конкретно она дает. Ее применяют все и для всего. А так-то георадар вещь хорошая. Хоть и немного, но сумму договора увеличивает.
Совершенно потрясающая аппаратура ИГА-1. Она якобы выявляет геопатогенные зоны. Но как можно относиться к аппаратуре, если ее держатели возражают против совместной проверки?
К нам обратились люди из Сургута с предложением обследовать свайное поле на площадке, где ведется строительство ГРЭС. Я очень удивился, потому что у нас опыт исследования свай очень небольшой, а фирм в интернете, которые предлагают подобные работы - достаточно много. Заказчики из Сургута сказали, что они объехали все эти фирмы, и там согласились на договор с ними. С условием, что измерений никаких не будет, а в отчете напишут то, что попросят заказчики, естественно, за вознаграждение.
Мы заключили с ними договор таким образом, что выполняем часть объема, смотрим результаты, и если они удовлетворяют, то делаем работу до конца.
Выполнив часть работы, мы пришли к выводу, что ставить турбину там нельзя. Разнесет при первом же запуске. Договор с нами остановили. Как нам сказали, такие результаты им не нужны. Турбину при первом запуске разнесло.
Я, конечно, очень переживаю, что мы во всех областях нашего существования живем в поле лжи. При таком положении дел ни о каком развитии не может быть и речи. Причина в том, что никто из руководства этой несчастной страны не заинтересован в ее развитии.
Ну вот, всё и сошлось. Не может в государстве, где такое отношение к своим ученым, нормально развиваться наука. Вот почему у нас в науке обманщиков больше, чем, наверное, среди уголовников.
Общеизвестны огромные успехи физики и химии в изучении вещества. Методы этих наук все в большей степени внедряются в различные области естествознания.
Геология в своем развитии всегда опиралась на достижения физики и химии, применяя их при исследовании состава минералов и руд и решении отдельных геологических вопросов рудообразования. Излишне говорить об опыте применения изотопического анализа и зарождении геологии изотопов, методов радиоактивационного анализа, ядерной геологии, электронной микроскопии. Они все шире входят в геологическую практику.
Физические методы исследований вещества в геологии (я не говорю о геофизике) преимущественно ограничиваются микроскопией, оптикой и несколько меньше — термикой. Электронная микроскопия, масс-спектроскопия, микроспектральный анализ, методы ядерной физики пока еще не вошли в геологическую практику и являются достоянием только отдельных научных центров. Если не считать аппаратуру, применяющуюся в отдельных специальных видах поисков, главными орудиями геолога по-прежнему остаются лупа, молоток, горный компас и буровой станок. Поэтому вся технология геологических исследований ныне, как и многие десятки лет назад, построена на визуальном осмотре обнажений или искусственных горных выработок, отборе образцов и проб и последующем анализе их в лаборатории, чаще всего после полевых работ и не всегда наиболее современными методами.
Применение же методов современной физики и химии дает возможность параллельно с визуальным исследованием геологических объектов получить непосредственно в поле инструментальную, объективную информацию о характере исследуемого явления и тем самым значительно углубить и ускорить геологические исследования. Современные физика и геофизика разработали много приборов, которые по естественной радиоактивности или с помощью радиоактивационного анализа могут прямо в поле определять качественный и количественный состав руд, минералов, горных пород. Роль инструментальных исследований непосредственно в поле должна непрерывно возрастать.
Известно, что появление нового оружия вызывает к жизни и новую тактику боя. Появление нового научного вооружения рождает новые методы исследования, создает принципиально новые теории и представления. Достаточно вспомнить, какую революционную роль в развитии петрографии и всей геологии в целом сыграло внедрение в геологию поляризационного микроскопа, создавшее современную петрографию. Аналитическая химия, гониометрия кристаллов создали минералогию, рентгеноструктурный анализ — структурную минералогию. Геохимия, особенно геохимия редких элементов, также родилась прежде всего в результате внедрения спектрального анализа и других физических методов аналитической химии. Термический анализ резко изменил наши представления о составе тонкодисперсных и глинистых отложений, о процессах выветривания и осадконакопления.
Бесспорно, что внедрение достижений электроники и ядерной физики, микроспектроскопии, масс-спектроскопии, квантовой спектроскопии, физико-химического эксперимента поднимет уровень геологических исследований на принципиально новую ступень, на целые порядки повысит точность тех понятий и определений, которыми оперирует ныне геолог.
Геологические учреждения еще очень робко внедряют в геологическую практику новые методы исследования, недостаточно перевооружают свои лаборатории, все еще держатся за классические, но малопроизводительные методы исследования вещества земной коры. Еще более робко геологическая наука проверяет новыми методами исследований многие классические схемы в геологии. Плохо разрабатывается новая тактика геологического наступления с использованием нового приборного вооружения. Известны только отдельные случаи применения новых точных методов к познанию геологических процессов в работах наших институтов, преимущественно Института геохимии и аналитической химии АН СССР.
Внедрение новых методов исследований, основанных на последних достижениях физики, химии, математики, физико-химического эксперимента, во все области геологического познания и, в первую очередь, в лабораторные работы, в практику полевых работ, — одна из главнейших задач геологических наук. Академия наук СССР, где в тесном содружестве могут работать геологи, физики, химики, должна возглавить широкую разработку новых методов исследований в геологии.
Новый уровень исследований приведет к пересмотру многих теоретических представлений по коренным вопросам геологии.
Например, наша практика поисков рудных месторождений, обязанных своим происхождением внутренним процессам в земной коре, строится все еще на представлениях о некогда огненно-жидком состоянии вещества Земли и внедрении в верхние горизонты земной коры магматических пород. А ведь появление гипотезы о том, что в земной коре протекают процессы, аналогичные зонной плавке, дает в руки геологов совершенно иные теоретические представления о рудообразовании.
Важность внедрения новых точных и быстрых методов исследований для геологической практики, для научного обоснования путей поисков полезных ископаемых можно показать на примере некоторых геологических проблем.
Для практической геологии, особенно при изучении полезных ископаемых, весьма важно знать происхождение месторождения, связь рудных концентраций с горными породами, слагающими рудный район. Геохимические методы, обладающие большой разрешающей способностью, позволяют теперь более определенно судить о том, какие процессы привели к формированию месторождений. Парагенезис элементов, изотопные отношения, геохимические особенности пород, а в дальнейшем и точные определения абсолютного возраста месторождении и окружающих пород могут дать достаточно объективный материал для того, чтобы судить, образовалось ли месторождение в результате экзогенных процессов, связанных с осадочными явлениями, или же процессов эндогенных, происходящих в глубинах Земли в связи с магматическими явлениями. Этими же методами можно решить и многие другие коренные вопросы геологии: определить, произошла ли данная метаморфизованная порода из магматической или осадочной, одновременно или в разное время с интрузиями или вмещающими породами образовалось исследуемое месторождение полезного ископаемого.
Геохимические методы могут дать определенный ответ на вопрос о том, образовалось ли то или иное рудное месторождение за счет отщеплений рудных растворов о г магматического очага, или, наоборот, за счет мобилизации рудных элементов из вмещающих осадочных толщ при метаморфизме. От ответа на этот вопрос в значительной степени зависит направление поисков и разведки месторождений, и внедрение здесь методов геохимии резко сократило бы затраты на геологоразведочные работы.
Разработка методов геохимической диагностики геологических процессов имела бы решающее значение не только для познания процессов рудообразования, но и для решения многих коренных геологических проблем.
Как известно, вся геологическая практика поисков и разведки зиждется, в первую очередь, на четких знаниях о том, какими горными породами сложен тот или иной район, и затем уже о том, какие возрастные соотношения существуют между породами, какие структуры они образовывают. Современная классификация горных пород основывается преимущественно на поляризационной микроскопии, дающей определенные соотношения минералов, слагающих горную породу. Эта классификация не учитывает многих признаков, характеризующих горную породу: состава минералов-примесей, состава газов, захваченных породой, изотопного состава элементов, слагающих минералы. При классификации даже не всегда учитывается происхождение породы. Поэтому подчас при детальном изучении оказывается, что под одним и тем же названием объединены породы разного происхождения и разного состава. Так, на геологических картах выделяются поля гранитов или гнейсов без разделения их на граниты и гнейсы, образовавшиеся из магматических и осадочных пород.
Новые, более точные методы могут дать нам значительно больше информации о горных породах, еще больше индивидуализировать каждую из них. Исследования газовой составляющей горных пород, к которым сейчас приступают в некоторых лабораториях, исследования минералов-примесей, изотопного состава элементов и распределения элементов-примесей в минералах горных пород дают нам не только новые дополнительные константы горных пород, но и совершенно новые исходные градации для создания новых классификаций. Это порождает новые генетические представления о породах, а следовательно, и об истории развития целых районов, их металлогенической специализации. В будущем, вероятно, на смену минералогическим классификациям горных пород придут генетические минералого-геохимические или изотопные классификации пород.
Пора и нашим минералогам задуматься о судьбах минералогии. Бесспорно, что за последнее время при изучении минералов новыми, более совершенными методами исследования получены интереснейшие данные о структуре минералов, выявлены новые их свойства, значительно расширен список минералов, некоторые из них расчленены по отдельным видам и разновидностям. Заслуживают большого внимания исследования структуры минералов по данным рентгеноструктурного анализа, выяснение связей между химическим составом минералов и их физическими свойствами (твердостью, блеском и другими).
Однако, уделяя большое внимание изучению отдельных минералов или их групп, минералоги очень мало работают над общими проблемами минералогии. Не выдвигая своих крупных проблем, минералогия начинает утрачивать самостоятельное значение и все больше приобретает вспомогательный, определительский характер при изучении горных пород, руд, продуктов их переработки и, несколько меньше, при диагностике геологических процессов. В последнее время стали сокращаться топоминералогические исследования, а ведь обобщение наших представлений о минералогии и минералогическом составе отдельных районов составляет одну из главных предпосылок для прогнозов и поисков месторождений полезных ископаемых.
Продолжая выполнять эту, если можно так сказать, определительскую службу, продолжая накапливать новые данные о минералах, открывая новые минералы, минералогия должна сделать следующий качественный скачок, обратиться к общим, коренным и в первую очередь генетическим проблемам минералообразования. Нам кажется, что пора рассмотреть взаимосвязь химического состава минералов с их происхождением по различным зонам земной коры и основным геологическим процессам.
Современные минералогические классификации кладут в основу химический состав и физические свойства минерала и не учитывают того, при каких геологических процессах проходило образование минералов, в какой термодинамической обстановке земной коры он формировался. А ведь теперь, при современных методах исследований, не всегда еще обладающих достаточной точностью, замечено, что в разных геологических условиях возникают несколько отличные по составу и свойствам минеральные разновидности, которые мы пока рассматриваем как единый минеральный вид. Например, высокотемпературные и низкотемпературные кварцы, гидротермальные и органогенные кальциты, магматогенные и осадочные пириты и другие минералы, принадлежащие к одному минеральному виду, являются генетически разными образованиями.
Вероятно, будущая генетическая минералогия, разделяя минеральные разновидности по генетическим признакам, создаст новую классификацию, отражающую происхождение минерала и его место в земной коре наряду с его химическим составом и физическими свойствами.
Вторая, не менее важная задача современной минералогии — синтез минералов, даже мало распространенных, создание минералов высокой чистоты и минералов с заранее заданными свойствами, изучение свойств искусственных минералов. Этим путем могут быть выявлены, кроме уже известных, новые минералы, обладающие пьезооптическими, сегнетоэлектрическими, диэлектрическими и другими ценными свойствами, а также обнаружены новые, еще неизвестные физические свойства минералов.
Экспериментальная минералогия развивается пока еще очень разрозненно, даже кустарно. В то же время у этой науки большое будущее — она должна дать основу для создания промышленности минерального синтеза, аналогичной промышленности органического синтеза. Промышленность предъявляет все больший спрос на такие минералы, запасы которых в недрах ограничены. Чтобы удовлетворить быстро растущую потребность промышленности в мономинералах, нужно всемерно развивать их искусственное получение. Например, часовая промышленность или приборостроение не могли бы развиваться, если бы не была создана промышленность синтеза рубинов. Сейчас успешно расширяется производство синтетического пьезокварца, который значительно дешевле природного. В мировой практике имеется опыт синтеза слюды для электро- и радиотехники, оптического кальцита и других минералов. В дальнейшем, бесспорно, будут получены алмазы, не уступающие по размерам и качеству естественным.
В будущем многие природные минералы, в первую очередь слюды — мусковит и флогопит, оптический кальцит, специальные виды асбестов и другие, будут заменены синтетическими. Резко возрастет количество синтезированных минералов, находящих применение в народном хозяйстве. Как в сельском хозяйстве от сбора диких плодов и охоты человечество в свое время перешло к земледелию и животноводству, так и в будущем промышленность перейдет от сбора, добычи отдельных минералов, встречающихся в природе, к синтезу их в заводских условиях.
У минералогии — главнейшей области знаний о минеральных составных частях земной коры — большое будущее, и минералоги должны упорно искать новые пути развития своей науки.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Когда содрогается земля и рушатся стены домов, извергается пламя и разыгрываются трагедии Помпеи; когда промышленность переходит на голодный паек и перед государством встает тягостная проблема геологического сырья, — встревоженные глаза людей с вопросом и надеждой обращаются к геологам: почему? где? когда? И геологи отвечают, ищут, нередко даже с большим успехом. Однако часто они не знают, что ответить и далеко не всегда их поискам сопутствует удача. Они еще не владеют методами точного прогноза: где и что лежит на глубине. Им не хватает для этого многих фактических данных, приобретение которых обходится очень дорого. Но в особенности им не хватает точной теории, а чтобы создать ее, нужно сил и средств не меньше, если не больше, чем для отыскания сырья. А их пока еще прилагают намного меньше.
Что дороже: теория или практика?
Для нас сегодня показалось бы странным, если бы широкий интерес, скажем, к ядерной физике был вызван лишь ее практическими успехами в применении ядерной энергии. Однако нам не кажется странным, что сейчас геология привлекает к себе широкое внимание главным образом своими открытиями подземных кладов.
И литераторы, и ученые обращаются в своих статьях и выступлениях к успехам в поисках полезных ископаемых. Не всегда, но часто — слишком часто.
Слов нет, богатства недр — материальный источник общего благополучия людей. Но как-то забывается о том, что люди живут на Земле и они должны знать: что она такое и как она обойдется со своими жителями завтра.
Упования на медлительность геологических событий не всегда оправдываются, даже когда они касаются образования границ океанов и архипелагов. Легенда об Атлантиде имеет свои резоны. Ни одна специально исследованная точка земной поверхности не оказалась неподвижной. Все они с заметной скоростью перемещаются вверх, вниз, в стороны.
На любой вопрос не ответить исчерпывающе точно, если не знать развития всего организма планеты. Нужна подробно разработанная теория этого развития, — а ее-то как раз и нет.
А они готовятся. И они, конечно, будут. И это в значительной мере связано с перспективой взаимной дружбы геологических и физических наук.
Стихия в упаковке теории
Может показаться, что геология давно уже живет в тесном контакте с физикой. Есть даже особая наука — геофизика со своей мощной технической базой и сильным аналитическим аппаратом. В лабораториях геологов — научные приборы и установки, свойственные современным физическим и химическим институтам: рентгеновские аппараты и генераторы нейтронов, масспектрографы и радиоспектрометры и многое другое. Весь арсенал новейших физических методов исследования, так или иначе, находит себе применение при изучении вещества Земли. И все-таки этого еще мало для тесного взаимодействия двух наук.
Исследуя вещество Земли и ее поля — гравитационные, магнитные, электрические, поля упругих сейсмических напряжений, — геофизикам удается видеть невидимое, находить то, что скрыто в толще коры, изучать даже ядро планеты, находящееся на тысячекилометровых глубинах. Но от геофизических карт и профилей еще далеко до геологической картины глубин Земли: как далеко от неясных ночных силуэтов — до сверкающих жизнью и красками дневных видений природы. В ночных же силуэтах — это легко себе представить — можно увидеть совсем разные картины. Так оно нередко и бывает: геологи и геофизики часто толкуют геофизические данные и так и эдак — многозначно и неопределенно.
Причина ясна: толкования воздвигаются на слабом фундаменте аналогий и некоторых основ общей теории Земли. А эти основы, увы, жидковаты: еще мало развито учение о химии и, особенно, физике геологических процессов, вообще еще нет геофизики как полнокровной науки о физике Земли — физике ее энергии, вещества, макро- и микрополей, структур и процессов. Ведь современная геофизика — это не полная и единая физическая наука о Земле, а лишь один из ее разделов.
Еще только начинают проникать в геофизику исторические проблемы: например, палеомагнетизм — изучение того, как в течение тысяч лет менялись место и, вероятно, характер магнитных полюсов Земли и как это сказывалось на некоторых важных свойствах геологических толщ. Едва лишь начали как следует развертываться геолого-исторические исследования, которые используют продукты распада радиоактивных элементов, содержащихся в горных породах и рудах. Радиоактивные метки позволяют нарисовать более точную геохронологическую карту планеты.
Кто встает из кресла?
Геологический анализ раскрывает нам события в жизни планеты как нечто комплексное, лежащее на скрещении многих законов. Без этого реальность непостижима, ибо простота реальности всегда бесконечно сложна.
Но чтобы представить объект геологический как объект физический, мы должны расчленить эту реальность на составляющие ее физические элементы и показать их отношения между собой. Для этого нужно не только упростить объект, но и преобразовать его в некие модели, которые соответствуют поставленной цели, и выбрать из них самую лучшую. Дело происходит как на конкурсе парикмахеров: в кресло садится дама, а после того, как мастер над ней поработал, из кресла поднимается уже образец моды.
Создать геологическую модель, пригодную для физического анализа, не так-то просто. Это, пожалуй, одно из самых каверзных препятствий в дружбе геологии и физики. Иногда получается так, как у того естествоиспытателя, который, желая узнать анатомию лягушки, пропустил ее через мясорубку. Произведя моделирование неправильно, мы еще тем самым не лишаемся возможности исследовать эту модель дальше. Наоборот, можно с успехом вложить ее в машину физико-математического анализа и, прокрутив по всем правилам, получить вполне наукообразный результат. Однако он будет иметь слабое отношение к реальной геологической действительности.
Поэтому геологи прилагают сейчас серьезные усилия для создания теории моделирования. Их затруднения легко понять, ведь путь поиска им перекрывают требования одновременного и строгого физического и математического подобия и — подобия геологического, без которого все хлопоты напрасны. Надо, чтобы и волки физико-математического анализа были сыты, и овцы геологической специфики остались целы!
Но, допустим, модель создана — и даже правильно. И тут возникает множество неприятностей. Некоторые из тех разделов физики, которые нужны для геологов сегодня, еще недостаточно разработаны с чисто физической стороны. Это и теория диффузии сквозь капиллярно-пористые среды, и теория энергомассопереноса в тех же средах, и эволюция теплового поля, связанного с развитием в земной коре магматических превращений вещества, и многое другое.
А тут еще вторая загвоздка — коэффициенты. Чтобы от общего анализа перейти к расчету конкретного случая, нужно ввести в формулу коэффициенты диффузии, теплопроводности, проницаемости и множество других, причем таких, которые действуют именно в данных условиях. Но многих из них взять негде — их нет, они не выведены. В толстых физических справочниках — коэффициенты в основном для веществ и материалов, с которыми имеет дело техника и почти не встречается геология, и для низких температур и давлений. Поэтому геологи часто вынуждены стоять у величественных памятников из отличных формул, с благоговением взирая на них и будучи не в состоянии оживить их магической силой коэффициентов.
О ручейках и научной жажде
Современной геологии приходится стоять у истоков некоторых физических проблем, и она тщетно пытается порой почерпнуть из слабых ручейков начинающегося знания необходимую для нее живую воду физических истин. Впрочем, это вполне естественно. Физика не может развиваться в отрыве от реальных фактов, а факты, которыми она питается, отражают, прежде всего, самые общие стороны действительности или же — потребности техники. Между тем у естественных наук есть к физике свои запросы. И к химии — тоже.
И потому сегодня в геологических институтах, отделах и лабораториях решается множество собственно физических и собственно химических задач. Над ними трудятся и переквалифицировавшиеся геологи, и пришедшие им на помощь профессиональные физики и химики. В этом — знамение времени.
Дальнейшее развитие физики и химии как фундаментальных наук должно протекать не только в атмосфере собственных общих проблем или проблем техники, но и в атмосфере биологии, геологии, космологии, без чего общее полотно науки не будет, ни сплошным, ни прочным.
Немало проблем естественные науки могут решить только в тесном единстве. Например, исследовать, как длительные отрезки времени, и крупные массы вещества влияют на течение физических и химических процессов. На отрезках житейского времени и времени геологического эти процессы, вероятно, во многом различаются — точно так же, как и групповое взаимодействие разных факторов при малых и очень крупных масштабах развивающейся системы. Земля — единственная пока экспериментальная база науки, которая позволяет в самом детальном виде изучать физическую роль масштаба времени и масс.
Геология нуждается в теории, которая раскрывала бы полупроводниковые свойства больших геологических масс, находящихся в переменных тепловых полях и полях переменных механических напряжений.
Во всех подобных случаях геология выступает не просто как потребитель достижений физики. Она становится одним из генераторов этих достижений, необходимым звеном в общей цепи теоретического знания.
Применение физики в геофизических исследованиях скважин. Выполнили студентки 1 курса, группы РН-14: Лоушкина Полина Андреевна.
Геофизические исследования водонагнетательных скважин проводятся с целью решения следующих задач нефтепромысловой геологии: -определения профиля приемистости перфорированных пластов; -обоснования технического состояния скважины: целостность обсадной колонны НКТ, герметичность затрубного пространства, состояние забоя; -исследования для целей капитального ремонта -исследования при вводе скважины в эксплуатацию или при переходе на другой объект нагнетания; работы с опробователями пластов на трубах.
Состав комплекса геофизических исследований в зависимости от категории скважины, условий проведения измерений и решаемых задач регламентируется настоящим руководством. При необходимости решения нескольких задач в одной скважине перечень необходимых геофизических исследований представляет собой комбинацию из комплексов, применение которых рекомендуется настоящим руководством для решения каждой из поставленных задач. Методы исследований, применение которых необходимо для решения конкретных задач, подразделяются на основные и дополнительные. Эффективность и целесообразность применения дополнительных методов для каждого района должны быть установлены путем проведения специальных опытно-методических работ. Комплексы методов могут уточняться в зависимости от конкретных геолого-технических условий, наличия аппаратуры и особенностей разработки отдельных нефтяных месторождений, а также поставленных задач по "взаимно согласованному плану между геофизической и промыслово-геологической службами.
Промыслово-геофизические исследования в скважинах проводятся согласно заявке заказчика. Порядок приема и выполнения заявок должен соответствовать "Основным условиям производства промыслово-геофизических и прострелочно-взрывных работ в нефтяных скважинах" РД 39-4-784-82 (Уфа. 1982). Готовность скважин к промыслово-геофизическим исследованиям согласно требованиям разделов 4 и 12 "Правил безопасности в нефтегазодобывающей промышленности", а также настоящего документа оформляется актом. За подготовку скважины и достоверность указанных в заявке сведений о техническом состоянии скважины, расходе жидкости, давлении на устье отвечает заказчик. Геофизические исследования, не предусмотренные настоящим документом,проводятся по специальному плану, составленному подрядчиком и заказчиком, в котором определяется необходимое оборудование, участие бригады ПРС и КРС в процессе проведения исследований и комплекс измерений.
В начале 20-х годов XX в. еще не использовались подавляющее большинство фундаментальных представлений о физике и механике нефтяных пластов и процессах извлечения из них нефти и газа. При этом основной закон фильтрации был открыт французским инженером Анри Дарси еще в 1856 г. при изучении движения воды в фильтрах водоочистных сооружений. Как оказалось впоследствии, уравнения установившейся и неустановившейся фильтрации нефти аналогичны уравнениям математической физики Лапласа и Фурье, открытым в начале XIX в. Однако при разработке нефтяных месторождений эти уравнения стали использовать только в 30-х гг. XX в.
Как уже отмечалось выше, наука (пока мы выявили три ее составляющие) о разработке нефтяных и газовых месторождений развивалась как теория и как практика. Практика, следует отметить, направляла своими данными развитие теоретической науки. Наука о разработке нефтяных и газовых месторождений становилась как теоретическая и практическая наука. Вклад в практику разработки вносили доклады и работы по анализу разработки разрабатываемых нефтяных месторождений. Во всех докладах были охарактеризованы особенности разработки нефтяных месторождений в условиях ярко выраженного водонапорного режима. Особое внимание уделялось установлению областей питания и выходов нефтеносных пластов, что вполне соответствовало развитию передовых идей, впервые сформулированных в 20-х годах грозненскими геологами во главе с Н.Т.Линдтропом .
Ч.Слихтер, Ф.Форхгеймер и Л.С.Лейбензон считали, что при установившемся притоке жидкости из пласта к скважине эта скважина имеет в пласте строго определенный радиус влияния. В области пласта за пределами этого радиуса жидкость остается неподвижной. Получается явное противоречие: не может быть установившегося притока жидкости к скважине и установившегося потока в области влияния, если через границу области влияния жидкость в нее не притекает. По Слихтеру , Форхгеймеру и Лейбензону получалось, что две скважины в одном и том же пласте, которые устойчиво работают в условиях жесткого водонапорного режима, друг на друга совсем не влияют, если они удалены друг от друга на расстояние двойного радиуса влияния.
Забегая вперед, лишь скажу, что развитие теоретических основ разработки, в частности основ разработки при упруговодонапорном режиме дали в последующем почву для развития искусственных методов воздействия на залежь нефти.Развитие теоретических и практических основ разработки при водонапорном режиме уже было дано, как отмечалось выше, грозненскими геологами и профессором В.Н.Щелкачевым.
Читайте также: