WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Технология управления процессом вскрытия продуктивных пластов в осложненных геолого-технических условиях

На правах рукописи

Бокарев

Сергей Анатольевич

ТЕХНОЛОГИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ

ПЛАСТОВ В ОСЛОЖНЕННЫХ

ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Специальность: 25.00.15

Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010

Работа выполнена в ОАО НПО "Буровая техника—ВНИИБТ"

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Оганов А.С.

Официальные оппоненты — доктор технических наук
Белоруссов В.О.

— кандидат технических наук

Поликарпов А.Д.

Ведущая организация ООО «Лукойл-ВолгоградНИПИморнефть»

Защита состоится « 22 » апреля 2010 г. в 11:00 часов на заседании диссертационного совета при ОАО НПО "Буровая техника—ВНИИБТ"

по адресу: 115114, г. Москва, Летниковская ул., 9

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПО "Буровая техника-ВНИИБТ"

Автореферат разослан "____"________________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук Д.Ф. Балденко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Для выполнения задач развития топливно-энергетического комплекса Российской Федерации необходимым условием является дальнейшее наращивание объемов поисково-разведочных работ по выявлению запасов углеводородов на больших глубинах в сложных горно-геологических условиях.

В этих условиях особенно актуальными являются задачи, связанные с повышением качества вскрытия прогнозируемых продуктивных пластов с целью максимального сохранения их коллекторских свойств и разработкой новых технологий прогнозирования геологического разреза.

Большие резервы повышения эффективности качества вскрытия продуктивных пластов содержатся в создании технологий и информационно-управляющих систем проектирования, мониторинга и управления процессом строительства нефтяных и газовых скважин. Основой комплексного и эффективного использования геолого-технологических и гидродинамических исследований в процессе бурения является максимально полная наземная информация и информация о динамических процессах, возникающих на забое скважины в процессе ее механического углубления.

Однако применение на практике таких технологий затруднено отсутствием методик количественной интерпретации данных для решения задач качественного первичного вскрытия продуктивных пластов и отсутствием необходимой аппаратуры.

Особую важность данная проблема приобретает при первичном вскрытии сложно-построенных низкопроницаемых пластов-коллекторов, где из-за некачественного вскрытия потенциальные возможности вновь открытых объектов углеводородов используются лишь на 20—30 %.

Одним из актуальных способов решения проблемы повышения качества вскрытия продуктивных пластов является создание в рамках действующих компьютеризированных станций геолого-технологических исследований (ГТИ), подсистемы управления бурением на минимальной репрессии (БМР), позволяющей, наряду с управлением механическим углублением скважины, осуществлять оптимизацию процесса качественного вскрытия продуктивного пласта.

Цель работы

Повышение эффективности и качества первичного вскрытия продуктивного пласта за счет создания технологии управляемой репрессии на забой с использованием комплексной интерпретации геолого-технологической и гидродинамической информации.

Основные задачи исследований

  1. Анализ качества вскрытия продуктивных пластов для сложно-построенных месторождений и современного состояния БМР.
  2. Обоснование принципов построения системы проектирования строительства скважин в сложных горно-геологических условиях с использованием результатов геолого-технологических и гидродинамических исследований скважин в процессе бурения.
  3. Разработка эффективных физико-геологических моделей продуктивных пластов на базе интегрированной обработки геолого-технологической и гидродинамической информации.
  4. Разработка технического и методического обеспечения, а также соответствующей аппаратуры для оперативного управления вскрытием продуктивных пластов в условиях БМР.
  5. Создание комплексной технологии качественного вскрытия продуктивных пластов с использованием БМР и оценка ее промышленной эффективности при поисковом и разведочном бурении скважин.

Научная новизна работы

1. Разработаны и научно обоснованы методы прогнозирования основных характеристик геологического разреза и выделения пластов-коллекторов с определением их фильтрационно-емкостных свойств на основе результатов обработки получаемой геолого-технологической и гидродинамической информации.

2. Предложен и обоснован научно-методический подход к определению момента входа ствола скважины в продуктивную часть залежи.

3. Предложен и разработан волновой критерий вскрытия продуктивных пластов-коллекторов, основанный на частотном представлении забойных динамических процессов.



4. Разработаны физико-геологические модели продуктивных пластов-коллекторов, основанные на функциональных зависимостях динамических параметров бурения от величин фильтрационно-емкостных характеристик разбуриваемых горных пород, позволяющие прогнозировать интервалы эффективного применения БМР.

5. Создана методология управления БМР при вскрытии продуктивных пластов на основе расчета спектрально-корреляционных характеристик динамической модели "циркуляционная система скважины — продуктивный пласт".

6. Предложены и научно обоснованы принципы оперативного управления БМП с использованием гидродинамического канала связи "забой — устье скважины" в узкополосном частотном диапазоне динамического взаимодействия «долото—горная порода».

Практическая ценность работы

1. Разработана технология качественного вскрытия продуктивных пластов с использованием рационального комплекса геолого-технологических и гидродинамических исследований.

2. Разработаны методы автоматизированного управления бурением на минимальной репрессии с использованием беспроводного гидродинамического канала связи "забой — устье скважины".

3. Разработана двухканальная система контроля забойных параметров бурения, позволяющая в составе комплекса "АРМ-Технолог" и компьютеризированных станций ГТИ оперативно управлять параметрами качественного вскрытия продуктивных пластов.

4. Разработано программное и информационное обеспечение технологии управления БМР, позволяющее в режиме реального времени обеспечить качественное вскрытие продуктивных пластов и повысить безопасность бурения за счет прогнозирования зон с аномально высокими (низкими) пластовыми давлениями ниже фактического забоя скважины.

5. Предложен метод формирования и анализа геологической, технологической и гидродинамической информации в процессе управления вскрытием продуктивных пластов.

6. Внедрены следующие руководящие, методические и регламентирующие документы:

— регламент по комплексному изучению геологического разреза в процессе бурения скважин и технологический регламент на заканчивание нефтяных и газовых скважин на месторождениях ООО "Оренбурггазпром";

— методическое руководство "Компьютеризированная технология геолого-технологических исследований скважин "АРМ-Технолог" (разделы "Вскрытие продуктивных горизонтов", "Предупреждение нефтегазопроявлений", "Испытание и вскрытие"), утвержденное ОАО "Газпром";

— инструкция по применению автоматизированного комплекса "АРМ-Технолог" при производстве буровых работ (руководство оператора).

7. Результаты проведенных автором исследований и разработанные рекомендации использованы при строительстве поисковых и разведочных скважин на площадях ООО "Оренбурггазпром" и ООО "Астраханьгазпром".

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

— на научно-практических конференциях Ассоциации буровых подрядчиков Российской Федерации (Москва, 2006—2009 гг.);

— на Всероссийской научно-практической конференции "Новая техника и технологии для исследования скважин" (Уфа, 2008 г.);

— на семинарах и НТС ООО "Оренбурггазпром", ООО "Оренбурггеофизика" и ООО "ВолгоУралНИПИгаз" (Оренбург, 2000—2004 гг.);

— на семинарах и совещаниях Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина (Москва, 2006—2009 гг.);

— на VIII Конгрессе нефтегазопромышленников России. Научная секция «В», "Новые достижения в технике и технологии исследования скважин" (Уфа, 2009 г.)

— на Ученом совете ОАО НПО «Буровая техника» - ВНИИБТ (Москва, 2010 г.).

Публикации

По результатам выполненных исследований опубликовано 12 печатных работ, в т. ч. 4 работы - в журналах, входящих в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий» ВАК.

В ходе выполнения данной работы автор пользовался консультациями д.т.н., профессора В.Н. Рукавицына, к.т.н. М.Г. Лугуманова, к.т.н. В.Г. Савко, которым выражает искреннюю благодарность за ценные советы и замечания по диссертационной работе. Автор благодарит сотрудников ОАО НПО "Буровая техника—ВНИИБТ", ООО "ВолгоУралНИПИгаз", РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, ЗАО "Геоспектр"; ООО "Оренбурггеофизика", НПФ "Геофизика" и др., оказавших содействие при проведении и обработке данных экспериментальных исследований и внедрении разработанной технологии при строительстве поисковых и разведочных скважин.

Диссертационная работа выполнена в ОАО НПО "Буровая техника—ВНИИБТ" под научным руководством доктора технических наук, профессора Оганова А.С., которому автор выражает глубокую признательность и благодарность.





Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, обоснованы используемые методы исследований, показаны научная новизна и практическая реализация результатов проведенных исследований, дана ее общая характеристика.

В первом разделе изложен анализ современного состояния проблемы повышения качества вскрытия продуктивных пластов-коллекторов при строительстве нефтяных и газовых скважин в сложных горно-геологических условиях.

Проблеме качественного вскрытия продуктивных пластов посвящено значительное количество исследований отечественных и зарубежных ученых таких, как: Ю.П.Желтов, В.А.Амиян, Г.Т.Овнатанов, А.И.Булатов, С.А.Рябоконь, В.Н.Кошелев, Ю.В.Вадецкий, Б.М.Курочкин, А.М.Сидоровский, В.Н.Щуров, А.Х.Мирзаджанзаде, А.М.Ясашин, Н.М.Шерстнев, В.Н.Рукавицын, В.М.Костянов, В.А.Куксов, М.Р.Мавлютов, Ю.С.Кузнецов, В.Д.Городнов, А.И.Пеньков, Е.А.Коновалов, Л.П.Вахрушев, К.С.Ахмадеев, Г.Д.Дедусенко, Э.Г.Кистер, М.Н.Липкес, У.А.Скольская, А.У.Шарипов, Р.Г.Ягафаров, А.Г.Нигматуллина, В.Г.Татауров, А.М.Нацепинская, О.К.Ангелопуло, А.С.Оганов, Р.В.Аветов, В.П.Зозуля, О.А.Лушпеева, В.Н.Поляков, Р.Ф.Ганеев, В.П.Овчинников, Р.Х.Санников, Ф.А.Агзамов, Э.А.Ахметшин, В.В.Салтыков, Е.В.Беленко, В.Ф.Гашакбаров. И.Г.Гильмашин, М.Г.Лугуманов, В.Г.Савко, И.Гленн, М.Слассер, Т.Уоткинс, Дж.Таккер и др.

Несмотря на значительное количество исследований, способствующих совершенствованию процесса вскрытия продуктивных пластов, проблема создания оптимизированной технологии качественного вскрытия по-прежнему остается актуальной и требующей своего решения. Особенно это относится к сложно построенным залежам с низкопроницаемыми пластами-коллекторами, залегающими на больших глубинах и обладающими наибольшей глубиной проникновения фильтрата бурового раствора в пласт, когда потенциальные возможности таких пластов-коллекторов используются лишь на 20—25 %. Результатами проведенных исследований выявлено, что основными причинами, приводящими к снижению проницаемости пласта-коллектора в призабойной зоне при первичном вскрытии, являются создаваемая на пласт репрессия, динамические процессы в призабойной зоне пласта во время механического углубления ствола скважины и свойства бурового раствора.

Подавляющее большинство исследований в этой области направлено, в основном, на разработку рецептур буровых растворов, необходимых для сохранения коллекторских свойств прогнозируемого пласта-коллектора во время его первичного вскрытия на стадии проектирования строительства скважин. При этом следует отметить, что проектные гидравлические программы бурения, основанные на подборе рецептур бурового раствора к конкретным горно-геологическим условиям, составляемые на основе лабораторных исследований кернового материала, не дают возможности адекватно моделировать физико-химические процессы, происходящие при вскрытии продуктивных пластов. Это приводит, зачастую, к недостоверным и ошибочным результатам по выбору оптимальных рецептур буровых растворов с минимальным загрязняющим воздействием на коллекторские свойства пласта.

Результатами анализа также выявлено, что проблеме управления механическим углублением ствола скважин на стадии первичного вскрытия продуктивных пластов, в т. ч. проблеме создания управляемого оперативного вскрытия пластов при бурении на минимальной репрессии, исследователями уделено недостаточное внимание.

В то же время в условиях проводки глубоких поисковых и разведочных скважин в зонах с аномальными пластовыми давлениями, возможными нефтегазопроявлениями и другими осложнениями регулирование репрессии на пласты и величин динамического воздействия на призабойную зону пласта становится невозможным без оперативного контроля и управления безопасным процессом проводки подобных скважин.

Одним из направлений по созданию управляемого БМР является применение при первичном вскрытии прогнозных целевых горизонтов комплекса геолого-технологических (ГТИ) и гидродинамических (ГДИ) исследований скважин в процессе бурения, направленных на оперативное прогнозирование в разрезе скважин пластов-коллекторов до их вскрытия, а также оценку их коллекторских свойств и характера насыщения.

Во втором разделе приводится методология проектирования бурения на минимальной репрессии на основе прогнозирования физико-геологических и гидродинамических моделей целевых продуктивных интервалов геологического разреза с целью обеспечения минимума дифференциального давления в системе "скважина-пласт".

Проведенный анализ современного состояния разработки систем проектирования строительства поисковых и разведочных скважин позволил разработать требования к построению системы проектирования БМР, основными из которых являются:

— достоверный прогноз структурных построений залежей углеводородов;

— надежный прогноз момента входа в продуктивный пласт;

— прогноз фильтрационно-емкостных свойств целевых горизонтов;

— прогнозная оценка характера насыщения целевых горизонтов;

— прогнозная оценка пластового давления зон с аномально высоким (АВПД) или аномально низким (АНПД) пластовым давлением;

— составление гидравлической программы бурения на основе критерия минимального дифференциального давления в системе «скважина — продуктивный пласт».

Особую значимость с точки зрения экономической целесообразности приобретает создание прогнозных физико-геологических и гидродинамических моделей продуктивных пластов как основы дальнейшей стратегии их оперативного вскрытия и опробования.

В диссертации приведены принципы построения физико-геологических и гидродинамических моделей продуктивных пластов, являющихся основной частью созданной системы проектирования строительства глубоких поисковых и разведочных скважин для реализации БМР.

Функциональная схема системы проектирования БМР представлена на рис. 1.

 Функциональная схема системы проектирования бурения на минимальной-4

Рис. 1. Функциональная схема системы проектирования бурения на минимальной репрессии.

Результатом работы системы БМР является рассчитанный на ПЭВМ рабочий проект на строительство скважины, составленный в соответствии с утвержденными нормативно-справочными и инструктивно-методическими документами.

В состав системы входят следующие основные подсистемы:

  • подсистема прогнозирования физико-геологической модели пласта-коллектора (залежи), основанная на системной интерпретации наземной сейсмической, скважинной геолого-геофизической, геолого-технологической и гидродинамической информации;
  • подсистема построения газогидродинамических моделей пластов-коллекторов, основанная на интерпретации данных гидродинамических скважинных наблюдений и данных испытания;
  • подсистема составления геологической части рабочего проекта, ГТН на строительство скважины, основанная на анализе объемных физико-геологических, энергетических и газогидродинамических моделей;
  • подсистема составления технической и технологической части рабочего проекта, ГТН на строительство скважины;
  • подсистема прогнозирования возможных осложнений и предаварийных ситуаций;
  • подсистема оптимизации механического углубления ствола скважины, основанная на анализе динамического взаимодействия породоразрушающего инструмента с разбуриваемой горной породой;
  • подсистема оптимизации вскрытия и испытания продуктивных пластов-коллекторов.

Одним из результатов работы системы БМР является построение физико-геологической и гидродинамической моделей для прогнозных продуктивных горизонтов на поисковых и разведочных площадях ООО "Оренбурггазпром". Конечным результатом работы системы является автоматизированное построение геолого-технического наряда, включающего геологическую и технологическую части и автоматизированное построение глубинных разрезов нефтегазонасыщенности, коллекторских свойств, плотности горных пород, эффективных толщин, пластового давления и других показателей, в том числе для пластов, находящихся ниже фактического положения забоя скважины.

Использование полученных данных о коллекторских свойствах пластов-коллекторов, находящихся в залегающем ниже долота массиве горных пород, характере их насыщения и пластовом давлении позволило по новому подойти к стратегии их качественного вскрытия с учетом критерия минимума дифференциального давления в системе "скважина-пласт".

Для оперативной оптиматизации вскрытия продуктивного пласта в условиях динамического взаимодействия долота с призабойной зоной пласта нами предложен комплексный частотнозависимый "волновой" параметр первичного вскрытия продуктивных пластов-коллекторов

Пвскр() = (нч) Аp,s(вч), (1)

где (нч) — динамическое дифференциальное давление на входе в циркуляционную систему в низкочастотном диапазоне нч; Аp,s(вч) — энергия продольных р (поперечных s) упругих колебаний, регистрируемых в верхней части бурильной колонны в высокочастотном диапазоне вч. В ходе исследования выявлено наличие двух информативных частотных диапазонов, характеризующих эффект взаимодействия системы "долото - продуктивный пласт - промывочная жидкость", причем низкочастотный диапазон нч = 0 10 Гц соответствует динамическому давлению, возникающему в призабойной зоне скважины, а высокочастотный вч = 10 40 Гц – эффекту динамического взаимодействия долота с разбуриваемой горной породой.

Выбор частотно-зависимого комплексного параметра вскрытия Пвскр(), в качестве критерия первичного вскрытия продуктивного пласта позволяет по-новому решить задачу оперативного управления их качественным вскрытием только по данным наземных измерений динамических процессов, возникающих в призабойной зоне.

На основе выполненного анализа существующих методов прогнозирования интервалов БМР и комплексной интерпретации данных геолого-геофизических, технологических и гидродинамических исследований в процессе бурения разработаны рациональный комплекс информационных параметров бурения и функциональная схема первичного вскрытия продуктивных пластов (рис. 2).

Структура функциональной схемы отражает специфику первичного вскрытия пластов-коллекторов при проводке поисковых и разведочных скважин на нефть и газ в сложных горно-геологических условиях.

Основными модулями разработанной схемы являются прогнозирование и выделение продуктивных объектов в разрезе скважины по данным комплекса ГТИ и гидродинамических исследований, прогноз зон с АВПД (АНПД) и обеспечение оптимальных режимов вскрытия и испытания потенциально продуктивного пласта.

Для разработанной функциональной схемы первичного вскрытия продуктивного пласта характерно наличие обратных связей, повышающих эффективность качественного вскрытия пласта-коллектора.

Проведение работ, согласно разработанной функциональной схеме, позволяет оперативно корректировать разрез и задаваемые интервалы БМР, уточнять прогнозируемую нефтегазоносность и коллекторские свойства продуктивных объектов и, на этой основе, осуществлять эффективное вскрытие продуктивного пласта и заканчивание скважин.

В третьем разделе приведены научные основы создания аппаратуры для оперативного контроля и управления БМР и методика оперативной оптимизации процесса первичного вскрытия продуктивных пластов с использованием беспроводного гидроакустического канала связи забоя с устьем скважины.

Для повышения достоверности и точности определения пористости и характера насыщения вскрываемых продуктивных горизонтов в качестве информационного параметра автором впервые предложено использовать относительный параметр динамического дифференциального давления в системе "скважина-пласт". Коэффициент пористости пласта определяется по формуле:

(2)

Где — энергетические спектры динамического дифференциального давления на глубинах Н1 и Н2 соответственно;

, (3)

где — показатель энергоемкости разрушения горных пород на глубинах Н1 и Н2 соответственно; Рос — осевая нагрузка на долото; n — частота вращения долота; Vмех — механическая скорость бурения; Dд — диаметр долота.

На основании теоретических и экспериментальных исследований, проведенных автором на площадях ООО "Оренбурггазпром" и ООО "Астраханьгазпром" критерием качественного вскрытия продуктивного пласта при бурении на минимальной репрессии выбраны максимальные величины коэффициента когерентности Кг и интервала корреляции инт информационных сигналов, определяющих частотные спектры динамического дифференциального давления и продольных (поперечных) упругих колебаний,

возникающих при взаимодействии долота с разбуриваемой горной породой, определяемые по формулам:

, (4)

, (5)

где Rj,k() — взаимно-корреляционная функция информационных сигналов, регистрируемых двумя приемными каналами j,k аппаратуры оперативного контроля и управления БМР;

Рис. 2. Функциональная схема первичного вскрытия продуктивных пластов на основе геолого-технологических исследований в процессе бурения

V() — огибающая корреляционной функции,

j, k — величины дисперсии информационных сигналов по двум приемным каналам j, k. Полученные нами результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволили разработать технические требования и создать аппаратуру, позволяющую в режиме реального времени осуществлять решение следующих основных задач:

— оперативное определение момента входа в кровлю продуктивного пласта;

— оперативное определение спектрального состава динамического дифференциального давления в системе «скважина-пласт» и спектрального состава упругих колебаний, регистрируемых в верхней части бурильной колонны;

— оперативное определение коллекторских свойств и характера насыщения вскрываемого пласта-коллектора;

— оперативное определение оптимальных величин осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота и механической скорости бурения, обеспечивающих в режиме реального времени максимальное сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта при его первичном вскрытии, с одновременным обеспечением максимума механической скорости бурения. Аппаратура разработана совместно с отделом геолого-технологических исследований в процессе бурения ЗАО "Геоспектр" (г. Москва) согласно техническому заданию, утвержденному ОАО "Газпром".

Разработанная аппаратура предназначена для функционирования в составе серийных станций геолого-технологического контроля и в составе компьютеризированного комплекса "АРМ-Технолог", созданного согласно техническим требованиям и техническому заданию ОАО "Газпром".

Методика обработки данных скважинных измерений, созданная автором совместно с ЗАО "Геоспектр", включает алгоритмы и программное обеспечение для спектрально-корреляционной обработки входной информации о динамических процессах бурения в комплексе с данными геолого-технологических исследований скважин.

Результаты опробования разработанной методики определения коллекторских свойств по данным измерения динамического дифференциального давления на входе циркуляционной системы и данным энергоемкости разрушения горных пород, сведены в соответствующие номограммы, по которым определяется тип коллектора и его коллекторские свойства в процессе первичного вскрытия продуктивного пласта в режиме реального времени.

В диссертации приводятся многочисленные результаты опробования разработанной аппаратуры и скважинные материалы по применению разработанной технологии при вскрытии продуктивных пластов-коллекторов и определения их коллекторских свойств в сопоставлении с данными ГТИ и ГИС на кабеле, проведенные совместно с ЗАО "Геоспектр" и НПФ "Геофизика" (г. Уфа).

На основании стендовых и скважинных экспериментальных исследований разработана методика выбора технологических (Рос, n, Vмех, Рдиф) показателей качественного вскрытия продуктивных пластов при оперативном контроле и управлении процессом механического углубления скважины с помощью разработанной аппаратуры.

По предложенному автором алгоритму оперативного управления качественным вскрытием продуктивных горизонтов при БМР совместно с отделом информационных технологий ЗАО "Геоспектр" разработано программное обеспечение технологии "Optimum-R".

По данным корреляционного метода исследования динамических процессов, регистрируемых в верхней части бурильной колонны и на входе в циркуляционную систему, реализована система контроля и управления процессом БМР, при помощи только наземной системы измерения, с использованием беспроводного канала связи "забой — устье скважины" без спуска в скважину забойной измерительной аппаратуры.

Результаты промышленного опробования разработанной аппаратуры и технологии оперативного управления БМР позволили разработать и утвердить в ОАО "Газпром" рабочий проект подсистемы "Вскрытие и испытание пластов" в составе компьютеризированного аппаратно-программного комплекса "АРМ-Технолог", используемого в качестве пилотного проекта при реализации отраслевой информационно-управляющей системы на предприятиях ОАО "Газпром".

В четвертом разделе приведены результаты опытно-промышленного применения разработанной новой технологии на ряде площадей ОАО "Газпром".

Опытно-промышленные испытания разработанной технологии проектирования БМР осуществлялось в течение 1998—2008 г.г. при непосредственном участии автора на поисковых и разведочных площадях ООО "Оренбурггазпром" и ООО "Астраханьгазпром".

Первая очередь разработанной технологии в составе подсистемы "Вскрытие и испытание" была реализована при строительстве поисковых скважин №№ 1, 2, 3, 5, 6 площади Нагумановская и поисковых скважин №№ 17, 20, 24 площади Песчаная ООО "Оренбурггазпром".

На основании результатов проведенных исследований и разработанных рекомендаций, автором совместно с ООО "ВолгоУралНИПИгаз" было осуществлено строительство и освоение вышеперечисленных поисковых скважин. В отличие от базовой технологии вскрытия продуктивных пластов, предлагаемая технология управляемого БМР позволяет осуществлять решение следующих задач:

— построение адекватных физико-геологических и гидродинамических моделей объектов углеводородов, позволяющих с высокой степенью достоверности прогнозировать интервалы БМР и коллекторские свойства вскрываемых продуктивных горизонтов;

— проектирование рецептур буровых растворов и параметров циркуляционной системы, обеспечивающих минимум безопасного репрессивного дифференциального давления в системе "скважина — продуктивный пласт";

— проектирование режимных параметров механического углубления скважины в интервалах БМР, обеспечивающих максимум механической скорости бурения;

— прогнозирование пластовых давлений, включая зоны с аномально высокими (низкими) пластовыми давлениями;

— выбор оптимальных технологических режимов вскрытия продуктивных пластов-коллекторов с целью сохранения в процессе вскрытия коллекторских свойств разбуриваемых горных пород за счет снижения динамического воздействия на призабойную зону пласта.

Регулирование репрессии на вскрываемый продуктивный пласт и снижение динамического воздействия достигается за счет рационального выбора свойств бурового раствора, параметров циркуляционной системы скважины и показателей механического углубления в интервалах БМР согласно разработанным алгоритмам, реализованным в программном комплексе "Вскрытие и испытание".

Таблица

Результаты применения базовой и разработанной технологии

№№
п/п
Основные характеристики
технологии строительства
скважин
Базовая
технология
Технология управляемого
бурения при минимальной
репрессии
1 Прогнозирование геологического разреза Литолого-стратигра-фический прогноз Прогноз целевых горизонтов БМР
2 Прогноз фильтрационно-емкостных свойств и продуктивности пластов-коллекторов Прогноз отсутствует Оценка коллекторских свойств и продуктивности
3 Характеристика бурового раствора Глинистый с содержанием твердой фазы Ингибированный, малоглинистый без твердой фазы на основе полимеров
4 Методика оптимизации углубления ствола скважин Обеспечение максимума рейсовой скорости бурения Обеспечение критерия минимума дифференциального давления и динамического воздействия на продуктивный пласт
5 Режимы вскрытия продуктивных пластов:
  • с нормальным пластовым давлением, МПа
  • с аномальным пластовым давлением, МПа
Неуправляемая репрессия на продуктивный пласт 3,0—5,0 Более 5,0 Управляемая репрессия на продуктивный пласт 0,5—1,5 1,5—2,0
6 Время динамического воздействия на продуктивные пласты (детальный механический каротаж),
Vм, м/час
Нерегулируемое время воздействия, 2,3—2,7 Выбор оптимальных показателей вскрытия продуктивного пласта, 5,8—7,5
7 Мероприятия по обеспечению безопасности вскрытия продуктивных пластов Технические мероприятия Раннее распознавание интервалов возможных нефтегазопроявлений.

Разработанная технология, кроме того, позволила увеличить механическую скорость бурения и проходку на долото, что обеспечило сокращение затрат времени на вскрытие продуктивных пластов более, чем в 2 раза и, соответственно, уменьшило время динамического воздействия на вскрываемые продуктивные пласты.

В работе приведены результаты статистической обработки информационных динамических параметров первичного вскрытия (Кп, Кг, инт, Пвскр), технологических показателей бурения (Vмех, Рос, n, М, Тбур, Q) и данных геолого-технологического контроля, сведенные в корреляционные диаграммы вскрытия продуктивных интервалов в различных горно-геологических условиях.

Коэффициенты корреляции параметров продуктивных пластов (Кп, Кпр, Рпл, прод и др.), определенные по данным обработки динамических параметров вскрытия и данным ГТИ в процессе бурения с данными оценки параметров пластов по стандартному комплексу ГИС, составляют не менее 0,9. При этом объем выборок, при обработке скважинных материалов, обеспечил уровень доверительной вероятности, равный 0,95.

Оценка качества вскрытия продуктивных пластов-коллекторов произведена по отношению проницаемости удаленной зоны пласта, не подвергнутой загрязнению в процессе вскрытия, к проницаемости призабойной (околоскважинной) зоны пласта, подвергнутой загрязнению в процессе вскрытия.

На основании внедрения разработанной технологии оперативного управления вскрытием продуктивных пластов, в скважине № 2 Еленовской площади в интервале 3920—3930 м выделена газоконденсатная залежь с дебитом по газу 265000 м3/сут.

По данным вскрытия газонасыщенных горизонтов артинского возраста на Нагумановской площади, на основе разработанной технологии, получены дебиты по газу 35000—46000 м3/сут.

В идентичных интервалах геологического разреза на скважинах, пробуренных без применения новой технологии, притока получено не было.

Показаны перспективы развития и области эффективного применения разработанной технологии.

Выводы и рекомендации

1. Разработана технология вскрытия продуктивного пласта при минимальной репрессии на основе управления забойными динамическими процессами взаимодействия долота с разбуриваемой горной породой.

2. Разработаны и обоснованы методы оперативного определения границ продуктивных пластов-коллекторов и оптимизации процесса их вскрытия с целью максимального сохранения коллекторских свойств на основе использования забойных динамических процессов, возникающих в системе "долото — разбуриваемая горная порода".

3. Разработана методика количественной оценки фильтрационно-емкостных свойств горных пород и продуктивности пластов-коллекторов по корреляционным зависимостям динамического дифференциального давления в системе "скважина-пласт" и данным геолого-технологического контроля в процессе бурения.

4. Разработаны гидродинамические и физико-геологические модели продуктивных пластов-коллекторов, используемые при строительстве поисковых и разведочных скважин, позволяющие повысить эффективность первичного вскрытия продуктивных объектов за счет управления БМР.

5. Разработаны и обоснованы требования к созданию системы оперативного контроля и управления процессом механического углубления скважины и аппаратура для передачи забойной информации о динамических процессах посредством комбинированного гидроакустического канала связи "забой — устье скважины".

6. Разработана и обоснована методология проектирования строительства поисковых и разведочных скважин с использованием технологии вскрытия продуктивных пластов при минимальной репрессии на пласт.

7. Внедрение разработанной технологии бурения при минимальной репрессии на забой в продуктивном пласте, только на двух скважинах пл. Нагумановская (ООО "Оренбурггазпром") и пл. Еленовская (ООО "Астраханьгазпром"), позволило открыть новые залежи углеводородов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих печатных работах:

  1. Бокарев С.А. Особенности проводки параметрической скважины № 1 Южно-Линевской площади : конференции, совещания, семинары.- М.- ИРЦ Газпром. - Т. I, 2000.- с. 97— 102
  2. Бокарев С.А. Технология проведения ремонтных работ на скважинах Оренбургского НГКМ // М.- ИРЦ "Газпром".- май 2000.- с. 149—159
  3. Бокарев С.А., Горонович С.Н., Галян Д.А. и др. Химическая обработка бурового раствора при воздействии сероводорода и углекислого газа // НТЖ "Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе".- ВНИИОЭНГ.- М., 2004.- № 9.- с. 34—36
  4. Бокарев С.А., Савко В.Г. Идентификация вскрытия продуктивных пластов-коллекторов на основе комплексирования геолого-технологической и гидродинамической информации // Вестник ассоциации буровых подрядчиков.- М., 2007.- №.-, с. 42—47.
  5. Бокарев С.А. Пути повышения эффективности и опыт строительства поисковых скважин на шельфах Индии и Вьетнама // Вестник ассоциации буровых подрядчиков.- М., 2008.- № 1.- с. 23—28.
  6. Бокарев С.А., Рукавицын В.Н., Савко В.Г. Концептуальные основы создания технологии строительства нефтяных и газовых скважин с использованием волновых процессов // НТЖ "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море", ВНИИОЭНГ.- М., 2008.- № 2.- с. 2—12.
  7. Бокарев С.А., Савко В.Г. Физико-геологические модели продуктивных пластов-коллекторов — основа проектирования их оптимального вскрытия и опробования // НТЖ "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море".- ВНИИОЭНГ.- М., 2008.- № 5.- с. 29—37.
  8. Бокарев С.А., Лугуманов М.Г., Махмутов Ш.Я. и др. Повышение эффективности технологии выделения продуктивных пластов методами ГТИ при бурении наклонно-направленных скважин : тезисы докладов НПК "Новая техника и технологии для исследования скважин".- НПФ "Геофизика".-Уфа, 2008.- с. 224—226.
  9. Бокарев С.А., Лугуманов М.Г., Сидорович С.Н. и др. Опыт проводки наклонно-направленных скважин в пластах, насыщенных высоковязкими нефтями : тезисы докладов НПК "Новая техника и технологии для исследования скважин".- НПФ "Геофизика".- Уфа, 2008.- с. 240—243.
  10. Бокарев С.А., Савко В.Г. Системный подход в проектах строительства нефтяных и газовых скважин // НТЖ "Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море". –ВНИИОЭНГ.- -М., 2008.- № 7.- с. 7—14.
  11. Бокарев С.А., Лугуманов М.Г., Махмутов Ш.Я. Современное состояние и роль геолого-технологических исследований при строительстве скважин : тезисы докладов НПК "Новые достижения в технике и технологии для исследования скважин".- НПФ "Геофизика".- Уфа, 2009.- с. 53—55.
  12. Оганов А.С., Рукавицын В.Н., Бокарев С.А. Создание и применение физико-геологических моделей продуктивных пластов-коллекторов при поисково-разведочном бурении // Вестник ассоциации буровых подрядчиков.- М., 2009.- № 2.- с. 5—13.

__________________________________________________________

Принято к исполнению 15/03/10 Исполнено 16/03/10 Заказ № 598 Тираж 100 экз.

Отпечатано «АллА Принт»,

г. Москва, Лубянский проезд, д.25

Тел.: (495) 625-92-05 Факс: (495) 624-47-81

www.allaprint.ru

__________________________________________________________



 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.