Prospects of development of geological-technological researches and mud logging in modern conditions of drillingof horizontal oil and gas wells.pdf В последние годы одним из основных факторов, на-правленных на повышение нефте-газоизвлечения, яв-ляется увеличение поверхности фильтрации дрениро-вания залежи с помощью горизонтальных скважин.При этом роль геолого-технологических исследований(ГТИ) в обеспечении оптимизации процесса строитель-ства скважин на нефть и газ все более увеличивается.Расширяется круг задач и требований к качеству про-ведения исследований, оперативности получения ин-формации, наполняемости комплекса ГТИ. Спецификастроительства горизонтальных скважин и боковыхстволов с горизонтальным окончанием, особенностиприменяемых технологий бурения, оборудования ибуровых растворов показали, что традиционные про-граммно-методические средства для решения подоб-ных задач малопригодны. Назрела необходимость ана-лиза факторов, влияющих на эффективность проведе-ния ГТИ. Имеющиеся методики и оснащение требуютсущественных изменений и выработки новых подходовв проведении исследований [1].При осуществлении ГТИ в горизонтальных скважи-нах происходит смещение приоритета решаемых задачв сторону возможности оперативной корректировкитраектории ствола скважины. Соответственно, основ-ной геологической задачей является выдача оператив-ной геологической информации о вскрытии проектногопласта и предупреждение выхода бурящегося ствола изпродуктивной части пласта [2].Горизонтальные скважины зачастую характеризу-ются сложными траекториями с интенсивными набо-рами азимутальных и зенитных углов. Проводка такихскважин осуществляется с помощью «слайдирования».Кроме того, значительная часть инструмента находитсяв постоянном контакте со стенками скважины. В ре-зультате данные детально-механического каротажа(ДМК) не всегда отражают истинную картину прой-денного разреза, так как скорость проходки в подобныхслучаях зависит в большей мере не от крепости разбу-риваемых пород, а от технологии бурения.Специфические растворы, особенности режима бу-рения и применяемая компоновка бурового инструмен-та вносят свои трудности в отбор и анализ шлама. Го-ризонтальные участки скважин имеют протяженностьдо 1 500 м, и, как следствие, на этих участках буровойинструмент «лежит» на стенках скважины. При пере-мещении инструмента происходит постоянная выра-ботка стенок скважины муфтами и изменение профилясечения скважины, что приводит к значительному по-ступлению обвальной породы. Постоянный контакт бу-рового инструмента, особенно на субгоризонтальныхучастках и в интервалах максимального искривлениятраектории скважины, значительно (до 90%) увеличива-ет долю обвальной породы в шламе. При этом обвальнаяпорода практически неотличима от разбуриваемой.Применение долот истирающего типа приводит к прак-тически полному измельчению породы (рис. 1).Рис. 1. При разбуривании коллекторов шарошечным долотом шлам обычно представлен фрагментами песчаникас сохранившимся цементом и межпоровым пространством (А); при использовании долота истирающего типа шламзачастую представлен отдельными зернами, лишенными цементирующего материала, и обломками обвальных пород (Б):1 - зерна кварца; 2 - карбонатный цемент; 3 - глинистый цемент; 4 - межпоровое пространство; 5 - обломки аргиллитов и алевролитовШлам обычно представлен фракцией менее 1,5 мм, асчитающаяся наиболее информативной фракция 3-7 ммотсутствует или состоит из обвальной породы. При бу-рении нефтенасыщенных песчаников на преимущест-венно глинистом, поровом цементе фракция шлама ме-нее 1,5 мм представляет в большинстве своём отдельныезерна. Применение и интерпретация данных люминес-центно-битуминологического анализа (ЛБА) в такихслучаях имеют ряд ограничений. Так как в шламе, пред-ставленном отдельными обломками, отсутствует цемен-тирующий материал, в результате интенсивность хло-роформных вытяжек получается заведомо заниженной.При проведении комплекса ГТИ в горизонтальныхскважинах большое внимание уделяется газовому ка-ротажу как одному из основных методов при выделе-нии продуктивных коллекторов. Однако очень частометод газового каротажа оказывается малоинформа-тивным или совершенно неинформативным. Примене-ние буровых растворов, обладающих повышенной вяз-костью и, соответственно, низким коэффициентом де-газации, ведет к уменьшению газопоказаний. При этомпоказания порой настолько занижены, что газовая ап-паратура начинает работать на пределе чувствительно-сти, что делает газовый каротаж малопригодным дляиспользования. После перехода на высоковязкие рас-творы в течение нескольких циклов происходит посте-пенное насыщение промывочной жидкости газом раз-буриваемых пород, и лишь потом отмечается слабаядегазация раствора. Из-за физических свойств подоб-ных буровых растворов легкие составляющие углево-дородных газов (С1) успевают дегазироваться в емко-стях, а более тяжелые (С3-С5) накапливаются в промы-вочной жидкости. Это приводит к тому, что при дли-тельном бурении наблюдается аномальный рост пока-заний тяжелых компонентов.Особенно губительными для проведения газовогокаротажа (и геохимических исследований) являютсявводы нефти и нефтепродуктов (рис. 2). Зачастую этопроисходит несанкционированно, и возникают слож-ности не только в получении объективной информа-ции о составе и объемах добавок, но и в подтвержде-нии самого факта ввода. При подобных вводах прихо-дится аномальные значения принимать за фоновые ивпоследствии по косвенным признакам (увеличениеили изменение ЛБА и газопоказаний) делать предпо-ложения о насыщении коллекторов. Нередко последобавок происходит снижение информативноститолько одного из параметров. Так, например, при до-бавках на основе асфальтенов снижается только ин-формативность ЛБА.Рис. 2. Ввод нефти или добавок на углеводородной основе делаетгазовый каротаж и ЛБА малоинформативнымиПостоянно появляются новые химические реагентыдля буровых растворов. Взаимодействие горных породс технологическими жидкостями заключается в диффу-зии реагента жидкой фазы и реакционной поверхноститвердого тела, химической реакции между обоими ве-ществами и последующим выносом продуктов реакциис поверхности. Влияние на газовый каротаж и геохи-мические исследования всевозможных ингибиторов,консервантов, смазывающих добавок, стабилизаторов,эмульгаторов, структурообразователей, пеногасителейи т.п. требует детального изучения.Основные методы ГТИ, такие как ДМК, газовыйкаротаж, геохимические исследования шлама при бу-рении горизонтальных стволов порой могут быть ма-лоинформативными. Следовательно, к данным ГТИследует относиться очень внимательно и рассматриватьих в комплексе с учётом всех особенностей проводкискважины. Варианты устранения или уменьшения воз-действия факторов, влияющих на проведение исследо-ваний, можно разделить на три направления:1. Уменьшение влияния технических и технологи-ческих факторов.2. Изменение и разработка новых методик проведе-ния ГТИ.3. Усовершенствование оборудования и программ-ного обеспечения.1. В большинстве случаев уменьшить влияние тех-нических и технологических факторов не представля-ется возможным, так как все нововведения в техноло-гию проводки скважин нацелены на увеличение скоро-стей бурения и улучшение подготовки ствола скважи-ны. Здесь необходимо сделать акцент на предоставле-нии подрядчику по ГТИ полной информации об ис-пользуемом оборудовании, технологиях, реагентах(особенно на углеводородной основе), возможномвлиянии соседних скважин и своевременном проведе-нии лабораторного анализа буровых растворов напредмет их воздействия на газовый каротаж и геолого-геохимические исследования. При использовании ви-деонаблюдения и удаленного мониторинга бурения уключевых специалистов, принимающих управленче-ские решения, появляется уникальная возможностьучаствовать в процессе строительства скважин в режи-ме реального времени. Это способствует нахождениюоптимальных технологий. В любом случае заказчикработ должен четко себе представлять, какие данныепри определённых условиях возможно, а какие невоз-можно получить при проведении комплекса ГТИ и сте-пень достоверности этих данных.2. Задача создания и утверждения единых стандартовна проведение ГТИ в горизонтальных скважинах, с учё-том особенностей региона работ, по-прежнему остаётсяне решенной. Проблема изменения и разработки новыхметодик проведения ГТИ назрела уже давно, и это касает-ся не только исследований в горизонтальных скважинах.При определении наиболее информативной фракциишлама, помимо физико-механических свойств разбури-ваемых пород, необходимо учитывать тип долота, траек-торию ствола скважины, особенности бурового раство-ра. Момент входа в пласты и пропластки может характе-ризоваться не резким увеличением процентного содер-жания пород, а появлением (порой единичных зерен)той или иной литологической разности с определенны-ми фациальными признаками. Производить расчленениеразреза скважины на фациальные зоны с целью навига-ции по наиболее продуктивной части можно с помощьюфациально-литологических исследований шлама (рис. 3).Данные исследования, помимо оперативных задач попроводке скважин со сложными траекториями, могутрешать и более глобальные задачи, такие как восстанов-ление палеофациальной обстановки территорий и изу-чение геологической истории их развития. По мере сбо-ра и составления базы данных по отдельным структур-ным регионам появляется возможность построить гене-рализованные модели, отражающие строение геострук-турных элементов различного ранга.Рис. 3. Использование метода фациально-литологических исследований шлама позволяет вести геологический контрольтраектории бурения скважины и наглядно демонстрировать геологический разрезПри оценке выбуренных горных пород на содержа-ние битуминозных веществ или битумоидов наиболь-шее распространение получил метод жидкостных хло-роформных вытяжек с использованием хлороформа вкачестве растворителя. Это дает ориентировочнуюоценку качественного и количественного состава би-тумоидов. Более детальное представление о содержа-нии углеводородов можно получить, проведя тест наопределение флуоресценции шлама в растворителе. Вкачестве растворителя пригоден не только хлороформ,но и спиртобензол, бензол, петролейный эфир, четы-реххлористый углерод. В данном тесте определяетсяхарактер окрашивания растворителя, интенсивностьфлуоресценции образца. В случае подозрения на со-держание легкой нефти и газоконденсата можно про-вести водно-ацетоновый тест. Важно при проведениитестов на флуоресценцию использовать эталонныеколлекции, подготовленные из основных типов биту-моидов.Особое внимание должно уделяться интерпретацииданных газового каротажа и ДМК. При этом необхо-димо учитывать индивидуальность геологическогоразреза, влияние технологии бурения и особенностиприменяемого оборудования. При использовании бу-ровых насосов с регулируемой подачей давлениядолжна быть соответствующая методика расчета вре-мени отставания шлама и газа.3. Производители программного обеспечения и обо-рудования ГТИ периодически с переменным успехомосуществляют различные попытки создания новыхпродуктов в данной сфере [3]. Но, как правило, подоб-ные разработки либо не имеют должного результата,либо не получают широкого распространения. Причинаэтого кроется, главным образом, в низких расценкахданных исследований и в отсутствии заинтересованно-сти заказчика. Тем не менее существует целый ряд за-служивающих внимания и весьма перспективных раз-работок как у отечественных, так и у зарубежных про-изводителей. Для выявления неоднородностей и кор-ректировки траектории горизонтального участка приего выходе за пределы продуктивной зоны пласта це-лесообразно использовать виброаккустический каро-таж, который следовало бы включить в основной ком-плекс ГТИ [4].Существенным дополнением люминоскопа (или за-меной его) может стать флуориметр, позволяющий,благодаря специальному программному обеспечению,отказаться от субъективной оценки люминесценции иполучить объективные численные значения.В качестве прибора, используемого для анализа га-за, наиболее информативным является масспектрометр.Основной недостаток данного оборудования - это пло-хая приспособленность к полевым условиям работы.Масспектрометр обладает самой высокой чувствитель-ностью среди всех классов газоаналитического обору-дования и позволяет получать информацию о содержа-нии как органических, так и неорганических элемен-тов. В случае перевода данных приборов из разрядалабораторных и широкого их применения вместо хро-матографов и суммарных газоанализаторов спектр за-дач, решаемых при проведении газового каротажа, зна-чительно расширится (некоторые подрядчики по ГТИуже успешно используют масспектрометры в качествеосновных газоанализаторов). При транспортировке газапо газовоздушной линии (ГВЛ) происходит процессрасслоения газа на компоненты. Используя фторопла-стовые трубки и обеспечивая регулируемый обогревГВЛ, можно свести к минимуму указанный недостаток.Для решения проблем нестабильности пласта и об-вала стенок скважин может послужить объемный счет-чик бурового шлама, который позволяет контролиро-вать процесс очистки ствола. Также с помощью специ-ального программного обеспечения можно прогнози-ровать зоны аномально высокого пластового давления,предотвращать поглощения и проявления, определятьвертикальные колебания долота и перекручивание бу-ровой колонны.На основании вышесказанного можно сделать сле-дующие выводы:1. В горизонтальных стволах сегодня невозможнопроведение стандартного комплекса геофизическихисследований скважин (ГИС), поэтому производятсялишь отдельные виды каротажа, которые не могут датьоднозначные ответы на все поставленные вопросы.При этом ГТИ является наиболее перспективным на-правлением исследований. Сама собой возникает необ-ходимость комплексной интерпретации данных ГИС иГТИ, с учетом всех особенностей бурения [5].2. На современном этапе ГТИ, при бурении горизон-тальных скважин, имеет ряд ограничений по применениюи достоверности выдаваемых результатов. В свете этогостановится необходимой разработка новых технологий испециального оборудования для проведения ГТИ в гори-зонтальных скважинах, что в свою очередь потребуетобъединения усилий производителей оборудования ипрограммного обеспечения и исполнителей геолого-технологических исследований для решения стоящихзадач и выработки единого подхода к их решению.

Скачать электронную версию публикации