Геофизические методы исследования горизонтальных скважин Федоровского нефтегазового месторождения Западной Сибири

 

Глава 5. Горизонтальные скважины

 

Горизонтальными скважинами называют скважины с большим зенитным углом (обычно больше 85 градусов),пробуренные с целью увеличения нефтегазоотдачи продуктивного пласта проходки в залежи горизонтального участка ствола большой протяженности. В этом состоит их отличие от скважин с большими отходами забоя от устья, которые представляют собой наклонно-направленные скважины с большим зенитным углом, пробуренные с целью пересечения продуктивного пласта в заданной точке.

Хотя нефть и газ добывались с помощью наклонных и/или горизонтальных скважин еще с сороковых годов, до 1979 года было пробурено очень немного горизонтальных скважин. Самым обычным способом увеличения продуктивности вертикальных скважин был и продолжает оставаться гидравлический разрыв пласта. Горизонтальные скважины обеспечивают увеличение добычи по сравнению с вертикальными скважинами, в которых не было гидроразрыва пласта. Поэтому в настоящее время появились стимулы для исследования и осмысления методики выбора места заложения, методов бурения, заканчивания и испытания скважин, интенсификация притока и в целом разработки залежей с помощью наклонных и/или горизонтальных скважин. В определенных условиях это может привести к значительному увеличению годового дохода от эксплуатации скважин.

В период между 1978 и 1985 годами горизонтальное бурение применялось редко. Первые скважины были экспериментальными, дорогими и часто проводились с превышением сметы. Тем не менее, они создали основу для дальнейшего развития горизонтального бурения.

 

 

5.1 Обзор имеющихся отечественных технологий геофизических исследований бурящихся горизонтальных скважин

 

В настоящее время в отечественной практике проведения ГИС в горизонтальных скважинах используются технологии:

Проведение ГИС автономной аппаратурой, спускаемой на буровом инструменте («АМК Горизонт»-разработка ВНИИГИС, г. Октябрьский). Автономный скважинный прибор наворачивается на буровой инструмент и с его помощью доставляется в горизонтальный участок ствола скважины. По истечении заданного времени включается измерительная схема скважинного прибора.

Проведение ГИС комплексом стандартных приборов, помещаемых в электрорадиопрозрачный стеклопластиковый контейнер, спускаемый на буровом инструменте.

Данная технология («Горизонталь-1» - «Горизонталь-5» - разработка АО НПФ «Геофизика» г. Уфа) предусматривает использование каротажного кабеля с выводом его в затрубное пространство.

3.Проведение ГИС с использованием, для транспортировки на забой скважинной аппаратуры, спецкабеля. (ОАО «Татнефтегеофизика»).

Недостатки первой технологии:

-ограниченный и не достаточный комплекс исследований геофизическими методами (КС-3 зонда, ПС, ГК, НГК, Инклинометр) продуктивных горизонтов Западной Сибири. В частности, что особенно важно для расчленения терригенных отложений недостаточная информативность метода нейтронного-гамма каротажа, нестандартные размеры зондов электрического каротажа.

-Сложности при эксплуатации автономного прибора: большие габаритные размеры (длина=8м., диаметр=180мм.), большой вес (450кг.), необходимость технических средств для погрузки, перевозки, разгрузки и т.д.

-Ограниченные возможности при исследовании скважин с малым радиусом искривления и диаметром ствола скважины.

-Ограниченное время автономной работы скважинного прибора в прцессе регистрации (4-5 часов)

-При проведении спуска бурильного инструмента скважинный прибор находится снизу бурильного инструмента (возможна его поломка)

Недостатки второй технологии:

-невозможность реализации необходимого комплекса исследований из-за наличия стеклопластикового контейнера

-высокая аварийность работ, связанная с обрывами каротажного кабеля и буринструмента.

-За один спуско-подьем бурильного инструмента производится регистрация геофизических параметров от одного прибора (одного метода)

-Большие затраты времени на производство исследований - в среднем 25 часов на одну операцию, без учета аварийных ситуаций.

 

Недостатки третьей технологии:

-существующие каротажные подъемники позволяют взять на лебедку не более 2000 погонных метров спецкабеля

-максимальная достигнутая проходимость скважинной аппаратуры по горизонтальному участку ствола составляет 200 метров.

Перечисленные недостатки вышеназванных технологий являются непреодолимыми в ближайшей перспективе.

 

5.2 История развития комплекса АМАК “ОБЬ”

 

Предложения по реализации аппаратурно-методического автономного комплекса для проведения ГИС в горизонтальных скважинах АМАК “ОБЬ” появились в марте 1996 года, после технического совещания в г. Твери.

Были проанализированы: состояние геофизических исследований ГС, а также преимущества и недостатки уже существующих технологий:

Для устранения недостатков и усиления преимуществ существующих технологий был предложен аппаратурно-методический автономный комплекс АМАК “ОБЬ” и технология проведения ГИС в ГС с его помощью.

АМАК “ОБЬ” представляет собой сборку стандартных скважинных приборов, реализующих необходимый комплекс ГИС, работающих в автономном режиме. Реализация автономного режима достигается размещением в них источников питания (аккумуляторов), блоков твердотельной интегральной памяти, преобразователя питания, а также датчиков давления и температуры в составе блоков управления работой автономных приборов.

Особенностями програмно-методических средств и технологии интегрированной обработки всего комплекса измерений являются:

-выдача всей информации в функции глубины скважины в единых форматах записи;

-наличие программного обеспечения, позволяющего выдать непосредственно на скважине предварительное заключение, а также произвести свертку информации для передачи ее в обрабатывающий центр верхнего уровня.

Такова суть предлагаемой технологии АМАК “ОБЬ”, и представлены сравнительные характеристики АМАК “ОБЬ” с АМК “Горизонт” и ”Горизонталь-1” С учетом вышеизложенных предложений было сформулировано техническое задание на разработку АМАК “ОБЬ” и 11.12.96. заключен договор на поставку между ОАО ”Сургутнефтегаз” и разработчиками: ЗАО “Геоэлектроника сервис”, АО НПЦ “Тверьгеофизика”, ТОО “Луч”.

C 1997 г. в тресте СНГФ начались испытания АМАК “ОБЬ” в открытом стволе. Испытания проводились на Федоровском и Восточно-Еловом месторождениях с выталкиванием связки приборов СРК, ИК-4, ИНКЛ, ВИКИЗ, ПС из бурового инструмента циркуляцией. При испытаниях возникли следующие проблемы:

Связка скважинных приборов частично или полностью не выходила из бурового инструмента;

Отказ скважинных приборов и блоков памяти;

Расхождения по глубине между кривыми зарегистрированными АМАК “ОБЬ” и кабельным вариантом, что происходит из-за несовершенной технологии определения глубин (использование меры труб по буровому журналу и датчика глубин с талевого троса);

Расхождение данных инклинометрии АМАК “ОБЬ” с данными ИОНа и данными телесистемы “Sperry-Sun”;

Регистрируемая системой кривая ПС не пригодна для литологического расчленения разреза.

Некоторые проблемы были решены, например:

Проблема отказов скважинных приборов и блоков памяти решалась заменой и доработкой электроники модулей.

Для промера бурового инструмента стал использоваться лазерный дальномер, что позволило более точно осуществлять привязку по глубине.

Для уточнения данных инклинометрии был проведен замер связкой из двух инклинометров. Проблема невыхода скважинных приборов из бурового инструмента не решена и в результате аварийного выхода приборов из инструмента (23.10.98) комплект аппаратуры был выведен из строя.

С 04.02.98. проводились промысловые испытания АМАК “ОБЬ” в радиопрозрачном контейнере модулями: ВИКИЗ с блоком измерения дифференциальной ПС, СРК, ИНКЛ рис.6.1.

При записи в радиопрзрачном контейнере также возникла проблема литологического расчленения разреза по кривой

ПС, проблема была решена посредством доработки конструкции связки приборов. А именно: все шарнирные соединения приборной сборки и место стыковки удерживающего устройства с буровой трубой шунтируются проводящими шинами для обеспечения надежного электрического контакта и исключения возможного влияния контактных явлений.

В настоящее время работа по технологии АМАК “ОБЬ” ведется с использованием стеклопластикового контейнера.

Прикладное программное обеспечение (ПО) предназначено для поддержки полного технологического цикла проведения геофизических исследований скважин (ГИС) автономным прибором АМАК «ОБЬ» и обеспечивает:

-- тестирование отдельных модулей АМАК «ОБЬ»;

-- проведение базовых калибровок приборов с записью калибровочных данных на жесткий диск;

-- настройку модулей перед регистрацией данных ГИС;

-- считывание и контроль записанной информации;

-- формирование базового файла ВРЕМЯ и ГЛУБИНА в формате LAS по данным станции ГТИ;

-- первичное редактирование данных каротажа с привязкой к глубине по данным станции ГТИ и совмещением точек записи по глубине;

-- выдачу первичных материалов каротажа на твердую копию;

-- просмотр и редактирование материалов каротажа;

-- первичную обработку каротажных данных с вводом поправок за геолого-технические условия проведения измерений;

-- выдачу результатов обработки на твердую копию.

Прикладное ПО обеспечивает выполнение этих функций в полном объеме при проведении каротажных работ с аппаратурой радиоактивного каротажа (СРК-73Г), электромагнитного (ВИКИЗ), индукционного (ИК-4Г) и инклинометром.

С 1999 года в тресте «СНГФ» исследование бурящихся горизонтальных скважин проводится по технологии «Горизонталь-1» и аппаратурно-методическим автономным комплексом «ОБЬ»(АМАК «ОБЬ»).

По сравнению с применяемой сегодня технологией «Горизонталь 1» (спуск приборов в стеклопластиковый контейнер с выводом кабеля в затрубье через боковой переводник) технология «АМАК- ОБЬ» позволяет:

Существенно сократить время на проведение каротажа в горизонтальных скважинах, т.к. получение информации по комплексу окончательного каротажа (ВИКИЗ+градиентПС + инклинометр+ РК) осуществляется за один спуск-подьем бурового инструмента, совмещенного с промывкой скважины перед каротажем, вместо трех промывок и трех спуско-подъемных операций по технологии Горизонталь-1.

Расширить комплекс каротажа путем включения в комплекс исследований модулей акустического каротажа, модулей бокового каротажа, профилемера, гамма-гамма плотностного каротажа, что существенно повысит информативность исследований.

Сократить время на исследование разведочных скважин, т.к. операции проработки скважины можно совместить со спуском ряда модулей «АМАК ОБЬ» в буровом инструменте, сократив тем самым время на исследование этими методами приборами на кабеле.

Резко сократить аварийность при исследовании горизонтальных скважин и расход дорогостоящего каротажного кабеля.

Сократить трудозатраты на проведение ГИС в горизонтальных скважинах т.к. технология « АМАК-ОБЬ» коренным образом меняет организацию работы геофизической партии.

Существенно улучшить баланс времени буровых бригад и сократить стоимость метра проходки за счет сокращения времени на проведение исследований и излишних промывок.

 

 

5.3 Комплекс методов для геофизических исследований в горизонтальных скважинах

 

Комплекс исследований горизонтальных скважин с 1995г включает в себя:

1.АКЦ в кондукторе

2.АКЦ, РК (НКТ+ГК), локатор муфт в технической колонне

3.ПС, ВИКИЗ, РК (НКТ+ГК)

4.РК (НКТ+ГК) на газ, АКЦ - эксплуатационная колонна

5.Инклинометрия по стволу с перекрытием

6.ДМК

7.Газовый каротаж

Комплекс исследований горизонтальных скважин с 2003г включает в себя:

1.АКЦ в кондукторе

2.АКЦ, РК (НКТ+ГК), локатор муфт в технической колонне

3.ПС, ВИКИЗ, РК (НКТ+ГК), термометрия, резистивиметрия

4.РК (НКТ+ГК) на газ, АКЦ - эксплуатационная колонна

5.Инклинометрия по стволу с перекрытием

6.ДМК

7.Газовый каротаж

А с 2006 года в состав комплекса ГИС горизонтальных скважин был включен метод АК в открытом стволе горизонтального участка скважины .

Конструкция горизонтальной скважины и методы проведения ГИС в ней:

1.Кондуктор.

В кондукторе диаметром 245мм глубиной от 400 до 700м выполняется акустический каротаж с целью контроля высоты подъема цемента и качества цементного камня приборами USBA-21A. Диаграммы выдаются в масштабе 1:500.

2.Открытый ствол.

В открытом стволе даметром 219 мм выполняется запись привязочного каротаж приборами ВИКИЗ (ПС+ВИКИЗ)+РК.

Интерпретация заключается в отбивке кровли проектного пласта. Определение характера насыщения коллектора. Определение абсолютной отметки реперного пласта для дальнейшего ориентирования горизонтального ствола скважины.

3.Техническая колонна.

В технической колонне диаметром 168 мм глубиной до 2200 м также выполняется АК с теми же целями, что и в кондукторе.

Кроме того, выполняется замер РК (ГК+НКТ+ЛМ) с целью отбивки башмака технической колонны (ГК+ЛМ) и получения фонового НКТ для контроля в будущем за газовыми перетоками.

Запись выполняется приборами СРК-73. Диаграммы выдаются в масштабе 1:500.

Интерпретация заключается в надежной отбивке башмака технической колонны. Полученная по замеру глубина обязательно сверяется с данными по мере труб технической колонны, предоставляемыми службой бурения. Абсолютная отметка башмака технической колонны берется за репер, при проводке ствола горизонтальной скважины. Поэтому при непрохождении прибора РК ниже башмака технической колонны задача считается не выполненной.

Диаграммы выдаются в масштабе 1:500. колонне.

4.Открытый ствол

В открытом стволе даметром 144 мм выполняется запись окончательного каротаж приборами АЛМАЗ-2(ПС+ВИКИЗ)+РК, Термометрия+ резистометрия, АК в открытом стволе с последующей увязкой к привязочному каротажу до кашайских глин.