Прогноз осложнений в процессе бурения горизонтальных стволов скважин в трещиноватых коллекторах по сейсмическим данным

Forecast of complications in the process of drilling horizontal wellbores in fractured reservoirs based on seismic data

V.I. RYZHKOV,
Yu.E VAROV
Russian Gubkin State University of Oil and Gas (RGU)
Moscow, 119991,
Russian Federation

В работе проведен анализ связей между сейсмическими атрибутами и осложнениями в процессе бурения горизонтальных стволов скважин в интервале карбонатных отложений палеогенового возраста Центрального и Восточного Предкавказья. Для данных отложений основную опасность представляют поглощения бурового раствора и связанные с ним прихваты бурового инструмента и аварии. Показано использование геометрических сейсмических атрибутов для прогноза различных классов осложнений.

The paper analyzes the relationship between seismic attributes and complications in the process of drilling horizontal wellbores in the interval of carbonate deposits of the Paleogene age of the Central and Eastern Ciscaucasia. For these deposits, the main hazards are lost circulation and associated sticking of drilling tools and accidents. The use of geometric seismic attributes for the prediction of various classes of complications is shown.

Введение
В последнее время на территории Центрального и Восточного Предкавказья начался новый этап освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов [1]. В ходе этих работ опробуются самые современные технологии горизонтального бурения, геолого-геофизических исследований и освоения скважин. Многие из них были применены впервые в данном регионе и для данных отложений. В тоже время, в процессе бурения имеют место различные осложнения, которые приводят к задержкам, а иногда к прекращению проводки горизонтальной секции скважины.
Для изучения возможности прогноза осложнений при бурении был выполнен комплексный анализ данных бурения, ГИС и сейсморазведки. В статье проведен анализ связей осложнений в процессе бурения горизонтальных стволов скважин и сейсмических атрибутов, показаны методики прогноза возможных осложнений при бурении.

Осложнения в процессе бурения горизонтальных стволов скважин
Поставленная задача решалась на одном из нефтяных месторождений Ставропольского края, на территории которого активно ведется кустовое бурение. На первом этапе был проведен сбор и анализ информации из

Были выделены следующие типы осложнений: затяжки, посадки, прихваты, поглощения и притоки. При этом было установлено, что затяжки и посадки встречаются по всему разрезу скважин, а поглощения и притоки, в основном, приурочены к горизонтальной секции скважин.

различных отчетов о предоставленных услугах по телеметрическому и технологическому сопровождению пробуренных скважин и данных интерпретации ГТИ и ГИС. Эта информация в дальнейшем использовалась для выделения и анализа осложнений в процессе проводки горизонтальных скважин. Были выделены следующие типы осложнений: затяжки, посадки, прихваты, поглощения и притоки. При этом было установлено, что затяжки и посадки встречаются по всему разрезу скважин, а поглощения и притоки, в основном, приурочены к горизонтальной секции скважин. На рис. 1 показан пример визуализации в 3D осложнений во время бурения.

При проходке данных частей были зафиксированы прихваты бурового инструмента, которые приводили к значительным задержкам бурения. В связи с этим было уделено особое внимание расчету различных сейсмических геометрических атрибутов, которые могут помочь в выявлении разломов и зон высокой трещиноватости.

На основе анализа скважинной информации было установлено, что основные проблемы связаны с поглощениями бурового раствора во время бурения горизонтальной части скважины в интервале трещиноватых коллекторов кумско-керестинской свиты. При проходке данных частей были зафиксированы прихваты бурового инструмента, которые приводили к значительным задержкам бурения. В связи с этим было уделено особое внимание расчету различных сейсмических геометрических атрибутов, которые могут помочь в выявлении разломов и зон высокой трещиноватости. Для этого использовались кубы таких сейсмических атрибутов как: когерентность, хаос (chaos), максимальной кривизны, минимальной кривизны, угол и азимут падения, алгоритм динамической трансформации времени (DTW) [2], атрибут Ant Tracking и т.д. На рис. 2 показан пример визуализации атрибута минимальной кривизны и атрибута Ant Tracking в 3D виде.

