А. А. Молчанов Санкт-Петербург


З. ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН



страница14/33
Дата26.10.2016
Размер3.24 Mb.
ТипОтчет
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   33

З. ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН


На сегодняшний день единственными способами уверенной оперативной корректировки траектории стволов ГС является применение специальных комплексов геолого-технологических исследований (ГТИ) в процессе бурения горизонтальных скважин.

3.1.Особенности проведения геолого-технологических исследований в процессе бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин


Основными особенностями проведения ГТИ горизонтальных скважин являются следующие:

1. Изменение приоритетов решения задач ГТИ в сторону тех методов и приемов, которые позволяют оперативно корректировать траекторию ствола горизонтальной скважины.

2. В связи с необходимостью решения группы задач по пункту 1 в оперативном режиме для их успешного решения необходимо применение современных бортовых вычислительных средств и соответствующего программно-методического обеспечения.

3. Среди методов и приемов ГТИ ГС предпочтение должно быть отдано методам и приемам, информация от которых достигает наземных приемников информации в кратчайшее время, что позволяет поднять оперативность принимаемых решений. Примеров применения ГТИ при бурении ГС в отечественной практике не очень много, однако, попытаемся показать их особенности и возможности на практическом материале.

В 1992 г. детальные геолого-технологические исследования были проведены научно-производственной фирмой (НПФ) «ГЕОФИЗИКА» (Бывший институт ВНИИНПГ, г. Уфа) при бурении двух горизонтальных скважин №4491 и №4493 на Татышлинской площади в Башкирии. Материалы ГТИ по этим скважинам и описание результатов были любезно предоставлены Муравьевым П.П. (НПФ «Геофизика»).

ГТИ проводились в интервале 1310-1758 м (рис. 3.1, скв.№ 4491) и в интервале 1009-1815,4 м (рис. 3.2, скв. №4493) с интервалом исследования горизонтальных участков 591 и 295 м соответственно. Продуктивный нефтеносный пласт приурочен к верхней части турнейского яруса и представлен нефтегазонасыщенными известняками толщиной 30-50 м. Преобладающий тип коллектора — трещинно-поровый. Продуктивный пласт перекрывается угленосной толщей (от 40 до 120 м), представленной переслаиванием аргиллитов, песчаников и алевролитов.

Проектами на строительство скважин предусматривалось бурение горизонтальных участков стволов длиной 300 м с общим отходом от вертикали на 600 м. Спуск технической колонны предусматривался после прохождения угленосною, толщи и вскрытия кровли продуктивного пласта.

ВНБК предусматривались калибраторы, центраторы, телесистема СТЗ-185 и УБТ. При бурении под кондуктор (0-250 м) предусматривалось использование бурового раствора плотностью 1,16-l,18 г/см3 условной вязкостью 30-35 с и водоотдачей 10 см3/мин.

При бурении под техническую колонну (250-1426 м ) предполагалось использование технической воды с последующей добавкой бентонита, химобработкой ПАА и КМЦ с плотностью 1,20,02 г/см3.

Горизонтальный участок продуктивного пласта предусматривалось вскрывать на растворе с плотностью 1,08-1,1 г/см3 и водоотдачей не более 6 см3/мин.

Прорывка при бурении под кондуктор и техническую колонну -двумя насосами У8-6М с давлением 125 кгс/см2 и расходом 45 л/с. При бурении горизонтального участка скважины расход раствора -24-26 л/с при давлении 190 кгс/см2.

При проведения ГТИ проводились следующие виды исследований: газовый каротаж с использованием хроматографа ХГ-1Г, механический каротаж, отбор проб шлама через 1 м проходки и детальный его анализ, периодическое измерение параметров бурового раствора (уд. вес, вязкость, водоотдача), объем бурового раствора в приемных емкостях, давление сурового раствора на входе, вес бурильной колонны на крюке. Оперативные геологические исследования проводились в интервалах; 1310-1758 м (скв. № 4491) и 1010-1815 м (скв.№ 4493). Для проведения исследований использовался обязательный комплект геологических приборов: реакционные сита, бинокулярный микроскоп МБС-9, люминоскоп, кальциметр. Плотномер, весы торсионные. Для выделения границы подошва окского надгоризонта - кровля тульского горизонта проводился анализ проб шлама на ЗПР-спектрометре. Момент вскрытия карбонатов тульского горизонта отмечался резким (в 5-10 раз) повышением в образцах пород концентрации ионов двухвалентного марганца.

Размер частиц шлама основной породы при разбуривании пород окского горизонта и тульского горизонта составлял 2-5 мм. Для исследования отбирался шлам с размерами частиц 3,0 мм. Анализ шлама проводился по методикам, изложенным в РД 39-0147716-102-87 «Геолого-технологические исследования в процессе бурения».

Определение момента вскрытия терригенной толщи угленосной свиты фиксировалось по возрастанию суммарного газосодержания с 0,5% до 1,0%, изменений относительного состава газа (содержание метана возросло в 5-7 раз), увеличение скорости проходки, уменьшению плотности пород и изменением литологического состава пород.

При определении кровли тульского горизонта и угленосной свиты обнаружилось несовпадение прогнозных (по геолого-технологическому наряду) и фактических отметок. Фактические отметки на 50-60 м оказались выше прогнозных. Своевременное выделение стратиграфических границ позволило внести коррективы в проектную траекторию и технологию проводки скважины.

Онтологическое расчленение пород, угленосной свиты было затруднено ввиду частого переслаивания аргиллита, алевролита и прослоев песчаника. При разбуривании угленосной свиты наблюдался выход шлама различного размера и состава. Прослои песчаника отмечались появлением в пробах шлама небольшого количества (до 10%) шламинок песчаника. В шламе преобладал аргиллит, что было обусловлено его обваливанием со стенок скважины. В интервале угленосная свита - кровля турнея осуществлялся наибольший набор кривизны ствола скважины.

Момент входа в карбонатные породы кровли турне некого яруса отмечался сменой литологического и минерального состава пород (наличие в пробах шлама известняка, резкое возрастание карбонатности и резкое падение механической скорости проходки).

Проведение геолого-технологических исследований в отложениях турнейского яруса с получением достоверной информации представляло наиболее сложную проблему. Это было вызвано трудностью решаемой задачи (проводка ствола скважины в пределах продуктивной части коллектора). Коллектор, приуроченный к известнякам турнейского яруса, характеризуется одинаковым литологическим составом по вертикали с незначительным различием в минеральном составе. По размеру коллектора встречаются пропластки более уплотненных пород с ухудшенными коллекторскими свойствами. В кровле и подошве коллектора находятся прослои крепких, частично окремненных известняков. Преобладающий тип коллектора - трещинно-поровый. Анализ результатов ГТИ при разбуривании турнейских отложений показал, что наиболее информативными в этом интервале являются данные газового каротажа и ЗПР-спектроскопии. Вскрытие продуктивной части коллектора сопровождается резким изменением относительного состава газа. Так, содержание метана увеличивается с 5-10% до 40-60% (рис.3.1). Резко меняется характер ЭПР-спектров пород и возрастает концентрация ионов Мn (рис. 3.2). По технологическим параметрам (механическая скорость бурения и нагрузка на долото) проводить контроль за положением долота в пласте не представляется возможным ввиду их низкой информативности.

Для проводки ствола скважины на горизонтальном участке в продуктивной части коллектора наиболее интересные результаты получены с использованием метода ЗПР-спектроскопии горных пород по шламу, из полученных ЭПР-спектров пород различных интервалов коллектора видно, что характер ЭПР-спектра пород кровли коллектора резко отличается от ЭПР-спектра пород, залегающих ниже. ЗПР-спектры пород кровли коллек­тора характеризуются несимметричностью спектра относительно горизон­тальной оси и его смешением от нулевой линии, что вызвано специфи­ческими условиями осадконакопления и наличием в породе примесей оки­слов железа и кремния. Данные ЛБА шлама и керна показали, что люми­несценция пород окского надгоризонта и тульского горизонта составля­ет 2-3 балла, цвет вытяжки - беловато-желтый. Тип битума - МБА. В терригенной части разреза интенсивность люминесценции также 2-3 балла Цвет вытяжки от беловато-желтого до светло-коричневого. Тип битума -МБА и МСБА. В продуктивных отложениях интенсивность люминесценции по­вышается до 4 баллов. Цвет вытяжки - преимущественно желтый. Тип би­тума - МСБА.

Измерение технологических параметров: веса инструмента на крюке, давление бурового раствора, механическая скорость бурения, объема бурового раствора в приемном амбаре производилось, главным образом, с целью своевременной выдачи рекомендаций о подъеме инструмента в связи с износом долота. Анализ информативности данных параметров по­казал, что наиболее информативным является механическая скорость бу­рения при выделении терригенных угленосных отложений и определении момента вскрытия кровли продуктивного пласта. При проводке горизон­тальных участков скважин информативность механического каротажа рез­ко падает.

Анализ полученных результатов ГТИ при проводке скв. №4491, 4493 Татышлинской площади показывает достаточно высокую эффективность геолого-технологических исследований. Постоянный оперативный геологический контроль позволил своевременно выявить несоответствие проектного разреза (ГТН) фактическому и внести соответствующие коррективы в траекторию и технологию проводки скважины. Несоответствие выражалось в несовпадении прогнозных и фактических отметок кровли угленосной свиты и кровли продуктивного пласта. Фактические отметки на 50-60 м оказались выше прогнозных.

Обе скважины были пробурены до проектных отметок без аварий и осложнений. Горизонтальный участок в скв. №4491 был в средней части продуктивного пласта, о в скв. №4493 - в верхней части ближе к кровле. Геологическое задание по скв. №4491 и №4493 было выполнено.

Результаты ОМП, выполненные на скважинах, показали, что наибо­лее информативными из методов ГТ1Л являются методы анализа шлама и газовый каротаж. При отборе и анализе шлама квалифицированными спе­циалистами гарантировано получение ценной оперативной геологической информации. Интервал отбора проб шлама не должен превышать 3-5 м, а при вскрытии продуктивного пласта - 1-2 м.

Газовый каротаж позволяет уверенно отмечать момент вскрытия кровли коллектора и в комплексе ее шламокоротажом контролировать по­ложение долота при прохождении горизонтального участка.

Для эффективного применения методов ГТН при бурении полого-наклонных и горизонтальных скважин в различных геолого-технических условиях необходимо разработать технологию проведения геолого-технологических исследовании на основе проведения специальных научно-исследовательских работ и промысловых испытания.

Технология должна включать в себя принципиально новые методики проведения газового каротажа, оперативного исследования шлама, кер­на, бурового раствора с использованием новейшей аппаратуры с автома­тической обработкой информации.

Технология должна предусматривать контроль по данным ГТИ про­цесса испытания пластов и проведения ГИС, а также методы предупреж­дения осложнений и аварий применительно к горизонтальным скважинам.

Если в карбонатном разрезе горизонтальная часть ствола скважины плохо расчленяется по механическому каротажу и для повышения эффек­тивности расчленения тpeбvютcя иные подходы, например, непрерывное вычисление комплексных параметров буримости, физико-механических свойств горных пород и т.п., то в терригенном разрезе Западной Сиби­ри горизонтальная часть ствола хорошо расчленяется по данным деталь­ного механического каротажа (ДМК).

Наибольший интерес при исследовании ГС представляют новые мето­ды ГТИ, в частности, методы раннего обнаружения газопроявлений.

Во ВНИГИК НПГП «ГЕРС» совместно с ЦГЭ создан прибор раннего об­наружения и локализации объектов газопроявлений - «ПРОЛОГ» [77], опробование которого показало, что выходная информация «ПРОЛОГ» при­вязана к долоту, а скорость передачи информации около 1000 м/с поз­воляет резко сократить время от получения информации до принятия решения о корректировке траектории ствола ГС по сравнению с данными газового каротажа (рис.3.3 ).

Если ствол ГС проходит по нефтенасыщенной части пласта, сигнал от «ПРОЛОГ», характеризующий наличие газа, должен держаться на до­вольно высоком уровне, его снижение будет отражать факт прекращения поступления нефтегазовой смеси в ствол скважины, что связано с вы­ходом долота из нефтенасыщенной части пласта (вход в плотный пропласток, уход ниже ВНК и т.п.).

За рубежом в 1991 г. фирмой «Анадрилл Шлюмберже» опубликованы результаты испытаний метода раннего обнаружения газопроявлении под названием «КИКАЛЕРТ» [107], физические принципы работы которого мало отличаются от работы прибора ПРОЛОГ.

На рис. 3.4 показана принципиальная схема реализации метода КИКАЛЕРТ, на рис.3.5 — сравнение трех различных методов раннего обнаружения газопроявлений и пример диаграммы КИКАЛЕРТ по одной из скважин Мексиканского залива [107].

Известно применение газового каротажа в составе комплексных систем ГТИ фирмы «Геосервис» для слежения за бурением горизонтальной части ствола [103]. Значительно более надежные результаты дает при­менение акустической аппаратуры для определения объемной газонасыщен­ности промывочной жидкости, но входе в скважину и на выходе из нее, разработанной Харьковским авиационным институтом по техническому заданию ВНИГИК [82]. Данная ап­паратура позволяет производить количественное определение остаточной газонасыщенности флюида пласта [38], что в ряде случаев позволяет однозначно определить продуктивность разреза. На рис. 3.6 показан пример выделения продуктивных интервалов с помощью акустической ап­паратуры определения объемной газонасыщенности ПЖ [82], из которо­го видно четкое выделение продуктивных интервалов в сопоставлении с механической скоростью и данными ГИС.

Очень ценную информацию при бурении ГС может дать виброакустический каротаж, проводимый с помощью аппаратуры ИРД [37, 42]. При скорости распространения виброакустического сигнала по телу буриль­ной трубы около 5000 м/с этот метод фиксирует мгновенные изменения свойств горных пород под долотом, поэтому виброакустический каротаж (ВАК) может стать одним из основных в комплексе ГТИ при выявлении неоднородностей и корректировке траектории ствола ГС при ее выходе за пределы продуктивной зоны пласта.

На рис. 3.7 показаны примеры выделения коллекторов и литологического расчленения разреза по механической скорости бурения и параметрам ВАК, а также номограмма для выделения пластов-коллекторов по ВАК. Из данного примера следует, что в терригенном разрезе ре­зультаты ВАК могут расчленять разрез в реальном времени (с помощью бортовых вычислительных средств) не хуже данных стандартного каро­тажа и, следовательно, должны быть включены в основной комплекс ме­тодов ГТИ, рекомендуемый для исследования горизонтальных скважин.

Дополнительно следует отметить и тот факт, что данные ВАК являются основой для определения целого ряда петрофизически обоснованных параметров [38], что иллюстрируется примером, показанном на рис. 3.6.

В целом же возможности ГТИ при исследовании горизонтальных сква­жин могут быть реализованы в полной море применением комплексных систем для исследования и контроля процесса бурения горизонтальных скважин на всех этапах их строительства, таких как комплексная сис­тема фирмы «Анадрилл флюмберже» [35] или комплексная система СГТ-К «Разрез-2», выпускаемая ЗАО НПК «Геоэлектроника сервис» [74].




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   33


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал