Ни для кого не секрет, что керн является наиболее важным и достоверным источником геологических данных о свойствах вскрываемых пластов, особенностях их строения, нефте- и газонасыщенности и составе пластового флюида.
Главная задача при проведении работ по отбору керна – достижение качества и представительности поднятого кернового материала, что обеспечит точность построения трехмерных геологических моделей залежи и расчетов ее запасов.
Начиная с 2012 г., компания ООО НПП «БУРИНТЕХ» широко внедряет комплексный подход к процессу отбора керна, который включает в себя весь спектр технических и технологических решений по достижению максимального качества отобранных образцов и контролем за сохранностью его первоначальных свойств.
На месторождениях Ямало-Ненецкого автономного округа за 2012 – 2015 гг. нашей сервисной службой отобрано более 5500 м высокотехнологичного керна с использованием всего комплекса дополнительных опций со средним выносом 97,2%, в том числе слабоконсолидированных, мягких и сильнотрещиноватых пород в покурской, сеноманской и баженовской свитах.
Основные цели, которые стояли перед нами и были решены:
1. Обеспечение максимальной длины колонки и выноса керна за рейс.
Разработка и применение керноотборных снарядов СК-178/100«ТРИАС6» вкупе с использованием фиберглассовых и алюминиевых керноприемных труб позволили увеличить длину поднятого керна с 18 до 36 м за 1 рейс, тем самым уменьшив время на спуско-подъемные операции.
Использование регистратора заклинивания керна (РЗК) (рис. 1) – запатентованной разработки, позволяющей в режиме реального времени идентифицировать разрушение и расклинивание керна в керноприемной трубе или комплекте кернорвателей, дало возможность значительно повысить вынос керна в рыхлых, перемежающихся и перемятых породах, где невозможно определить заклинку по снижению механической скорости или снижению давления. Во время заклинки керна происходят перекрытие промывочных отверстий в РЗК и резкий рост давления на манометре манифольда, после чего можно произвести комплекс мероприятий по ликвидации заклинки керна и продолжить дальнейшее бурение (рис. 2).
2. Минимизация отрицательного воздействия бурового раствора на керн.
При работе в разрезах 3 – 4 категории трудности отбора керна (классификация С.А. Волкова, С.С. Сулакшина, И.И. Барабашкина и др.) особенно важно не допустить размыва и загрязнения отбираемых образцов. Данная задача была решена внедрением специальных бурильных головок с «отводящим потоком» (рис. 3). Данный тип бурголовок оснащен тангенциальными насадками, направляющими поток бурового раствора от керна, и имеет специальную форму межлопастного пространства и внутренней поверхности. Защита керна также обеспечивается обязательным заполнением внутреннего пространства керноприемника изолирующим агентом.
Очевидность эффективности применения керноотборных снарядов, оснащенных РЗК совместно с фиберглассовыми керноприемными трубами и бурголовками с «отводящим потоком», была доказана при отборе керна на месторождениях Тульской и Саратовской областей, на глубинах 520 – 750 м (Живетский и Эйфельский ярусы), где разрез представлял собой чередование пропластков рыхлых песков и песчаников, глин и алевритов. Было пробурено 7 скважин с суммарной проходкой 676,3 метра и выносом керна 98,7% (рис. 4, 5).
3. Защита поднятых образцов от разрушения в процессе проведения работ с керном на дневной поверхности и транспортировки в кернохранилище.
Небрежное отношение к поднятому керну после извлечения на дневную поверхность может свести на «нет» все усилия по достижению качественного результата.
Концепция комплексного подхода к процессу отбора керна предусматривает контроль над сохранностью керна на всех этапах до передачи образцов непосредственно в лабораторию на исследования и включает в себя дегазацию при подъеме, разбор секций и их спуск при помощи специально спроектированных устройств, предотвращающих прогиб труб (рама для спуска труб – подана заявка на патент (рис. 6), сегментирование при помощи отрезной машины с алмазным диском большого диаметра, что позволяет провести работу за один рейс без поворота трубы.
4. Стабилизация керна для сохранения исходных свойств.
Заполнение пространства между тубусом и керном гипсом, эпоксидной смолой или двухкомпонентной полиуретановой пеной, а также укладка и транспортировка в контейнерах, оснащенных ударопоглощающими вставками, помогает сохранить исходную насыщенность и целостность образцов.
5. Проведение экспресс-анализа.
Введение индикаторных добавок в буровой раствор, с дальнейшим фотографированием торцов в ультрафиолетовом свете (рис. 7, 8), позволяет оценить зону проникновения фильтрата бурового раствора.
6. Специальные методы отбора керна.
Для получения дополнительной информации о залежи, такой как основные направления трещин, изменение проницаемости в зависимости от направления, применяется отбор керна с привязкой его ориентации в пространстве – ориентированный керн.
Сегодня широко применяются два метода. Первый метод использует исследование направления низкотемпературной (низкоэрцитивной) современной вязкой компоненты намагниченности [1]. Второй – «азимутально-ориентированный метод», с ориентацией керна в пространстве при помощи EMS оборудования [2].
Использование обоих способов ориентирования керна реализовано в нашей собственной разработке – керноотборном снаряде СК-178/100«Orienting». Приоритет выбора того или иного метода зависит от ряда факторов, таких как особенности геологического разреза, географической широты объекта и т.п.
В разрезах, сложенных породами, склонными к заклиниванию, где проходка за рейс не превышает нескольких метров, целесообразно применять керноотборные снаряды с алюминиевой телескопической керноприемной трубой СК-195/100.ТС, рассчитанные на ликвидацию трех заклинок, что позволяет кратно уменьшить затраты времени на спуско-подъемные операции. Дополнительно снизить коэффициент трения в системе «горная порода – стенки керноприемной трубы» удалось, используя в качестве изолирующей жидкости изолирующий состав ИЗОКОР. Согласно лабораторным исследованиям, смазывающая способность ИЗОКОРА в 54 раза выше, чем у стандартного бурового раствора (табл.).
Обобщая вышесказанное, можно с уверенностью заключить, что в процессе отбора керна не бывает мелочей. Чтобы получить действительно качественный керн, необходимо приложить максимум усилий и применить самые передовые технологии. В данный момент конструкторским отделом идет развитие всех направлений в данной области.
Мы готовы разработать и изготовить оборудование под специальные требования, предъявляемые заказчиками к отбору керна, как на суше, так и на море.
