Исследовании бурения горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов

21.11.2020

Успешность строительства горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов во многом зависит от применяемых геофизических методов контроля за процессом бурения. Специфичность профиля горизонтального ствола скважин требует неординарных методов и приборного оснащения геофизической аппаратуры.

В общем комплексе необходимых условий, определяющих эффективность ГС, важное значение имеет уровень геофизического информационного сопровождения их на этапах строительства, испытания и эксплуатации. Проблема геофизических исследований горизонтальных скважин всегда была сложной и актуальной, так как при зенитных углах 65° и более приборы приходилось не опускать, а проталкивать в скважину. В этой связи группой ученых специалистов-геофизиков А.Г. Корженевским, П.М. Кудашовым, Р.И. Юсуповым. В.Г. Золотарёвым и А.Е. Красновым с 1990 года осуществляется поиск технических решений создания устройства, работающего на геофизическом кабеле, с максимальным сохранением технологических возможностей испытания пластов на трубах. Были опробованы испытатели пластов на кабеле конструкции ВНИИГИС, НПГС «ГЕРС», однако из-за низкой эффективности насосной системы для создания депрессии они не нашли производственного применения.

Были рассмотрены различные варианты создания специального геофизического кабеля, обладающего принципиально новыми трудно совместимыми технологическими качествами - достаточной жесткостью для проталкивания приборов и необходимой гибкостью для использования серийного спускоподъёмного оборудования. В результате в соавторстве со специалистами А.Г. Корженевским и В.Н. Алейниковым на основе серийно выпускаемых геофизических кабелей были разработаны новые конструкции кабеля путем применения многослойного бронирования и различных составов полимерных материалов для поверхностного покрытия и заполнения технологических зазоров между проволоками брони. Создан параметрический ряд новых геофизических кабелей разного целевого назначения для проведения геофизических исследований нефтяных и газовых скважин в открытом стволе и через бурильный инструмент; в колонне - через НКТ, в том числе и при герметизированном устье.

Геофизический кабель для исследования горизонтальных скважин имеет следующие технические параметры: диаметр от 17 до 36 мм, разрывная прочность 200-230 кН, номинальное рабочее напряжение 660 В, электрическое сопротивление изоляции 20 МОм, рабочая температура от 90 до 180° С, расчетная масса до 2,2 кг/м.

Получение необходимых параметров кабеля - жесткости и гибкости-достигается подбором диаметра проволок брони, техническим зазором в армирующей броне, материалом и толщиной полимерных оболочек. Изготовление такого кабеля на кабельных заводах не представляет технологической сложности.

Исследование наклонных и горизонтальных скважин при использовании такого кабеля существенно упрощается. Один из самых простых вариантов организации исследований горизонтальных скважин заключается в подсоединении к серийному геофизическому кабелю, намотанному на стандартном подъемнике ПКС-5 или ПКС-7, отрезка жесткого кабеля предложенной конструкции. Предполагаемая протяженность горизонтального участка, которая может быть исследована таким способом, будет составлять около одной трети длины отрезка жесткого кабеля.

Первые образцы нового геофизического кабеля КГ-3-200-90ГС поступили в «Татнефтегеофизика» в 1996 году. В том же году первые промысловые испытания проведены в скважине 103Д НГДУ «Ленино-горскнефть», имеющей сложную геометрию ствола. Скважина обсажена 5 дюймовой эксплуатационной колонной до глубины 2029 м и имеет смещение забоя от вертикали 415 м. В этой скважине выполнены радиометрические исследования аппаратурой ДРСТ-3-90. проведены замеры локатором муфт, четко зафиксировано положение магниевого фильтра, зарегистрирована диаграмма акустической цементометрии аппаратурой УЗБА-21 с центраторами. Результаты работ подтвердили перспективность кабельной технологии исследования наклонных и горизонтальных скважин. С помощью жесткого кабеля были успешно проведены испытания на нескольких скважинах НГДУ «Бавлынефть» и в ОАО «Удмуртнефть».

Особенно эффективно применение жесткого кабеля при использовании горизонтальных скважин, пробуренных из стволов старого фонда скважин. Уменьшенный диаметр скважин и малый радиус перехода к горизонтали затрудняет применение других технологий, а для кабельной технологии эти условия были благоприятны. В скв. 556, 1278, 460 ОАО «Удмуртнефть» проведены исследования методами ГК, НГК, ИК и инклинометрические замеры горизонтальных участков протяженностью до 200 м.

Целесообразность оперативного контроля пространственного положения ствола ГС убедительно подтверждается результатами исследований скважины 435Г Мишкинского месторождения. Бурение скважины осуществлялось путем зарезки бокового ствола и использованием навигационной системы американской фирмы «Becfield». Протяженность горизонтального участка составила 260 м. В этой скважине проведены геофизические исследования методами ГК, НГК, ИК и ИМММ-73 с помощью системы «ГОРИЗОНТАЛЬ» и замеры инклинометрами ИОН-1 (Омского СКБ) на кабеле КГ-3-200-90ГС.

Осознавая исключительную важность контроля проводки скважин с горизонтальным стволом, в последнее время в России стали возникать специальные службы по обеспечению контроля бурения горизонтальных скважин и боковых стволов. Одной из ведущих из них является «ТехИнформСервис». Главным направлением деятельности ее является инженерно-техническое сопровождение при строительстве горизонтальных скважин, а также боковых горизонтальных стволов. Специалисты «ТехИнформСервис» используют современное программное обеспечение, выполняют проектирование профиля скважин и компоновки низа бурильной колонны с учетом всех геологических и технических факторов. География оказываемых услуг этой фирмой весьма значительна. Она работает в Иркутской, Пермской, Оренбургской областях, Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах, республике Коми, Восточной Сибири, Ставропольском крае, в Беларуссии и др. Услугами этой фирмы пользуются такие компании, как ОАО «Газпром», ОАО «Лукойл», ОАО «ТНК-ВР», ОАО «Славнефть» и другие нефтегазовые компании.

При участии специалистов «ТехИнформСервис» построено более 250 боковых стволов.

Использование ими современных технологий и измерительной техники дает успешно справляться с поставленной задачей. Так, для набора параметров кривизны для корректировки ствола скважины применяются телеметрические системы с кабельным и гидравлическим каналами связи. В арсенале компании имеются телесистемы: Radius (США) с кабельным каналом связи, «BecFild» (Германия) с гидравлическим каналом связи, МСТ-45 («ТехИнформСервис») с кабельным каналом связи, МСТ-ГК («ТехИнформСервис») с гидравлическим каналом связи. Малогабаритная телеметрическая система МСТ-45 характеризуется высокой точностью и надежностью замеров по всем углам. Скважинный прибор размещается в немагнитной УБТ и работает в комплекте с подъемником. Забойная информация передается по одножильному каротажному кабелю в компьютер и на пульт бурильщика. В компоновке теле-системы может быть установлен дополнительный гамма-модуль. Системы МСТ-45 показали высокую надежность, технология их эксплуатации отработана, пробурено более ста скважин.

Специалистами «ТехИнформСервис» была разработана первая в России телесистема с гидравлическим каналом связи МСТ-ГК. Система может применяться для сопровождения скважин диаметром 215,9-295,3 мм. Прибор размещается в стандартных немагнитных УБТ диаметром не менее 168 мм и может быть поднят с забоя с помощью кабельной лебедки без подъема бурильной колонны.

Применение телеметрической системы «Radius» и МСТ-45 позволяет производить гамма-каротаж в процессе бурения, по результатам которого можно с уверенностью ориентироваться в геологическом разрезе без подъема инструмента. Возможность произвести гамма-каротаж в любое заданное время и пространственном интервале позволяет провести горизонтальный ствол по наиболее продуктивной части пласта.

1. Геофизические исследования горизонтальных скважин и боковых стволов

Перед пуском хвостовика проводились ГИС с помощью комплекта «Горизонталь-5» с записью приборов инклинометра, PK, BK, ИК. Определение качества крепления хвостовика производилось малогабаритным акустическим цементомером.

2. Особенности геофизических исследований в горизонтальных скважинах

Следует отметить, что в части геофизических исследований горизонтальных скважин зарубежные фирмы преуспели благодаря более совершенному оснащению глубинными приборами и геофизическим оборудованием. По мнению специалистов зарубежных фирм, в том числе фирмы «Шлюмберже», эксплуатационный каротаж в горизонтальных скважинах следует рассматривать как особый вид исследований. Они включают в себя: каротажные исследования, операции безопасности при выполнении каротажных работ, в том числе и при доставке геофизических приборов к месту каротажа, а также вопросы проведения самого каротажа приборами, спускаемыми на гибких трубах, одновременную регистрацию нескольких параметров 8-канальным прибором и выработку нужных данных при их передаче и обработке. Диаграммы эксплуатационного каротажа могут показать источник и тип флюидов, поступающих в ствол скважины. Большинство обычных приборов одновременно измеряют скорость и плотность флюида, его температуру, давление и ёмкостное сопротивление.

Типичными причинами проведения эксплуатационного каротажа является задача выделения в стволе скважины источника нежелательного притока газа и воды, что может потребовать обеспечения локальной изоляции, определения интервалов слабого притока нефти и газа или отсутствия такового, может потребовать выполнения операций стимулирующих воздействий. Цели проведения эксплуатационного каротажа включают оптимизацию продуктивности скважины и максимального увеличения добычи углеводородного сырья. Хотя цели эксплуатационного каротажа в вертикальных и горизонтальных скважинах в общем одни и те же, все же имеются существенные различия в том, как именно получают в них информацию; различаются и факты, влияющие на интерпретацию данных этого каротажа. Так, в вертикальных скважинах каротажные приборы спускаются на электрическом кабеле через полную лубрикаторную систему. Это позволяет проводить каротаж в то время, когда скважина находится под давлением. В горизонтальных скважинах сборка каротажных приборов наиболее эффективно проталкивается (протаскивается) по скважине гибкими трубами. Основными факторами, влияющими на интерпретацию данных каротажа горизонтальной скважины, являются:

1. Длина пройденного каротажем участка зачастую в 20 раз превышает таковую в вертикальных скважинах, в конце горизонтального участка интерпретация притока относительно прямолинейна. Однако, из-за добавочных эффектов, вызванных влиянием нескольких фаз флюидов поступающих, в ствол скважины, интерпретация становится все более трудной по мере того, как прибор поднимается с забоя на поверхность.

2. Разделение фаз на нефть, газ и воду в горизонтальном стволе аналогичен тому, что происходит в очень длинном горизонтальном сепараторе или трубопроводе.

Как было установлено по локации границ раздела различных фаз флюидов с помощью каротажных приборов, на точность измерений влияет изменяющаяся скорость или плотность флюида, обтекающего прибор или проходящего вблизи его датчиков.

3. Основные цели исследования с помощью эксплуатационного каротажа

1. Оценка эффективности заканчивания путём выделения дающих приток интервалов и тех из них, которые оказывают влияние на газовый фактор и добычу газонефтяной смеси. Для определения влияния трещинной системы скважины нужно исследовать профили притока и плотности флюида в интервалах с естественной трещиноватостью.

2. Использование результатов каротажа для повышения производительности скважины. Ограничение имеющихся возможностей повышения давления сжатия газа и стабилизации величины усредненного фактора растворитель - нефть обуславливают необходимость применения стимулирующих операций. С этой целью необходимо выделить интервалы с малой величиной притока или с его отсутствием для проведения кислотной обработки с целью повышения величины притока и отдачи нефти.

3. Создание предпосылок для разработки многоствольного заканчивания. Сводит к минимуму необходимость будущих ремонтных операций.

4. Определение фактической оптимальной длины горизонтальной скважины для данного месторождения.

5. Доказательство того, что применение технологии строительства и эксплуатации горизонтальных скважин будет в этом случае успешным и обусловит её дальнейшее использование.

4. Технологические особенности компоновки глубинного оборудования для безопасного проведения каротажных работ в горизонтальных скважинах

Нельзя переоценить важность безопасного и эффективного размещения, спуска и подъёма каротажных приборов в скважине. Сборку каротажных приборов вначале располагают в вертикальном стволе скважины при полном перекрытии трубного давления на поверхности. На скважине во время всех операций должен присутствовать квалифицированный координатор. Работы выполняет обученный персонал в дневное время. Для работ в скважине под давлением, а также для спуско-подъёма приборов эксплуатационного каротажа требуется выполнить специализированные операции. Использование гибких труб для доставки в скважину сборки геофизических приборов требует определённых условий (больших гидравлических усилий проталкивателя).

He практично использовать длинный лубрикатор для размещения сборки приборов между противовыбросовыми устройствами и головкой проталкивателя во время каротажа. Это может привести к тому, что высота проталкивателя будет очень большой над поверхностью Земли. Поэтому был разработан специальный метод размещения приборов в скважине и извлечения лубрикатора до проведения каротажа. Этот надежный и эффективный метод размещения каротажных приборов по данным фирмы «Шлюмберже» заключается в следующем:

1. Закрыть скважину и перекрыть выкидную линию при подготовке к подъёму головки проталкивателя.

2. Установить секцию противовыбросового превентора гибких труб на верхушку устья скважины, затем установить лубрикатор, содержащий электрический каротажный кабель, сборку каротажных приборов и смазочно-инжекторное уплотнение (см. рис. 1.49).

3. Спустить каротажные приборы с помощью развертывающего стержня длиной 1,4 м (в верхней части сборки приборов) рядом с превенторными плашками. Стержень должен иметь центральный участок достаточно небольшого диаметра и позволить трубным плашкам сдвинуться (сжаться) вокруг стержня, чтобы выдержать скважинное давление. Этот стержень на каждом конце имеет конусное сужение для облегчения прохода и извлечения прибора через скважинное оборудование, имеющее резкие переходные края и выступы.

4. Снять кабельный лубрикатор и отсоединить электрический кабель от развертывающего стержня, который предназначен для выталкивания верхней части противовыбросового превентора гибких труб.

5. Установить устьевой колпак, выполняющий роль упора превентора, в то же время готовя установку инжекторной головки для проталкивания гибких труб.

6. При снятом устьевом колпаке и инжекторной головке с прикреплённым к ней короткой лубрикаторной секцией, размещенной над привентором, ввести адаптер (стыковочный узел) головки гибких труб и гибкие трубы (с электрическим кабелем внутри) со стороны нижней части короткой лубрикаторной секции.

7. Прикрепить адаптер головки труб к верхнему концу развертывающего стержня.

8. Установить на место инжекторную головку, пропуская в то же время через нее гибкие трубы, пока короткая секция лубрикатора не уйдет до привентора.

9. Установить уровень давления в лубрикаторе до скважинного и открыть привенторы.

10. Включить глубиномеры и установить на нужной глубине сборку каротажных приборов в плашках привентора. Затем доставить сборку приборов в скважину на нужную глубину.

На рис. 1.57 представлена окончательная конфигурация наземного оборудования для доставки каротажных приборов в скважину.

Перед спуском геофизических приборов в скважину компоновка приборов предварительно собирается на поверхности у устья скважины в последовательности, показанной на рис. 1.58.

Существуют две конструктивные особенности, снижающие возникновение среза. Эксплуатационные трубы должны иметь воронкообразное направляющее устройство повторного ввода кабельной линии, оборудованное упором для ниппельного конца труб. Кроме того, конусные направляющие развертывающего стержня предотвращают застревание прибора при его продвижении в скважине. В случае отрыва (отделения) сборки приборов от гибких труболовильная головка, оборудованная скошенным краем под головкой со срезывающейся шпилькой, поможет зацепить и прихватить овершот.

Планирование каротажных работ на скважине включает анализ нагрузки, воздействующей на гибкие трубы. Это производится с целью оценки гарантии того, что каротажные приборы могут быть доставлены в горизонтальную скважину и затем извлечены из неё с помощью гибких труб определенного диаметра. Исходными данными, используемыми в программе анализа величины напряжения, являются инклинометрические данные, вес и диаметр гибких труб, а также диаметр скважины.

Анализ результатов каротажных приборов с учётом характеристик коллектора и скважинной геометрии привёл к следующим выводам:

1. Самыми информативными приборами в этой каротажной программе оказались: вертушечный расходомер с осевой вертушкой полного объёма (по диаметру скважины) и гамма-плотномер плотности флюида.

2. Термометр измерял очень небольшие понижения в температуре потока по соседству с некоторыми интервалами, подозреваемыми в перетоке в скважину пластового флюида. Низкий перепад давления на приборе не позволял газу за счёт его расширения повлиять на существенное изменение температуры потока, что не приводило к искажению результатов.

3. Гамма-плотномер флюида показал, то общее разделение фаз на газонефтяную части образовалось на самом низком участке ствола скважины на глубине 1815 м.

4. Интерпретация каротажных данных бывает затруднительной из-за разделения фаз в хвостовике, где объём газа значительно превышает объём нефти.

5. При наличии только одного перфорационного интервала, дающего нефть, возможно значительное искажение гидропроводности ПЗП за счёт воздействия на пласт процесса бурения, вскрытия пласта и перфорации.

6. Естественные трещины пласта усиливают приток в скважину газожидкостной смеси (в основном газа).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна