Электроразведка и каратаж в МГРИ

Сложилось так, что на протяжении нескольких десятилетий среди основных направлений исследовательской работы на факультете были работы в области электрических методов разведки и каротажа. Причина заключается в том, что основатели геофизической школы МГРИ, в первую очередь А.И.Заборовский и Л.М.Альпин наиболее интенсивно и плодотворно работали именно в этой области. Естественно, их ученики продолжили дело своих учителей.
Эти исследования, проводившиеся непосредственно во МГРИ или сотрудниками института в родственных организациях, несколько условно, можно отнести к трем периодам. Первый продолжался около двадцати лет, начиная с середины 30-х до середины 50-х годов, и связан, в основном, с развитием методов постоянного тока. Второй – охватывает период с середины 50-х годов и до начала 90-х. Он посвящен развитию методов переменного тока в гармоническом и временном режимах. Третий период относится к последнему десятилетию. Первые исследовательские работы в области электрических методов, принадлежащие сотруднику МГРИ, связаны с именем Льва Моисеевича Альпина. Молодой геофизик пришел в МГРИ в 1933 г. и одновременно начал исследовательскую деятельность по нефтяной тематике, сотрудничая с ВКГР, ГСГТ и позднее с НИИПГ-ВНИИГеофизикой. Л.М.Альпин быстро выдвинулся в число ведущих теоретиков, и уже в 1935 г. выходит в свет его первая монографическая работа «Заметки по теории электрической разведки», за которую в 1938 г. ему была присуждена степень кандидата технических наук. В 1938 г. Л.М.Альпин публикует одну из своих важнейших работ – монографию «К теории каротажа буровых скважин». В этом основополагающем труде развита теория электрического каротажа методом сопротивлений для основных моделей разреза скважин: пласта неограниченной мощности с зоной проникновения и пласта ограниченной мощности. Полученные результаты явились теоретической основой для создания метода бокового каротажного зондирования.

В 1943 г., в тяжелое военное время происходит важное событие в развитии отечественной электроразведки. Выходит в свет глубокий по содержанию и блестящий по форме труд заведующего кафедрой геофизики МГРИ, профессора А.И.Заборовского «Электроразведка». Этот учебник для ВУЗ’ов на долгие годы стал настольной книгой не только для студентов– геофизиков, но и для всех электроразведчиков нашей страны.
В 1943 г., в тяжелое военное время происходит важное событие в развитии отечественной электроразведки. Выходит в свет глубокий по содержанию и блестящий по форме труд заведующего кафедрой геофизики МГРИ, профессора А.И.Заборовского «Электроразведка». Этот учебник для ВУЗ’ов на долгие годы стал настольной книгой не только для студентов– геофизиков, но и для всех электроразведчиков нашей страны.
В 1947 г. публикуется новая важная работа Л.М.Альпина «Источники поля в электрической разведке». Здесь впервые вскрыты физические основы методов электроразведки постоянным током и изложены принципы метода поверхностных зарядов для решения прямых задач электроразведки и каротажа.
В 1950 г. выходит в свет монография Л.М.Альпина «Теория дипольных зондирований», оказавшая определяющее влияние на развитие структурной электроразведки в тот период. Потребовалось техническое перевооружение электроразведки. Сотрудниками ВНИИГеофизики - питомцами МГРИ были созданы первые генераторные группы и электроразведочные лаборатории, осуществлено опробование и внедрение метода в производство. В этой большой работе приняли участие А.М.Загармистр, А.М.Алексеев, И.М.Блох, Б.П.Ярышев. Внедрение ДЭЗ в производство существенно повысило роль электроразведки в нефтепоисковой геофизике.

В конце 40-х – начале 50-х годов Л.М.Альпин создает палеточную базу, а С.Г.Комаров - один из первых выпускников МГРИ - методику интерпретации данных БКЗ, что обеспечило условия для широкого внедрения метода в практику каротажа. Вскоре Лев Моисеевич, вместе с одним из своих ближайших учеников, тоже питомцем МГРИ А.Е.Кулинковичем, создает электроинтегратор, сыгравший огромную роль в дальнейшем развитии теории БКЗ и бокового каротажа в “докомпьютерную эпоху”. Большую работу по решению ряда задач электрического каротажа на электроинтеграторе провели в последующие годы воспитанники МГРИ Н.Н.Сохранов, М.Т. Бондаренко, В.Т.Чукин, Н.А.Савостьянов и А.С.Кашик.
В середине 50-х годов наступает новый период - на кафедре разведочной геофизики начинают активно разворачиваются работы по развитию методов электроразведки и каротажа с помощью переменных электромагнитных полей. Следует правда отметить, что первые исследования в области низкочастотных индуктивных методов были выполнены по инициативе А.И.Заборовского аспирантом Ю.В.Якубовским еще в 1945-1948 гг.
В 1954 г. Д.С.Даевым были начаты работы по развитию метода радиоволнового просвечивания. В ходе этих исследований были выполнены успешные работы на Ачисайском полиметаллическом месторождении, впервые осуществлено моделирование задач радиопросвечивания с соблюдением критериев подобия, предложены способы борьбы с помехами от искусственных проводников в выработках, способы интерпретации данных.

В 1956–1960 гг. исследовательские работы по шахтному просвечиванию продолжились под руководством А.Г.Тархова на многих рудных месторождениях страны. В работах приняли участие Н.Д.Коваленко, О.Финягин и А.Сердинов. Работы по скважинному варианту метода радиопросвечивания были начаты М.И.Плюсниным и А.Д.Петровским в 1956 г. в Кара-Тау. В дальнейшем они были перенесены в ЦНИГРИ, где под руководством А.Д.Петровского получили широкое развитие.

В 1956 г. под руководством Ю.В.Якубовского начинают проводиться постепенно расширяющиеся работы по развитию низкочастотных индуктивных методов рудной электроразведки. В них с самого начала участвуют молодые талантливые выпускники геофизического факультета А.А.Кауфман и Ф.М.Каменецкий. Первым серьезным успехом этой группы явились исследования, обобщенные в работе “О выборе оптимальной частоты в индуктивных методах электроразведки”, вышедшей в свет в 1957 г. Теоретические исследования сопровождались полевыми работами на медноколчеданных месторождениях Кавказа, Урала и Башкирии. Было установлено, что при поисках хорошо проводящих массивных руд рабочие частоты в методах гармонического поля должны составлять первые десятки - единицы герц, что существенно снижает уровень геологических помех, повышая глубинность поисковых работ. Была обоснована технология работ и способы интерпретации данных в методе незаземленной петли. По техзаданию МГРИ во ВНИИгеофизике при участии Л.З.Бобровникова и И.А.Безрука была создана низкочастотная генераторная группа ИНФАЗ-50. В дальнейшем эта аппаратура была использована для работ методом ВП.

В 1960 г. А.А.Кауфманом, Ф.М.Каменецким, В.Ф.Коваленко и Ю.В.Якубовским был предложен и позднее практически реализован индуктивный метод электроразведки, основанный на исследовании нестационарных электромагнитных полей, возбуждаемых прямоугольными импульсами тока в незаземленных контурах – метод переходных процессов (МПП). Этот метод был широко опробован на медноколчеданных и полиметаллических месторождениях СССР и в настоящее время играет важную роль в комплексных геофизических исследованиях в рудных районах в нашей стране и за пределами России.

Важным этапом в развитии методов исследования скважин с помощью переменных электромагнитных полей стали работы в области индукционного каротажа, начатые М.И.Плюсниным в 1957 г. по инициативе Л.М.Альпина и С.Г.Комарова. Была поставлена задача создать аппаратуру индукционного каротажа, обосновать выбор зондов, опробовать метод в условиях глубоких скважин. На основе этих разработок был создан первый вариант отечественной промышленной аппаратуры ИК-2, проведено его опробование, получены необходимые интерпретационные палетки. Итоги работ первого периода в области индукционного каротажа подведены в монографии М.И.Плюснина «Индукционный каротаж», опубликованной в 1968 г. Работы по развитию разных вариантов индукционного каротажа, продолжались во МГРИ и в дальнейшем в течение ряда лет. В них участвовал большой коллектив, в который входили Н.М.Афонина, В.Н.Боганик, Д.А.Малышев, Б.И.Вильге, И.А.Мараев, Л.Д.Овчининская, К.Г.Ваксман, С.М.Макагонова, В.Н.Орлов, Ю.В.Бялый и другие. Одной из последних разработок, выполненных под руководством М.И.Плюснина, явилось обоснование принципов и создание аппаратуры высокоточного каротажа магнитной восприимчивости, реализованное С.И.Билибиным.

В 1957 г. теорией индукционного каротажа начал заниматься во МГРИ А.А.Кауфман, в начале решая задачи с помощью т. н. кольцевого индукционного интегратора, а затем, после перехода в Сибирское отделение АН СССР, путем математического моделирования. Результаты работ А.А.Кауфмана в области теории индукционного каротажа, подведены в монографии «Теория индукционного каротажа», вышедшей в свет в 1965 г.

Новым этапом в исследовательских работах МГРИ по электромагнитной тематике стало создание аэроварианта метода переходных процессов (АМПП). Эту важную и сложную работу возглавил Ф.М.Каменецкий. Вместе с ним в работе участвовали П.П.Макагонов, В.М.Тимофеев, В.А.Мамаев и позднее П.В.Новиков, Л.Г.Крюкова и другие. К разработке аппаратуры АМПП были привлечены сотрудники Львовского Физико-Механического института АН УССР во главе с Л.Я.Мизюком и А.А.Вакульским. К середине 70-х годов разработка аппаратуры и методики съемок были завершены, и начались производственные работы, выполнявшиеся затем в течение ряда лет специализированной партией треста «Центргеофизика» при научном руководстве МГРИ. Основные особенности метода АМПП отражены в одноименной монографии Ф.М.Каменецкого, В.М.Тимофеева и В.А.Мамаева, изданной в 1978 г.

Начиная с 1967 г., группой в составе И.А.Доброхотовой, Е.М.Гаранского, Ю.В.Якубовского, Ю.И.Блоха, И.В.Ренарда и, позднее, С.З.Овешникова и др. развивается новое направление в применении низкочастотных индуктивных методов, связанное с поисками и изучением магнитных свойств геологических образований. Теоретически и экспериментально было показано, что при надлежащем выборе частоты из аномалий, наблюдаемых в индуктивных методах электроразведки, можно извлечь информацию не только об удельном сопротивлении образований, слагающих геоэлектрический разрез, но и об их магнитных свойствах. При совместном применении индуктивных методов и магниторазведки появляется возможность раздельно определить составляющие аномального поля, связанные с индукционной и остаточной намагниченностью, то есть реализовать комплексную магниторазведку. Работы по опробованию и внедрению данного метода при поисках и разведке месторождений железных и никелевых руд, алмазов и золота были проведены в Западной и Восточной Сибири, Якутии, на Кольском полуострове, в Архангельской и Воронежской областях, на Украине и в Казахстане. Разработанные методы интерпретации позволили по данным комплексной магниторазведки строить реальные трехмерные модели изотропных и анизотропных геологических объектов в производственных масштабах. В 1986 г. по итогам этих работ была опубликована монография «Низкочастотная индуктивная электроразведка при поисках и разведке магнитных руд». Позднее И.А.Доброхотовой были выполнены исследования в области изучения влияния магнитной восприимчивости на результаты измерений в методе магнитотеллурических зондирований. Несколько особняком стоят работы

Несколько особняком стоят работы по изучению возможности использования полей – помех техногенного происхождения в качестве источника информации об особенностях геоэлектрического разреза. Исследованию этой проблемы были посвящены исследования выполненные Б.Л.Бобровниковым и И.В.Ренардом на ряде месторождений в различных районах страны.

В середине 60-х годов под руководством Д.С.Даева на кафедре разведочной геофизики были продолжены работы по созданию высокочастотных электромагнитных методов каротажа скважин, начатые им ранее в Сибирском Отделении АН СССР. Эти работы позволили обосновать новое направление в каротаже скважин и послужили основой для многих аппаратурных разработок как в нашей стране, так и за рубежом. В работах по созданию методов высокочастотного каротажа активно участвовали многие питомцы МГРИ. Среди них С.Б.Денисов, А.Д.Каринский, Т.Р.Озолина, В.П.Рудаков, В.С.Зинченко, А.Д.Талалов, Н.М.Козак, Г.И.Златина и другие. При поддержке и участии сотрудников лаборатории промысловой геофизики ВНИИГеофизики - М.Т.Бондаренко, В.В.Лихачева, В.Т.Чукина и Н.Н.Сохранова Киевским ОКБ была разработана и выпущена первая в мире аппаратура диэлектрического каротажа АДК-1 и позднее комплексная двухзондовая аппаратура КДК. Принципы высокочастотного каротажа в последующие годы были реализованы в аппаратуре ВИКИЗ, аппаратуре каротажа в процессе бурения, аппаратуре микродиэлектрического каротажа EPT и других разработках. Метод высокочастотного каротажа был успешно использован не только в нефтепромысловой геофизике, но и при решении задач гидрогеологии (В.С.Зинченко, А.Д.Талалов) и мерзлотоведения (А.Д.Талалов, Г.И.Златина). Основные результаты работ по созданию высокочастотных методов каротажа отражены в монографиях Д.С.Даева (1974 г.) и С.Б.Денисова (1986 г.).

Начиная c 1962 г. на факультете ведутся активные исследования в области одного из важнейших методов электроразведки – метода вызванной поляризации. Эти работы связаны, в первую очередь, с созданием аппаратуры для частотного варианта метода ВП. Коллективу под руководством Л.З.Бобровникова в составе Ю.В.Аладинского, В.В.Сушкевича, В.М.Попова и других, удалось создать ряд оригинальных приборов защищенных многочисленными авторскими свидетельствами. Эти разработки обеспечили широкое внедрение частотного варианта ВП в практику геофизических работ. В.П.Мельниковым и В.А.Снегиревым были исследованы механизм и закономерности вызванной поляризации в мерзлых породах.

В первой половине 90-х годов в связи с известными процессами в геологической службе и высшей школе исследовательские работы на факультете в области электроразведки и каротажа заметно сократились, продолжаясь в сравнительно небольших объемах. В начале этого периода интересные работы по морской электроразведке на шельфе были выполнены под руководством Л.Л.Ляхова. Продолжает свои работы в области развития теории магнитотеллурического метода и технологии расчета полей в сложных средах М.Н.Юдин. Оригинальные петрофизические модели и новые способы определения параметров коллекторов на основе этих моделей разрабатывает В.Н.Орлов. Обобщил результаты своих исследований в области нестационарных полей Ф.М.Каменецкий, опубликовав в конце 90-х годов две монографии. Д.С.Даевым и А.Д.Талаловым ведутся работы по исследованию электрических свойств горных пород в широком диапазоне частот и изучению механизма и закономерностей явления частотной дисперсии. А.Д.Каринский проводит обширное теоретическое исследование поведения электромагнитных полей в анизотропных средах при различных возбудителях поля и возможности изучения параметров анизотропной среды в условиях скважины

В заключение следует отметить, что исследовательские работы, о которых шла речь выше, сопровождались подготовкой и выпуском учебников, учебных пособий и научной литературы. Наиболее известными из учебников являются “Электроразведка” для техникумов Ю.В.Якубовского и Л.Л.Ляхова, выдержавший в 60-80 гг. пять изданий и удостоенный в 1981 г. Государственной премии, учебник “Электроразведка” для ВУЗ’ов Ю.В.Якубовского, издававшийся трижды (последнее издание в соавторстве с И.В.Ренардом) и переведенный на испанский язык; учебник “Теория поля” Л.М.Альпина, впервые вышедший в 1966 г., а затем в расширенном и переработанном виде в 1985 г. под названием «Теория полей, применяемых в разведочной геофизике» в соавторстве с Д.С.Даевым и А.Д.Каринским. По результатам исследований были опубликованы десятки монографий, некоторые из которых были упомянуты выше, сотни статей в научных изданиях, многочисленные разделы в справочниках, методических руководствах и ведомственных инструкциях. Одним из важнейших результатов проводившихся исследовательских работ является подготовка научных кадров. По тематике электроразведочных и каротажных исследований было защищено 12 докторских и более 60 кандидатских диссертаций, в том числе гражданами Китая, Вьетнама, Алжира, Сирии и других стран.

(Д.С. Даев, Ю.В. Якубовский)