Выделение разломов и прогноз трещиноватости по данным ГИС и сейсморазведки
Анализ сейсмических атрибутов совместно с данными интерпретации микроимиджеров позволил установить, что на площади существуют две системы разломов/трещин, которые имеют перпендикулярное друг к другу направление. На рис. 3 стрелками показаны направления трещин, выделяемых по данным FMI. Так, в вертикальной скважине были выделены две системы трещин. Первая система (показана зеленым цветом) имеет простирание с северо-запада на юго-восток, а вторая система (синий цвет) имеет азимут простирания 54° (СВ – ЮЗ) и параллельна направлению максимального напряжения. Трещиноватость разреза по результатам интерпретации микроимиджей MicroScope HD развита весьма широко практически по всему интервалу исследования с основным азимутом простирания в направлении 66° (СВ – ЮЗ). Система разломов с простиранием с северо-востока на юго-запад (синий цвет) меняет азимут простирания с 55° на 66°. Похожую изменчивость также видно на сейсмических атрибутах, где отчетливо выделяется смена направления разломов в районе скважин.

Анализ связей осложнений в процессе бурения с сейсмическими данными
Различные виды осложнений анализировались раздельно, и первым (видом) были затяжки. На рис. 4 показано наложение местоположений, где происходили затяжки, на сейсмический атрибут Ant Tracking. Из рисунка видно, что частота затяжек увеличивается в разломных зонах (желтый цвет), особенно там, где есть пересечение разломов с различными азимутами простирания. Это свидетельствует о сильном разуплотнении и трещиноватости пород в зонах сочленения разнонаправленных разломов.
На рис. 5 приведено сопоставление сейсмических данных и местоположения посадок. Как видно из рисунка, посадки также тяготеют к разломным зонам (желтый цвет). Однако в отличие от затяжек, они могут встречаться и в зонах развития трещиноватости (красный цвет).
Поглощения бурового раствора происходят преимущественно в интервале трещиноватых коллекторов кумско-керестинской свиты. На рис. 6 видно, что поглощение бурового раствора происходит вне зон разломов, в области развития микротектонических блоков, которые видны на атрибутах максимальной и минимальной кривизны. Прогноз данных осложнений целесообразно проводить при совместном анализе сейсмических атрибутов: максимальной, минимальной кривизны и атрибута Ant Tracking.
Прихваты инструмента являются самыми значительными авариями при проводке скважин, т. к. приостанавливается проходка скважины и на устранение данной аварии затрачивается значительное время. На рис. 6 видно, что прихват всегда происходит в интервалах высокой частоты случаев поглощения, вне зон хорошо выделяемых по сейсмике разломов. Это может говорить о том, что данные осложнения связаны с поглощением бурового раствора и/или резким перепадом величины гидростатического и пластового давления. Для прогноза, как и для оценки поглощения, следует совместно использовать сейсмические атрибуты максимальной и минимальной кривизны и атрибута Ant Tracking.

Литература

1. Рыжков В.И. и др. Сланцевая нефть Центрального и Восточного Предкавказья: перспективы и риски // Геофизика. – 2022. – №. 1. – С. 4–15.
2. Priezzhev I.I. et al. A new higher-resolution multitrace seismic discontinuity attribute based on a Dynamic Time Warping algorithm // First Break. – 2020. – Т. 38. – №. 4. – С. 41–46.

References

1. Ryzhkov V. I. Slantsevaya neft' Tsentral'nogo i Vostochnogo Predkavkaz'ya: perspektivy i riski [Shale oil in the Central and Eastern Ciscaucasia, prospects and risks]. Geofizika [Geofiz].– 2022. – No. 1, – pp. 4–15 (In Russian).
2. Priezzhev I.I. A new higher-resolution multitrace seismic discontinuity attribute based on a Dynamic Time Warping algorithm. First Break. 2020, Vol. 38, no. 4, – pp. 41–46 (In English).