УДК 550.832.5
В. И. Борисов, Л. К. Борисова, В. Н. Даниленко
АО НПП «ВНИИГИС», АО НПФ «ГИТАС»
Рассматриваются основные тенденции развития ядерной геофизики с точки зрения взаимодействия факторов, определяющих общие закономерности формирования и развития прикладной науки.
Механизмы развития природы, общества и мышления описываются общими законами, по которым развивается и наука, как сфера человеческой деятельности.
Закономерности развития науки проявляются как специфические тенденции: формирование парадигмы, соответствующей существующему уровню знания, возникновение и развитие противоречий с накоплением нового знания, разрешение противоречий с переходом количества в качество и отрицание отрицания при переходе к следующему циклу развития.
Главной движущей силой развития науки являются потребности общественно-исторической практики. В особенности это относится к прикладным направлениям, в том числе и к ядерной геофизике.
Формирование и развитие прикладного направления сильно зависит не только от достижений академической науки, но и от состояния производства и организации внедрения разработок. С этой точки зрения, развитие ядерной геофизики определяется достижениями академической науки, растущими потребностями промышленности в полезных ископаемых, развитием уровня производства и организации внедрения новых разработок. Требование удешевления стоимости работ за счет максимально возможного сокращения как объемов исследований, так и используемого комплекса методов, предопределяет замедление развития и переход к инволюции. Преобладание прогрессивных факторов приводит к ускорению развития, регрессивных – к замедлению и спаду. Противоречия между этими двумя группами факторов, последовательно проходящие этапы гармонии, дисгармонии, конфликта и переход к новому качеству определяет основные тенденции циклов развития ядерной геофизики.
Ядерная геофизика сформировалась как результат использования достижений ядерной физики в геологии. На начальных стадиях развития значительный прогресс обеспечили промышленное производство источников излучения, в том числе импульсных, создание новых методов, разработка их теории, методики, метрологии и аппаратуры. Разработки выполнялись крупными научно-исследовательскими центрами и НИИ, в том числе Волго-Уральским филиалом ВНИИГеофизика, созданным в г. Октябрьском. Подготовка кадров осуществлялась учебными подразделениями ядерно-геофизического профиля (Ленинградский и Свердловский горные институты, Московский геологоразведочный институт, Ленинградский университет и Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им.Губкина (МИНХиГП)). Наряду с обучением ВУЗы проводили большую научно-исследовательскую работу с участием студентов, которым прививали интерес и навыки к исследовательской работе. Опробование и внедрение разработок осуществлялось многочисленными опытно-методическими партиями и экспедициями. Общее
руководство работами и государственное финансирование осуществляло Министерство геологии СССР.
Взаимодействие всех этих элементов обеспечивало интенсивное развитие ядерной геофизики. К 70-м годам ХХ века уже насчитывалось более сотни различных радиоактивных и ядерных методов, их модификаций и вариантов (Е.М. Филиппов [1]). В том числе наиболее информативных спектрометрических. Прогрессу также способствовало быстрое развитие вычислительной техники (Р. Бейтман [2]), позволяющее при помощи ЭВМ выполнять не только сложную обработку и интерпретацию результатов измерений, но и теоретическое моделирование.
Однако уже к середине 70-х годов из-за отставания аппаратурной составляющей разработок, связанного с уровнем развития электронной промышленности, темпы развития ядерной геофизики снизились. Особенно это было заметно в отечественной геофизике. Замедление темпов роста не привело к регрессии, поскольку ситуация разрешилась с началом бурного развития цифровых технологий, позволивших перейти к созданию многоканальных цифровых приборов и осуществлять компьютерную обработку получаемых данных. Это открыло новые возможности не только интегральных, но, в первую очередь, сложных спектрометрических модификаций.
Компьютеризация ядерной геофизики, использование новых детекторов и ФЭУ, сложного программно-алгоритмического обеспечения интерпретации и т.п. при наличии квалифицированных кадров и структур, позволяющих осуществить разработку и внедрение новых
технологий, обеспечили возобновление быстрого роста эффективности геофизических исследований. Ядерная геофизика переживала расцвет своего развития.
Широкое использование компьютеризации и новых технических возможностей, создало иллюзию бесконечного устойчивого прогресса ядерной геофизики, но привело к возникновению и развитию дисбаланса между аппаратурными и методическими возможностями. Теоретико-экспериментальное направление начало отставать от аппаратурного, т.к. оно требовало значительных вложений, но не давало быстрого и, главное, гарантированного результата. «Аппаратурный перекос» привел к потере популярности теоретико-методических разработок. Работать в этом направлении стало не престижно и невыгодно. В результате новые аппаратурные разработки в большинстве своем используют старые методические и метрологические возможности, что снижает их информативность и эффективность. Таким образом, происходит усиление влияние регрессивного фактора развития и, соответственно, замедление скорости развития.
В отечественной геофизике этот период практически совпал с распадом СССР и перестройкой российской геологии по западному образцу. Произошла смена приоритетов – основной целью деятельности было провозглашено получение прибыли. Министерство геологии СССР было ликвидировано, государственное финансирование научных разработок прекращено. Практически были уничтожены рудная и угольная геофизики, обеспечившие за годы советской власти значительные запасы сырья. Произошло дробление и переход объектов полезных ископаемых в частные компании, НИИ и геофизические экспедиции были закрыты или преобразованы в акционерные общества, опытно-методические подразделения прекратили свое существование, а система специализированного геофизического образования фактически была разрушена. В настоящее время в высшей школе России полностью прекращена подготовка специалистов по ядерной геофизике, а выпускаются лишь специалисты общего профиля.
Снижение уровня подготовки специалистов в области ядерной геофизики уже сегодня начинает сказываться на эффективности геофизических исследований. Последнее время все чаще наблюдаются попытки решения геолого-геофизических задач широким комплексом косвенных методов ГИС без привлечения прямых. Например, Техническим заданием (ТЗ) на проведение геологоразведочных работ по оценке извлекаемости богатых порошковых железных руд предусмо-
трены исследования скважин методами кавернометрии, инклинометрии, АКЦ, стандартного электрокаротажа, ГК, электромагнитного, акустического, ННК и плотностного ГГК без использования прямого метода определения содержания железа общего – СНГК. Принимая во внимание тот факт, что наиболее богатыми порошковыми рудами являются окисленные и гидротизированные разности, которые плохо выявляются запланированным комплексом ГИС, отказ от применения
СНГК, хорошо зарекомендовавшего себя при исследовании аналогичных объектов региона в начале 90-х годов, красноречиво говорит об уровне квалификации готовивших ТЗ специалистов.
Таким образом, произошедшая переориентация в направлении удешевления работ за счет упрощения технологии и сокращения объема исследований усугубила замедление развития отечественной ядерной геофизики. К сожалению, движение в этом направлении продолжается, поскольку на фоне старения и оттока высококвалифицированных кадров и отсутствия притока квалифицированных молодых специалистов-ядерщиков «аппаратурный перекос» запустил процесс утраты понятийной составляющей, без которой не только невозможно создание новых методических разработок, но и «выхолащиваются» старые.
Последние годы явно обозначилась тенденция отказа от наиболее информативных, но сложных спектрометрических модификаций и возврат к интегральным.
Примером может служить выполненное одним из покупателей усовершенствование аппаратуры ОТСК-ОСЗП, разработанной ЗАО НПФ «ГИТАС» по заказу АО «Газпром» (2014 г.) на основе при-
боров КСПРК-Ш-48 и МИД-К. КСПРК-Ш-48 включает зонды СГК, 3СНГК-Ш и 2ННК. «Модернизированная» аппаратура реализует мультиметодный многозондовый нейтронный каротаж (ММНК) и представлена аппаратурной линейкой [3]:
– 3СНГК + 2ННК-Т;
– СНГК + 2ННК-Т + 2ННК-НТ;
– СНГК + 2ННК-Т + 3ННК-НТ.
Вариант 3СНГК+2ННКт фактически представляет собой КСПРК-Ш (48 мм), но без СГК и с заменой СНГК-Ш на СНГК, что приводит к потере возможности построения объемных моделей и решения задач, базирующихся на детальной регистрации низкоэнергетического спектра ГИРЗ.
Вариант СНГК + 2ННК-Т + 2ННК-НТ с заменой двух зондов СНГК на зонды ННК-НТ еще более упрощенный по сравнению с первым, так как вместо двух спектров НГК измеряется два интеграла ННК по надтепловым нейтронам. Применение комплекса ННК по тепловым и надтепловым нейтронам по сути представляет собой двухканальный вариант спектрометрии ННК, аналогичный варианту СНГК 1962 г. А. М. Блюменцева. Несомненно, спектрометрия ННК даже в таком
варианте гораздо информативнее стандартного ННК-Т или ННК-НТ. Однако, 2ННК-НТ в данном случае не дополняет, а заменяет два зонда СНГК, исключая возможность радиального зондирования прискважинной зоны по элементному составу и гамма-лучевым свойствам.
Вариант СНГК + 2ННК-Т + 3ННК-НТ несколько более сложен и информативен по сравнению с предыдущим за счет наличия дополнительного зонда ННК-НТ. Однако принципиальных положительных эффектов и этот вариант не дает, поскольку «уникальная возможность разноглубинного зондирования прискважинной зоны для определения характера радиального распределения насыщенности коллектора углеводородными флюидами» [3] основана на глубинности ННК-НТ и ННК-Т, существенно уступающей глубинности СНГК, единственный зонд которого в данном варианте не позволяет осуществлять мерения ГК в стандартном энергетическом диапазоне с фильтром низких энергий (GR) и в высокоэнергетическом диапазоне с учетом
низкоэнергетической части спектра (High Gamma Ray) и вместо СНГК – зонды интегрального НГК.
Таким образом, с сожалением можно констатировать, что в настоящее время развитие ядерной геофизики прошло свой максимум и входит в зону деградации. Насколько устойчива будет регрессия и насколько глубоким будет провал, зависит не только от новых достижений технического прогресса, но и от мировоззрения людей, определяющих приоритеты развития.
Очевидно, что в обозримом будущем потребности общества в полезных ископаемых с течением времени будут только нарастать. Не вызывает сомнения и ускорение развития промышленности,
обеспечивающее прогресс аппаратурной составляющей, но без развития образования, научно-исследовательской сферы и внедрения новых аппаратурно-методических разработок замедление развития и инволюция неизбежны.
Прогресс в аппаратурной области способен лишь на какое-то время замедлить скорость инволюции. Однако возможность развития определяют все-таки теоретико-методические исследования, поскольку аппаратура, при любой ее сложности, – это всего лишь способ получения первичной информации, содержание и качество которой для решения конкретной поставленной задачи формулирует методист. Исходя из того, что нынешняя инволюция ядерной геофизики связана с отставанием развития теории и методики, необходимо восстанавливать понятийный уровень знаний и, опираясь на пока еще не утерянные традиции, развивать понятийную область геофизики, приводя ее в соответствие с аппаратурными возможностями.
Чем скорей начнется движение в этом направлении, тем с меньшими потерями ядерная геофизика сможет преодолеть регрессивную тенденцию развития. При этом особую важность приобретает восстановление системы образования, как наиболее длительного процесса. Это связано еще и с тем, что с переходом на сложные объекты разработки идея полной автоматической обработки и интерпретации данных потерпела фиаско. Сложнейшие автоматизированные системы и программы обработки продолжают требовать участия квалифицированного интерпретатора и специальной метрологии, в то время как количество высококвалифицированных специалистов неуклонно сокращается.
Таким образом, наблюдаемые в настоящее время тенденции развития ядерной геофизики, определяемые общим законом формирования прикладной науки, указывают на усиление регрессивной составляющей, неизбежно приводящей к замедлению развития и инволюции.
ЛИТЕРАТУРА
- Филиппов Е. М. Ядерная разведка полезных ископаемых: Справочник. К.: «Наукова думка», 1978. 588 с.
- Bateman R. M. Developments in Formation Evaluation // Drilling. 1986. V. 111. P. 29.
- Развитие технологии многозондового нейтронного каротажа для исследования газонасыщенности в обсаженных скважинах. Методология и практика применения. М.–Тверь: ПолиПРЕСС, 2018. 238 с.
- Черепанов В. В., Ахмедсафин С. К., Кирсанов С. А., Егурцов С. А. и др. Применение технологий нейтронного каротажа скважин при разработке нефтегазоконденсатных месторождений, состояние и перспективы развития // Газовая промышленность. 2019. Спецвыпуск № 1 (782). С. 44–49.
- Herron M. M. Future Applications of Elemental Concentrations from Geochemical Logging // Nucl. Geophys. 1987. № 3. P. 197–212.