Как в СССР искали нефтяные месторождения и как их ищут сегодня

В 2024 году российской промышленной нефтедобыче исполняется 160 лет: в 1864 году на реке Кудако на Кубани пробурили первую эксплуатационную скважину промышленным способом. С тех пор на территории России открыли более 3300 месторождений: одно из недавних — месторождение в Оренбургской области, открытое в 2023 году специалистами «Газпром нефти».

Три повода бурить

Даже сочетание всех трех признаков не гарантия того, что на территории имеются залежи. Чтобы понять, есть ли под землей нефть, геологи занимаются разведкой. В 1940–1950-е применяли структурное бурение.

— Специалисты бурили неглубокие скважины — по 150–300 метров — и изучали структуру геологических пластов, — рассказывает проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле, директор Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета Данис Нургалиев. — Отмечали глубину залегания слоев и их тип, строили карты. Находили антиклинальную складку — купол, образованный горными породами с непроницаемым слоем — покрышкой, — и делали заключение: «Здесь может быть нефть — давайте пробурим и проверим!»

Разведка шла небыстро, обходилась дорого и не гарантировала успеха.

— Посмотрите на современные карты крупнейшего в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции Ромашкинского месторождения и увидите: пробурить скважину и получить приток нефти можно было буквально в любом месте, настолько оно обширное, богатое и продуктивное, — продолжает Данис Нургалиев. — Однако на протяжении десятка лет его не могли обнаружить, несмотря на активные изыскания.

Через сети — к беспроводным датчикам

К 1950–1960-м стало ясно, что в СССР есть несколько больших нефтегазоносных провинций: в Западной Сибири, Азербайджане, Башкирии, Татарстане, на Каспии. Как изучить территории, площадь которых могла исчисляться миллионами километров? Специалисты искали более быстрый, простой и эффективный способ на замену структурному бурению — и стали применять для поиска нефти сейсмику.

— Изначально сейсмическую разведку проводили так: расчищали участок (например, вырубали просеку), раскладывали на земле сейсмическую косу — длинный провод с подключенными к нему датчиками, — описывает Данис Нургалиев. — Датчики втыкали в землю на небольшую глубину. С одной стороны косы бурили неглубокую скважину и закладывали туда небольшой взрывной заряд, который детонировали. Вокруг скважины в породах распространялись упругие волны, которые регистрировались датчиками. Потом косу и датчики снимали, переносили на новое место и повторяли процесс. Представьте, что вы стоите в темной комнате и включаете маленькую лампу: вокруг сразу появляются очертания окружающих предметов. Так и сейсмика «высвечивает» структуру недр больших территорий.

Сегодня технологию сейсмики усовершенствовали. Появились специальные виброустановки, распространяющие волны с поверхности земли в глубину, и виброустройства, которые можно опустить в скважину. Косы и паутины проводов заменили беспроводным оборудованием, а технику сделали компактнее — это позволяет свести вырубку деревьев к минимуму. Современная сейсморазведка приносит огромные массивы данных, которые геологи обрабатывают с использованием искусственного интеллекта — обучаемых нейросетей. Вместо плоских карт составляют 3D-модели недр и создают цифровые двойники месторождений.

Новая жизнь старых технологий

Сейсмика быстро стала основным способом поиска нефти, но она никогда не была единственным. С конца 1950-х в арсенал советских геологов вошла гравитационная разведка — она основана на зависимости локальных значений силы тяжести (гравитации) на поверхности земли на конкретных территориях от плотности горных пород. Пористые породы, насыщенные нефтью, по плотности уступают малопористым породам и породам, насыщенным водой. Поэтому над месторождениями возникают зоны аномально низкой гравитации — их можно обнаружить специальным прибором гравиметром с поверхности земли или изнутри скважины.

Близкая родственница гравитационной разведки — магнитная. Она выявляет искажения в магнитном поле Земли — их также могут вызывать залежи углеводородов за счет изменения магнитных свойств горных пород. Все эти методы дополняли спутниковой и аэрофотосъемкой: по снимкам выявляли особенности рельефа и прогнозировали, где могут скрываться ловушки с нефтью.

Сегодня получать спутниковые снимки стало проще, аэрофотосъемку можно проводить дистанционно и обрабатывать отснятое нейросетями, а магнитные датчики можно запустить в воздух или даже космос. Современные разработки ученых позволяют «оживить» старые методы геологоразведки, которые ранее считали неэффективными. Например, геохимический.

Какими бы продвинутыми ни были современные технологии, без человеческой смекалки в геологоразведке не обойтись. Сегодня специалист объединяет в себе математика, физика, программиста, оператора умных машин, юриста, предпринимателя и даже специалиста по топонимике — науке о географических названиях.

— У нас был случай, — вспоминает эксперт. — Мы искали нефтяное месторождение, и в какой-то момент один из моих коллег обратил внимание, что на территории, где мы работаем, есть деревня Черный Ключ. Расспросил местных, откуда такое интересное название. Выяснилось, что давным-давно здесь нефть выходила на поверхность. Мы нашли следы этих выходов — и, по сути, открыли месторождение! Искусственный интеллект не догадался бы.