Введение к работе
-*
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 (ІШБС), 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 геслого-
геофизических и петрофизическтгх исследований научных скважин. 2 Теоретическое исследование влияния условий океанического бурения (качка.
течения, ветровая нагрузка) на проведение буровых работ и геофизических
исследований (ГИС) глубоководных скважин.
-
Анализ и исследование технико-технологических условий проведения ГИС глубоководных скважин
-
Выбор и обоснование методики дехннки и технологии осуществления комплекса ГИС на борту НИБС.
-
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 (ВС).
Методы решения поставленных задач заключались в анализе и обобщении отечественного и зарубежного опыта осуществления строительства глубоководных и континентальных сверхглубоких скважин, разработке и внедрении геолого-гсо^нзических 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
Концепция геофизизических исследований при ^^
проведения и тгстрофизических у<щ$вощюм бурении
Ііькшленне природы
i-vin
ОлРЄПЄЛЄННЄ НЛП[1Я-
женно-л с фор мир OR ЭН
НОГО состояния порип
ряэреэа. вскрывасчо-
го скважиной
1-9 1-VHI
Определение веяи-ін-
ны теплового плтога н
его вариации по ствя-
лу скважины
Определение прирі намагниченности го: ных пород разреэг. вскрываемого скважиной
1,2,3,5,6,8,9 ll,HI,IV.V
Определение со ста в яя
шшнх газо-фяинпнпгр
потока и его вариации
по стволу скважины
1-9 1-ІV. VIIX
Изучение вторичных
процессов в породі*
океанического дна
'-9 i-v-ii
н т
л ь н ы
и с с
о в
II и я
п р и к
А Д II
РИС 1
кристаллические горные породы Азоро-Гибралтарской зоны тектонических нарушении (Атлантический океан), репрезентативно представляющие океаническую земную кору.
Личный вклад автора в получении основных результатов состоит:
-
В выборе и постановке задач исследований, выборе путей их решения и анализе результатов.
-
В разработке концепции построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующей возможности ГИС и петрофизики при глубоководном научном бурении
-
В постановке частных математических задач, связанных с расчетом влияния волнений и течений при глубоководном бурении, их решении и анализе
-
В разработке специальных аппаратурных, методических и технико-технологических аспектов проведения ГИС и петрофизических исследований при глубоководном научном бурении.
-
В разработке автоматизированной системы научных исследований и сбора информации на борту ШІБС.
-
В реализации научных и практических разработок в проекте 16281 создания научно-исследовательского судна «Наука».
-
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
Научная новизна выполненных автором исследований заключается в следующем:
-
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.
-
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 її зарубежный опыт строительства и изучения глубоководных научных скважин.
-
Создана АСНИ на борту НИБС, учитывающая специфику океанологических работ.
-
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:
-
Концепцию построения системы проектирования исследований земной коры океанического типа, реализующую возможность ГИС и петрофизики при изучении глубоководных научных скважин.
-
Созданные научно-обоснованные методы и технологии проведения ГИС глубоководных научных скважин.
-
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 МГТУ 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-й 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: