Исследования бурения горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов

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 градусов и более прибор 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. Золотаревым, 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 и через HKT, 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 брони, 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. 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 «Лениногорскнефть», имеющей сложную геометрия 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 «Бавлынефтъ» и в АО «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 АО «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 с боковыми стволами. 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. Они работают в Иркутской, Пермской, Оренбургской областях, Ханты-Мансийском и Ямало-Ненецком автономных округах, республике Коми, Восточной Сибири, Ставропольском крае, в Белорусии 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 телесистемы 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 результатом 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.