ГТИ и ГИС на шельфе – проблемы и перспективы

The GTI and GIS on the shelf – problems and prospects

M. RAKITIN, «LUKOIL-Nizhnevolzhskneft» LLC

Проблемы и перспективы использования ГТИ и ГИС-бурения (LWD) на основе опыта бурения эксплуатационных скважин на шельфе Северного Каспия.

Problems and prospects of using the GTI and GIS-drilling (LWD) based on the experience of drilling production wells on the North Caspian shelf.

На МЛСП-1 месторождения им. Ю. Корчагина завершается бурение эксплуатационных скважин в отложениях неокомо-волжской залежи. Разработка там переходит на новый уровень, бурение следующих скважин будет с блок-кондуктора. В 2015 г. планируется начать бурение первых скважин на месторождении им. В. Филановского, где конструкции скважин иные [1]. Эти обстоятельства позволяют обобщить накопленный опыт для того, чтобы наметить пути дальнейшего развития с учетом геологических и практических реалий.
В области каротажа наиболее интересным и интенсивно развивающимся направлением является ГИС-бурение (LWD) (ГИС – геофизические исследования скважин). В России известны два основных направления в этой области:
– исследования на морских месторождениях (Сахалин, Северный Каспий, Балтийское море);
– исследования на суше при бурении вторых стволов на месторождениях средней и поздней стадии эксплуатации, а также горизонтальных стволов небольшой протяженности на новых месторождениях.
При бурении на суше, как правило, имеется довольно много разведочных скважин, что позволяет выстраивать достаточно надежную геологическую модель. Эксплуатационное бурение на старых месторождениях, в основном, носит уточняющий характер, поэтому задачи ГИС-бурения не так уж актуальны и, как правило, решаются с помощью отечественной аппаратуры.
При бурении на море и разработке новых месторождений горизонтальными стволами роль ГИС-бурения и решение задач геонавигации на порядок сложнее. Современные отечественные разработки аппаратуры, за редким исключением [2], отстают от уровня западных на 10 – 15 лет. Копировать и повторять то, что уже успешно работает, малоперспективно. Надо не догонять, а обгонять, то есть разрабатывать то, что нужно реально бурению, исходя из практики геолого-технологических исследований (ГТИ) и ГИС-бурения на море. Данная статья в определенной степени является продолжением темы статьи «Тенденции развития ГТИ и ГИС-бурения», уже опубликованной в журнале «Бурение и нефть» [3].
Бурение на море требует очень больших затрат и высоконадежного оборудования на всех этапах строительства скважин. Поэтому разведочных скважин очень мало, и бурение эксплуатационных скважин дополнительно решает задачи доразведки. В нашей практике на месторождении им. Ю. Корчагина были пробурены дополнительно пять пилотных стволов – для исследований палеогена, средней юры и эксплуатируемых коллекторов неокома-волжского. Таким образом, при ГИС-бурении на шельфе задачи эксплуатационного и разведочного бурения в значительной степени совмещены.
Кроме того, ГИС-бурение находит все более широкое применение и в разведочных скважинах. Это связано со следующими обстоятельствами:
1) получение технологических данных непосредственно с забоя дает возможность не только снизить аварийность при бурении на новых площадях, но и предполагает возможность развития новых направлений ГИС, например, ГДК-бурения [4];
2) использование данных гамма-каротажа (ГК) и электролитического каротажа (ЭК) при бурении позволяет не только определить максимально точно интервалы отбора керна, но и развить методику повторных замеров ЭК на более высоком уровне (следует отметить, что данная методика является одной из немногих для исследований чисто трещиноватых коллекторов, которые весьма сложны для изучения методами ГИС);
3) наиболее достоверные данные по дебитам могут быть получены при испытаниях из бокового ствола с горизонтальным окончанием в перспективных коллекторах.
Сдерживающим фактором использования ГИС-бурения на разведочных скважинах шельфа является высокая стоимость использования зарубежной техники.
Наиболее широко ГИС-бурение используется при строительстве эксплуатационных скважин. На рис. приведена стандартная схема работ ГИС.
Как видно из схемы, для сокращения времени строительства эксплуатационных скважин требуется проведение ГИС-бурения в секциях большого диаметра – кондукторе и технической колонне. Кроме этого, в конце бурения каждой секции требуется проводить акустическую цементометрию (АКЦ) при подъеме бурового инструмента. Это позволяет проводить работы ГИС, полностью отказавшись от кабельной техники и максимально сократив время на проведение ГИС. Так как время строительства на море очень дорого и в мировой практике аппаратуры ГИС-бурения для долот большого диаметра нет, то данное направление может оказаться весьма перспективным для разработки в России. При этом следует учитывать, что для больших диаметров скважин требуется иной аппаратурный подход, чем для секций эксплуатационной колонны и хвостовика.
При бурении, к сожалению, не всегда удается избежать аварий. В этих случаях очень часто низ компоновки остается на забое и цементируется. Кроме потери времени, значительных финансовых затрат, возникают проблемы со стационарными радиоактивными источниками, которые не всегда удается извлечь. Следовательно, в идеале аппаратура ГИС-бурения должна быть недорогой и без стационарных радиоактивных источников. Для наших условий метод гамма-гамма каротажа (ГГКлп) несет много полезной информации. Кроме определения плотности в условиях бурения горизонтальных скважин данный метод решает задачи и пластовой наклонометрии. В России в свое время разрабатывался импульсный гамма-гамма каротаж [5], его использование в ГИС-бурении может оказаться весьма эффективным.
Коэффициенты пористости и проницаемости являются основными параметрами фильтрационно-емкостных свойств (ФEC). Их можно получить с помощью метода ядерно-магнитного каротажа (ЯМК), который не использует никаких радиоактивных источников. Зарубежная аппаратура ГИС-бурения ЯМК существует, но уровень ее еще низкий. Одним из основных преимуществ ЯМК является возможность определения параметров ФЕС независимо от литологии, что для нас весьма важно. Карбонаты волжского яруса имеют сложную литологию и представлены известняками, доломитами, глинистыми известняками, мергелем, есть кремневые конкреции.
Один из принципиальных вопросов, стоящих сегодня на повестке, – оценка степени кольматации коллекторов горизонтальных скважин. Это связано с тем, что основной упор при разработке новых технологий бурения был сделан на скорость бурения и процесс кольматации практически не рассматривался. Для его изучения можно использовать данные забойного давления при бурении. Такие работы проводились силами отечественных специалистов. Результаты оказались весьма интересными и полезными, но параметр забойного давления является в значительной степени косвенным и зависимым от многих других факторов. Метод естественного электрического поля скважины (ПС) по своей природе может оказаться весьма перспективным для решения данной задачи. В России есть очень интересные его разработки [6]. Аппаратурная реализация этого метода в каротаже наиболее технически проста. Для условий ГИС-бурения его можно использовать в модификации дифференциального ПС с реализацией работы в сканирующем режиме. Наиболее информативен метод ПС для глинистых растворов, но для строительства горизонтальных скважин, как правило, используют растворы на углеводородной основе. Тем не менее процент воды в этих растворах может достигать 60%, то есть остается возможность ионного обмена с пластовым флюидом и формирования потенциала. В связи с этим использование метода ПС может оказаться весьма интересным и перспективным.

При бурении на суше, как правило, имеется довольно много разведочных скважин, что позволяет выстраивать довольно надежную геологическую модель. Эксплуатационное бурение на старых месторождениях, в основном, носит уточняющий характер, поэтому задачи ГИС–бурения не так уж актуальны и, как правило, решаются с помощью отечественной аппаратуры.


При бурении горизонтальных скважин на море на первый план выходит задача геонавигации. Для нее требуется комплексирование данных сейсмики, пластовой наклонометрии, данных ГТИ и ГИС. При этом решать ее задачи требуется в реальном режиме бурения. Это дает развитие новых направлений каротажа, так как требуется «видеть» вверх и вниз на 5 – 10 м и впереди долота хотя бы на 1 – 3 м. Это нужно не только чтобы вести ствол скважины в продуктивном коллекторе, но и получать дополнительную информацию для эксплуатации. Для этих целей наиболее перспективно использовать сейсмоакустические и электромагнитные поля. В настоящее время на производственном уровне эксплуатируется зарубежная аппаратура, использующая электромагнитные поля. В основном это модификации многозондового и многочастотного индукционного каротажа. В российской практике есть уникальный метод переходных процессов, который широко используется для импульсной электромагнитной дефектоскопии. Он позволяет «видеть» толщину эксплуатационной колонны через НКТ. В настоящее время этот метод опробован в условиях ГИС-бурения открытого ствола [7]. Он не имеет аналогов в зарубежном каротаже, и его более перспективно использовать для геонавигации, так как по своей физике он ближе к методу зондирования становлением поля, и технически его конструкция проще, чем зарубежная аппаратура.

Один из принципиальных, стоящих сегодня на повестке вопросов – оценка степени кольматации коллекторов горизонтальных скважин. Это связано с тем, что основной упор при разработке новых технологий бурения был сделан на скорость бурения и процесс кольматации практически не рассматривался.

Для работы с сейсмоакустическими полями наиболее целесообразно использовать сигналы, которые возбуждаются долотом. Эта идея возникла еще в 40-е годы прошлого века и так или иначе к ней постоянно возвращаются [8]. С учетом важности геонавигации и с развитием технических и программных средств можно надеяться, что будут созданы приемлемые производст­венные аппаратурные и методические разработки для конкретных задач геонавигации.
Еще одним важным моментом при бурении является численность специалистов ГИС, так как размеры платформы ограничены, и количество одновременно работающих на ней людей тоже. В настоящее время используются три группы специалистов: работники ГТИ, каротажники для работы с аппаратурой на кабеле и инженеры ГИС-бурения. При этом, решая общие технологические задачи – предотвращение внештатных ситуаций при бурении и оптимизация проводки скважины, – специалисты ГТИ используют данные устьевых датчиков, а инженеры ГИС-бурения – забойных. Интерпретаторы делают упор на данные ГИС. Полного комплексного анализа всей поступающей информации нет. Таким образом, логичным представляется объединить службы ГТИ, ГИС-кабель и ГИС-бурения.
При эксплуатационном бурении в Западной Сибири в России был удачный опыт слияния служб ГТИ с каротажными партиями [8], поэтому его можно использовать и расширить. Это даст возможность не только сократить штат специалистов, но и повысить эффективность использования всей получаемой информации.
Другим весьма важным каротажным методом при строительстве эксплуатационных скважин является инклинометрия [1]. Это связано с тем, что чем длиннее ствол, тем больше неопределенность в пространственных координатах ствола скважины. Сам этот метод является уникальным. Ведь в настоящее время единст­венным методом, который может в определенной степени «проверить» неопределенность по вертикали, является метод ГДК [9], но только на этапе начальной разработки, когда пластовые давления еще сильно не начали меняться.
Для расчета пространственных координат в инклинометрии алгоритм метода наименьшей кривизны уже признан практически всеми, а для расчета их неопределенности пока единого подхода нет. В зарубежной практике используется расчет эллипса неопределенности, но вопрос корректного расчета пока неоднозначен. Алгоритм его расчета разные компании используют один [10], но когда расчет проводится по одинаковым данным, но программами разных компаний, результаты могут различаться, и весьма существенно. Это может быть вызвано разными причинами, поэтому требуется определенная стандартизация расчетов.
Стандартизация требуется не только к данным инклинометрии. Основным «товаром», который дают нам ГИС, является информация, в той или иной степени достоверно отвечающая на наши вопросы. При этом следует учитывать, что повышение точности измерений не гарантирует повышения достоверности. Высокая точность измерений снижает неточность измерений той или иной физической величины. Расчет геологических параметров, как правило, строится на эмпирических или керновых данных, а их ошибка определяется статистикой, которая основана на теории вероятности. Но вероятность – это не достоверность [11]. Достоверность есть прогноз, который, в большей или меньшей степени, базируется на знаниях, опыте и интуиции. Поэтому специалист, который хорошо знает конкретное месторождение, свойства коллекторов и особенности конструкции скважины, получит требуемую информацию высокой достоверности и по минимальному комплексу ГИС. И наоборот, специалист, являющийся таковым чисто формально, даже с данными самой точной аппаратуры и обширным комплексом ГИС может прийти к неверным заключениям.
Поскольку результаты исследований ГИС – товар, он должен соответствовать ГОСТу, а форма полученных результатов должна быть понятна геологам, буровикам и инженерам-эксплуатационникам. Наиболее понятная форма 3D c элементами анимации, которая отражает заключение проведенных работ ГТИ, ГИС, промыслово-геофизических исследований (ПГИ) и гидродинамических исследований (ГДИ).
В России уже существует ГОСТ на исследования ГТИ нефтяных и газовых скважин – ГОСТ Р 53375-2009. Он оказывается весьма полезным при работах с иностранными компаниями. Поскольку ГОСТ является государственным документом, то и выполнение его требуется всеми организациями, которые работают в России. Аналогичный ГОСТ требуется разработать и для ГИС-бурения, и в первую очередь для метода инклинометрии.
В заключение надо отметить, что нефть и газ остаются одним из основных источников формирования государственного бюджета, поэтому введение санкций и снижение цен на углеводороды заставляют искать замену зарубежным технологиям в бурении на море. В связи с этим надеемся, что данная статья будет полезной для разработки новых технологий ГИС-бурения в России.

Для условий ГИС–бурения его можно использовать в модификации дифференциального ПС с реализацией работы в сканирующем режиме. Наиболее информативен метод ПС для глинистых растворов, но для строительства горизонтальных скважин, как правило, используют растворы на углеводородной основе. Тем не менее процент воды в этих растворах может достигать 60%, то есть остается возможность ионного обмена с пластовым флюидом и формирования потенциала. В связи с этим использование метода ПС может оказаться весьма интересным и перспективным.

Выводы
1. Копировать и повторять зарубежные технологии малоперспективно, требуется разрабатывать то, что нужно реально бурению, исходя из практики ГТИ и ГИС на море и новых месторождений на суше.
2. ГИС-бурения весьма перспективны для использования в строительстве разведочных скважин, особенно на море.
3. Интересным и новым направлением для отечественной геофизики может быть разработка аппаратуры ГИС-бурения для кондуктора и технической колонны эксплуатационных скважин, а также АКЦ-бурения для всех секций.
4. Для эксплуатационного бурения требуется аппаратура ГИС-бурения без стационарных источников и минимальной стоимости.
5. Кроме определения ФЕС требуется изучать процессы кольматации коллектора методами ГИС-бурения.
6. В ГИС-бурении горизонтальных скважин на море наиболее важной задачей становится геонавигация, для которой в ГИС-бурении разрабатываются принципиально новые каротажные методы. В России имеются уникальные возможности для этого нового направления.
7. Для целей бурения на море целесообразно объединить службы ГТИ, ГИС-кабель и ГИС-бурения, что позволит сократить количество специалистов на платформе и повысит эффективность использования получаемой информации.
8. Требуется разработка ГОСТа на работы ГИС-бурения, в первую очередь для метода инклинометрии.
9.Геологам, буровикам и инженерам-эксплуатационникам в настоящее время требуется получать информацию в форме максимально понятной, в формате 3D с элементами анимации и в оперативном режиме.

Литература

1. Василевич А., Звягин В., Фамиев Р., Кожахметов М., Парамонов А., Ахметов М. Комплексный подход к проектированию многоствольных скважин на шельфе Каспийского моря // SPE-171267-RU. 14 – 16 октября 2014. Москва.
2. Биндер Я.И., Гутников А.Л., Падерина Т.В., Полиенко В.Н., Розецвейн В.Г., Клюшкин П.А., Соколов Д.А. Новые технические решения управления проводкой скважин на Арктическом шельфе // SPE-171319-RU. 14 – 16 октября 2014. Москва.
3. Делия С.В., Ракитин М.В. Тенденции развития ГТИ и ГИС-бурения // Бурение и нефть. 2014. №2.
4. Федин Л.М. Гидродинамические процессы в коллекторах нефти и газа при бурении, освоении и исследовании скважин. Симферополь: ООО ДИАЙПИ, 2007. С. 192.
5. Резванов Р.А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин: учебник для вузов. М.: Недра, 1982. 368 с.
6. Кузмичев О.Б. Исследования электрических полей естественного происхождения в нефтегазоразведочных скважинах (теория, аппаратура, методика, скважинные испытания). СПб: ООО «Недра», 2006. 252 с.
7. Перелыгин В.Т., Даниленко В.Н., Лысенков А.И., Григорьев В.М., Чупров В.П., Кнеллер Л.Е. Развитие геофизических технологий для решения сложных геолого-технических задач в неф­тяных и газовых скважинах // Нефть. Газ. Новации. 2014. №2.
8. Лукьянов Э.Е., Стрельченко В.В. Геолого-технологические исследования в процессе бурения. М.: Нефть и газ, 1997. С. 688.
9. Билибин С.И. Использование информации по горизонтальным скважинам при подсчете запасов и трехмерном моделировании по опыту совместных работ ОАО «ЦГЭ» с компанией ExxonMobil по подсчету запасов месторождения Одопту-море / Национальная ассоциация по экспертизе недр, презентация на информационно-обучающем семинаре «Проблематика, проведение и интерпретация материалов ГИС и ПГИ в горизонтальных скважинах. Петрофизические и геофизические исследования и их значение в эффективной разработке месторождений». М., 2 – 4 декабря 2013.
10. H.S. Williamson «Accuracy Prediction for Directional Measu­rement While Drilling», SPE-67616 Drill. & Completion 15 (4), December 2000;
11. Пуанкаре А. Наука и метод, по изданию А. Пуанкаре «О науке» под редакцией Л.С. Понтрягина. М.: Наука, 1983.

References

1. Vasilevich A., Zviagin V., Famiev R., Kozhakhmetov M., Paramonov A., Akhmetov M. An integrated approach to the design of multilateral wells on the Caspian sea shelf // SPE-171267-RU. 14 – 16 October 2014. Moscow.
2. Binder Ya.I., Gutnikov A.L., Paderina T.V., Polienko, V.N., Rosetswein V.G., Klyushkin P.A., Sokolov D.A. New technical solutions control wiring wells on the Arctic shelf // SPE-171319-EN. 14 – 16 October 2014. Moscow.
3. Delia S.V., Rakitin, M.V. Trends in the development of the GTI and GIS drilling / Drilling and oil. 2014. No.2.
4. Fedin L.M. Hydrodynamic processes in collectors of oil and gas in drilling, development and exploration of the wells. Simferopol: DIAIPI LLC, 2007. P. 192.
5. Rezvanov R.A. Radioactive and other non-electrical methods of wells exploration: Textbook for universities. M.: Nedra, 1982. 368 p.
6. Kuzmichev O.B. Research of electric fields naturally occurring in oil and gas exploration wells (theory, equipment, technique, well tests). SPb.: «Nedra» LLC, 2006. 252 p.
7. Perelygin V.T., Danilenko V.N., Lysenkov A.I., Grigoriev V.M., Chuprov, V.P., Kneller L.E. The development of geophysical technologies to solve complex geological and technical problems in oil and gas wells // Oil.Gas.Novation. 2014. No.2.
8. Lukyanov, E.E., Strelchenko V.V. Geological and technological research in the drilling process. M.,: Oil and gas, 1997. P. 688.
9. Bilibin S.I. Use of information on horizontal wells in the calculation of resources, and three-dimensional modeling according to the experience of the joint work of OJSC «TCGE» with ExxonMobil on resources calculation of the Odoptu-sea field / National association on examination of the subsoil, the presentation on information and training seminars «The problems, conduct and interpretation of GIS and PIP materials in horizontal wells. Petrophysical and geophysical surveys and their importance in the effective field development». M. 2 – 4 of December 2013.
10. H.S. Williamson «Accuracy prediction for directional measure­ment while drilling», SPE-67616 Drill. & Completion 15 (4), December 2000;
11. Puancare A. Science and method, by edition A. Puancare «About science» edited by L.S. Pontryagina, M: Nauka, 1983.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Ракитин М.В.

    Ракитин М.В.

    ведущий геофизик отдела мониторинга

    Ооо «лукойл-нижневолжскнефть»

    Просмотров статьи: 3158

    Rambler's Top100

    admin@burneft.ru