Для геонавигации в реальном времени в условиях проводки горизонтальных скважин необходимо
Обновлено: 04.07.2024
Геонавигация в условиях незакартированных разломов на месторождении им. В. Виноградова АО «РИТЭК»
Методы геонавигации
Для геонавигации использовался набор каротажных данных: гамма-каротаж, электрическое сопротивления (не азимутальное), нейтронный и плотностной каротаж, скорость бурения. Основанием для определения разломов послужили данные 2Д сейсмики, которая применяется на этапе поисково-разведочных работ и обладает невысокой разрешающей способностью, недостаточной для целей эксплуатационного этапа бурения (навигация, моделирование и т.д.).
Заканчивание скважин происходит, как правило, с применением многостадийного ГРП, что позволяет включить в работу все пересекаемые и близкорасположенные коллекторы, а также разные блоки из тектонических нарушений, пересеченных горизонтальной скважиной.
Горизонтальные секции скважин на месторождении им. В. Виноградова были пробурены с использованием приборов каротажа в процессе бурения: OnTrak, LithoTrak, модуль телеметрии BCPM, роторная управляемая система AutoTrak GT.
Для геологического сопровождения скважины использовался набор данных, поступавших в режиме реального времени по системе WellLink:
гамма-каротаж (прибор OnTrak),
сопротивление (прибор OnTrak),
плотностной каротаж ГГКп (прибор LithoTrak),
нейтронный каротаж ННКт (прибор LithoTrak ).
Эти данные позволили провести оценку литологии и фильтрационно-ёмкостных свойств пласта и выполнить корреляцию с опорной скважиной.
Для предварительного моделирования горизонтальных секции и анализа неопределенностей использовались структурная карта по кровле пласта и данные по опорным скважинам.
На рис. 1. представлен типичный разрез пласта АС3, коллекторы которого являются целью бурения горизонтальной скважины. Пласт представлен переслаиванием глин, алевролитов, коллекторов и плотных пород. Целевой кровельный коллектор, как правило, мощный, располагается в верхней части пласта. В средней части пласта расположен плотный прослой мощностью 1.5 м. Ниже следует песчано-алевролитистое переслаивание, которое может включать песчаный коллектор и алеврит, меняющиеся местами от скважины к скважине, или появление коллектора в алевролите. Плотный пропласток между двумя коллекторами может послужить вспомогательным репером для дальнейшей навигации при остутствии азимутального сопротивления. При горизонтальном бурении разные зонды сопротивления имеют различную глубину исследования и при приближении к плотному пропластку сопротивление дальнего зонда будет расти в отличие от сопротивления зондов среднего и ближнего радиуса исследования. По мере приближения к плотному пропластку начинают реагировать средний и ближний зонды сопротивления, что при субгоризонтальном залегании пласта или при залегании с небольшим известным углом позволяет вести скважину в коллекторе около плотняка. На месторождении им. В. Виноградова коллектор возле плотного пропластка зачастую обладает наилучшими фильтрационно-емкостными свойствами.
Рисунок 1.Стратиграфический разрез пласта АС3
Бурение осуществляется по профилю скважины. Углы падения и простирания пласта определяются по структурной карте. Основные трудности могут вызвать разломы, не отображенные по сейсмическим исследованиям и не дающие представление о движении блоков.
На рис. 2. представлен пример моделирования бурения горизонтальной скважины. По профилю бурения скважина пересекает верхний коллектор, плотняк и нижний коллектор. При проектировании скважины разломные нарушения не были определены, но в процессе бурения они были встречены.
Рисунок 2. Графическая интерпретация модели бурения горизонтального участка скважины
Рисунок 3. Результаты бурения горизонтального участка скважины.
На рис. 3 представлены результаты бурения горизонтальной скважины. После каждого разлома синтетические кривые геокаротажа и сопротивления подбирались таким образом, чтобы максимально соответствовать положению в пространстве и схожести с реальными кривыми каротажа. Было встречено 4 разлома, однако положение последнего блока не было определено достаточно точно. Для планирования заканчивания скважины была произведена перепись зонда AziTrak (определение расстояния до границ пласта), после чего геологическая структура была перестроена с учетом новых данных (рис.4). На 3-м разломе по показаниям зондов нет высоко-амплитудного смещения. На 4-м разломе продолжается сигнал снизу. После получения дополнительной информации модель была перестроена.
Рисунок 4. Модель пласта после получения дополнительной информации.
Рисунок 5. Бурение параллельных горизонтальных скважин
а. стратиграфическая карта с параллельными скважинами;
б. Скв. 576 куст 13; в. Скв. 5762 куст 13.
На рис. 5 представлены горизонтальные скважины №576 и №5762 (куст №13), пробуренные параллельно друг другу. После бурения сважины №576 не было получно достаточной информации о положении последнего блока после разлома. Было сделано предположение о том, что блок сдвинулся вниз и произошел разлом типа «сброс». После бурения снижение по абсолютной отметке составило 14 м, однако коллектор встречен не был. Во время бурения скважины №5762 после второго разлома ствол скважины попал в подошвенный алевритовый пропласток, что помогло составить представление о геологии на этом участке. Кроме этого, возможно, был встречен еще один разлом малой амплитуды смещения.
Всего на месторождении им. В. Виноградова АО «РИТЭК» было пробурено около 30 скважин с геонавигацией. Бурение было осложнено наличием разломов, которые не были определены по данным сейсмики ввиду ее невысокой разрешающей способности, недостаточной для целей эксплуатационного этапа бурения. Опыт АО «РИТЭК» и Baker Hughes показывает способы улучшения проводки скважины в коллекторе и избегания осложнений при бурении. В свою очередь, данные бурения помогают уточнить геологию месторождения и получить информацию для проектирования новых скважин.
Список литературы
1. Петрофизика. Вендельштейн Б.Ю., Добрынин В.М., Кожевников Д.А., Недра, Москва, 1991 г
Тренинг
Уникальная возможность самостоятельно сопровождать бурение горизонтальных скважин в условиях поступления каротажа в реальном времени.
Используется интерактивный тренажер для геонавигации, созданный нашей командой.
В связи с распространением короновирусной инфекции в мире и ограничением передвижения работников компаний, мы адаптировали программу тренинга под дистанционное обучение, посредством онлайн приложений.
В случае смягчения эпидемиологической ситуации в стране, будем дополнительно информировать о проведении очных курсов по геонавигации.
Если вы заинтересованы в тренинге для вашей команды, пожалуйста, свяжитесь с нами через форму на сайте.
До ближайшего тренинга осталось -- дней
Почему тренинг по геонавигации важен?
Геонавигация - это комбинация различных навыков из области геологии,
бурения и каротажа, а также способность быстро принимать верные
решения и коммуникация с полем и заказчиком.
Всё это необходимо для успешного расположения горизонтальной
скважины в пределах целевого интервала.
Геонавигация невозможна без практики, которая основывается на
ошибках и неверных решениях. Неправильное решение на реальной
скважине может привести как к нескольким часам простоя, так и
многомиллионным боковым стволам или тысячам тонн нефти, которая
никогда не будет добыта. Поэтому реальная горизонтальная скважина -
слишком дорогое поле для практики.
Какую пользу команда получит на тренинге?
- Участникам тренинга предоставляется уникальная возможность самостоятельно сопровождать бурение горизонтальных скважин в условиях поступления каротажа в реальном времени, используя единственный в мире интерактивный тренажёр для геонавигации, созданный нашей командой специально для того, чтобы максимально приблизить занятия к реальным условиям работы.
- Тренинг позволит структурировать связь между фундаментальными принципами геонавигации, геологии, бурения и измерений во время бурения (LWD/MWD) и способы применения их в условиях ограниченного времени.
- Участники освоят необходимые знания для построения предварительного моделирования и выработки стратегии бурения горизонтальной скважины. Используя уникальный интерактивный тренажёр, будут самостоятельно сопровождать бурение, как минимум трёх скважин с горизонтальным окончанием. При этом участники научатся самостоятельно производить своевременные технически правильные корректировки траектории, обновлять геологическую модель, а также обосновывать изменение стратегии бурения заказчику.
Виды тренингов
Для инженеров геонавигаторов
тем, кто собирается применять навыки в повседневной работе. К концу курса участники должны быть готовы выполнить работу по геонавигации самостоятельно.
В этом случае длительность тренинга составляет от трёх до пяти дней, которые подразумевают активную практическую работу с использованием уникального тренажёра для геонавигации горизонтальных скважин.
Для всех остальных специалистов
которые косвенно связанны с принятием решения по корректировке траектории скважины и выработке стратегии бурения (полевые супервайзеры, разработчики, геофизики, инженеры по бурению), то есть для тех, кто имеет дело с горизонтальными скважинами и должен понимать почему бурение по плановому профилю не является правильным решением.
В этом случае продолжительность тренинга составляет от двух до трёх дней, в зависимости от уровня предварительной подготовки и целей участников.
У вас есть вопросы или вы хотите индивидуальный тренинг?
Мы проконсультируем и учтем ваши пожелания.
Отзывы о прохождении тренингов
Отзывы
Любовь Косарева
Промысловый геолог Salym Petroleum Development N.VТрехдневные курсы по Геонавигации по моему мнению очень полезные и содержательные. Я как Production геолог с опытом сопровождения горизонтальных скважин в течении 1.5 лет в геологическом пакете ПЕТРЕЛ получила очень важный объем теоретической и практической информации по инклинометрическим измерениям и телеметрии, каротажу и имиджам в процессе бурения. И что самое важное - познакомилась со специальным программным пакетом для сопровождения горизонтальных скважин, позволяющим выполнять моделирование геологического разреза в процессе проводки, включая литологию и поведение структуры по фактическим замерам и эталонным кривым каротажа в пробуренных вблизи скважинах. При значительной фациальной изменчивости разреза и неопределенности структурного фактора это имеет большое значение. На курсах в реальном времени шло сопровождение бурения нескольких горизонтальных скважин с различными геологическими рисками, с моделированием геологического разреза, с замерами имиджей и контролем азимутальных измерений. Моя рекомендация – посетить курсы по Геонавигации для улучшения эффективности проводки горизонтальных скважин и повышения уровня теоретических знаний.
Кудрицкий Андрей
Речицанефть, БелоруснефтьРаботаю геологом по сопровождению бурения. При прохождении тренинга по геонавигации получил важный практический навык по сопровождению скважин на симуляторе в режиме реального времени, позволяющий выполнять корректировку и моделирование геологического разреза в режиме реального времени. Также хочется поблагодарить Игнатова Даниила и Ширшова Антона, которые помогали мне в освоении данной программы.
Советую данный тренинг молодым специалистам, которые работают в бурении, для повышения эффективности проводки скважин в различных геологических условиях.
Начальник отделаВыработка практических навыков и хорошее объяснение теоретической части с предоставлением актуальной информации по технологическим достижениям в области геонавигации. Хорошо структурированная презентация. Чередование практических и теоретических занятий, а также кофе-брейков позволяет оставаться "в тонусе" и воспринимать информацию на протяжении всего курса. Советы в формате "на что обращать внимание при работе с Заказчиками" также заставляют обращать внимание на эти моменты.
Вербицкая Лина
Главный специалист по геологическому сопровождению бурения скважин управления геологииТренинг оказался очень полезным, время потрачено не зря. Полный курс знаний, от моторов до тонкостей проводки скважин с помощью имиджей. Абсолютно уникальный симулятор геонавигации скважин в реальных условиях! Могу советовать этот тренинг всем кто хоть как-то связан с бурением горизонтальных скважин, как для общего понимания, так и для детального разбора всех тонкостей настройки скважины.
Штепин Даниил
Ведущий геофизик ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть»Участие в тренинге по геонавигации, организованном ООО «Геонавигация» позволило повысить свои навыки в области геологического сопровождения строительства сложных горизонтальных скважин, обменяться опытом для повышения качества проводки скважин.
Представленный на тренинге интерактивный тренажёр для проведения удаленного мониторинга бурения скважин демонстрирует преимущество совместной интерактивной работы геологов, геофизиков и буровых инженеров в процессе проводки скважин.
Geosteering Office
Программный комплекс «Geosteering Office» предназначен для геонавигации горизонтальных скважин в режиме реального времени. В программе реализован метод корреляции синтетических и фактических кривых каротажа во время бурения, путем изменения геометрии структурных поверхностей разреза. Данный программный комплекс содержит в себе все необходимые геонавигатору инструменты, как для проводки горизонтального участка, так и для посадки скважины в пласт.
Основные отличительные особенности, подтвержденные отзывами наших Заказчиков:
- Надежность. Программа исключительно надежна в эксплуатации, работает стабильно и без сбоев. Также во избежание возможных потерь данных и времени в процессе бурения скважины, вся загружаемая информация и любые изменения в проекте автоматически сохраняются в файл проекта. Таким образом, в случае внезапного выключения/перезагрузки компьютера или закрытия программы, пользователь не потеряет несохраненную работу.
- Простота. Простота изучения и использования ПО позволяет полноценно внедрить его на предприятии в течении несколько часов. Некоторые наши Заказчики, с предыдущим опытом геонавигации, сумели полноценно освоить ПО в течении 1-2 часов, не обращаясь к руководству пользователя.
- Скорость. За несколько минут можно создать и проработать альтернативный сценарий проводки скважины. Каждая из функций максимально нацелена на удобство и быстроту реализации, а уникальный интерактивный интерфейс позволяет гораздо быстрее и точнее подобрать значение нужного параметра (угол залегания, вертикаль или мощность пласта), чем при пошаговом перестроении кривых, когда искомый параметр подбирается дискретно.
Почему необходимо использовать синтетические кривые?
Как известно, вертикальная межскважинная корреляция становится неинформативной для геологического сопровождения бурения скважин при зенитных углах близких к 90°, когда траектория скважины практически параллельна залегающим пластам. Что, как правило, и наблюдается при бурении горизонтального участка скважины. Однако если пласт залегает не горизонтально, то проблемы с вертикальной корреляцией появляются уже на этапе посадки скважины в пласт. Это вызвано тем, что даже при небольших углах залегания пласта вертикальная проекция достаточно сильно искажается из-за влияния больших зенитных углов самой траектории скважины. Такое искажение приводит к значительным неопределенностям вертикальной корреляции перед входом в пласт, а во многих случаях к ошибочному выделению маркерных пропластков и неточной посадке. Таким образом, в условиях больших зенитных углов, вертикальная межскважинная корреляция становится неприменима, а наиболее эффективным решением задач посадки скважины в пласт и проводки горизонтального участка будет применение метода корреляции синтетических и фактических кривых каротажа.
Метод корреляции синтетических и фактических кривых каротажа.
Данный метод предполагает работу инженера с геонавигационным разрезом - вертикальным геологическим сечением вдоль плановой траектории скважины. Геометрия структурных поверхностей разреза задается на основании действующей геологической модели, либо создается вручную.
Затем данному разрезу задаются свойства, согласно ближайшей (наиболее репрезентативной) опорной скважине или пилотному стволу.Построенный таким образом разрез позволяет смоделировать ожидаемый отклик кривых каротажа в данных геологических условиях при бурении вдоль заданной траектории, такие кривые называются синтетическими кривыми каротажа.
Используя геонавигационный разрез и синтетические кривые до начала бурения, инженер по геонавигации прорабатывает различные сценарии поведения геологической структуры и анализирует поведение синтетических кривых каротажа в каждом из случаев. Например, как будут выглядеть кривые при выходе через кровлю, выходе через подошву, пересечении разлома и т.д. В результате такого анализа геонавигатор оценивает ожидаемые риски, а так же определяет оптимальный набор кривых каротажа во время бурения для успешной проводки скважины, согласно поставленным задачам.
Во время бурения, на треки геонавигационного разреза, в режиме реального времени, загружаются фактические кривые каротажа с приборов MWD/LWD, записываемые вдоль фактической траектории скважины (после загрузки фактической траектории, синтетические кривые автоматически перестраиваются вдоль нее). Таким образом, во время бурения, у инженера есть возможность сравнивать и коррелировать между собой фактические и синтетические кривые каротажа. Если на заданном участке бурения синтетические и фактические кривые совпадают, это говорит о том, что текущая модель верно отображает фактически пересекаемый геологический разрез. Если же кривые не совпадают, то текущая модель неверно отображает реально пересекаемый участок структуры и нуждается в корректировке (Рис. 2).
Корректируя структурные углы, а в определенных случаях, и мощности пропластков, инженер по геонавигации добивается приемлемой сходимости кривых и, исходя из обновленной структуры, выдает рекомендации по корректировке траектории бурения.
На данном рисунке показано, как изменение угла структуры на 0.3 град. позволило улучшить сходимость кривых ГК и УЭС на заданном интервале и, соответственно, получить более точную модель структуры для последующей корректировки траектории. Геонавигационный разрез. На верхнем треке отображена синтетическая кривая ГК вдоль плановой траектории скважины для заданного разреза.
Инженер по геонавигации также может определить проекцию на долото с помощью встроенного инструмента планирования.
Инструмент редактирования траектории.
Основные элементы и особенности программы
Поскольку главное предназначение данной программы - это работа в условиях дефицита времени для принятия решений в процессе бурения, то каждая из функций максимально нацелена на удобство и быстроту реализации.
Ниже перечислены некоторые из тех функциональных особенностей, которые делают программу эффективной и удобной в использовании.
Аспекты проводки горизонтальных скважин в условиях применения стандартного или расширенного комплекса геофизических исследований скважин во время бурения
Рассмотрены основные принципы подбора методов каротажа во время бурения. В результате сопоставления физических принципов метода и характеристик геологических разрезов создана матрица, позволяющая подобрать оптимальный комплекс каротажа. Оценено влияние расстояния между датчиком прибора и забоем на эффективность строительства горизонтальных скважин. На ряде примеров методом сравнения эффективной длины проходки показаны преимущества использования расширенного комплекса геофизических исследований скважин.
Aspects of geosteering with simple And extended lwd tools of BhA
PRONEFT''. Professional'no o nefti, 2018, no. 1(7), pp. 20-27
A.V. Bilinchuk, A.R. Listik
Gazprom neft PJSC, RF, Saint-Petersburg
V.A. Kindyuk, P.S. Arzumanyan
Arzumanyan Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg
Keywords: horizontal well, geosteering, LWD, matrix of LWD, distance to bottom
In an article are showed a base principles of picking type of LWD. In result of matching between physical bias of method and characteristics of geological section LWD matrix has been made, which can optimize selection of LWD tools. The influence of distance to bit on an effectivity of constructing a horizontal well was estimated. As examples benefits of using extended LWD assembly by comparing effective length of well have been shown.
ВВЕДЕНИЕ
Строительство горизонтальных скважин является одним из эффективных методов вовлечения в разработку нефтяных и газовых месторождений, имеющих сложное строение [1]. В настоящее время на активах «Газпром нефти» в процессе строительства 77 % скважин применяется стандартный комплекс геофизических исследований скважин (ГИС) во время бурения, включающий индукционный каротаж (ИК) и гаммакаротаж (ГК) (ГОСТ 32358–2013). При его использовании возникают сложности при выделении коллекторов и решении геонавигационной задачи, появляется риск проводки скважины в коллекторе с низкими фильтрационно-емкостными свойствами (ФЕС) либо в неколлекторе.
выбор оптимального комплекса гис. матрица lwd
Для анализа сложившейся ситуации была проведена систематизация геологических особенностей карбонатных и терригенных разрезов. Для каждого типа разреза на основе разработанных логических схем был предложен инструмент выбора оптимального комплекса ГИС. Рассматривался только каротаж во время бурения (LWD-каротаж); для карбонатного разреза характерны: небольшая толщина целевого интервала; порово-трещиноватый коллектор; наличие битума в поровом пространстве; необходимость контроля состояния ствола скважины; для терригенного – наличие газонефтяного контакта (ГНК); небольшая толщина целевого интервала; наличие радиоактивных песчаников; неопределенность петрофизической интерпретацииданных; необходимость контроля состояния ствола скважины.
Выбор оптимального комплекса ГИС проводился следующим образом. Выделялись отдельные методы ГИС, чувствительные к одной определенной особенности разреза [2], которые связывались с этой особенностью.
Систематизация логических связей между методами и особенностями была представлена в виде логической схемы – «дерева решений». Ее использование заключалось в последовательной проверке наличия геологических особенностей, характерных для каждого типа разреза. При этом под неопределенностью петрофизической интерпретации подразумеваются случаи, когда результатов ГК и ИК недостаточно для выделения коллекторов, но при этом рассматриваемый терригенный разрез не характеризуется наличием ГНК или радиоактивных песчаников и не требуется контролировать состояние ствола скважины.
На основе дерева решения разработан подход, представляющий собой матрицу LWD-каротажа в процессе бурения, которая является инструментом выбора методов ГИС для проведения каротажа во время бурения (рис. 1).
Рис. 1. Матрица выбора методов ГИС для горизонтальных скважин (ННКт – нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам; КВ – кавернометрия)
На основе результатов анализа рынка нефтесервисных организаций, оказывающих услуги по расширенному каротажу во время бурения на территории Российской Федерации, были систематизированы доступные приборы LWD с указанием их конкретного названия [3]. Эти приборы разработаны для скважин диаметром от 4 ¾″ (121 мм) и более. В табл. 1 приведена классификация существующих на сегодняшний день комплексов и методов LWD. Данная классификация является дополнительным результатом формирования общей матрицы LWD.
Помимо типа прибора LWD на эффективность проводки скважины влияет расположение приборов в единой связке. С точки зрения геонавигации важным является расположение датчиков LWD относительно долота компоновки низа бурильной колонны (КНБК) – расстояние от датчика каротажного прибора до забоя. Рассмотрим на модельном примере влияние этого расстояния на эффективность геонавигации.
Возможность оперативно вернуться в целевой интервал (пласт) является критически важной характеристикой, и длина ствола в области неколлектора определяет эффективность строительства горизонтальной скважины.
Смоделируем ситуацию выхода КНБК из целевого объекта, соблюдая условия по максимальной пространственной интенсивности искривления скважины, углу атаки вхождения скважины в пласт и расстоянию от долота до датчика. Зададим возможные углы пересечения кровли пласта со стволом скважины в интервале от 1° до 5° (при большем угле целесообразность продолжения бурения данного ствола требует дополнительного анализа и часто не эффективна). На объектах компании «Газпром нефть» наиболее распространенная максимально допустимая интенсивность искривления β составляет 1,5° на10 м, примем это значение за верхнюю границу. Расстояние от долота до датчика LWD (зона непромера) x = 3–15 м.
В силу симметричности ситуации и малых углов: cos1° ≈ cos5° ≈ 1, b ≈ x, c = α/β.
В табл. 2 приведены результаты расчета расстояния с и длины скважины вне пласта.
Таким образом, величина непромера существенно влияет на длину скважины, проведенной вне пласта. Так, для непромера
x = 3 м, и угла пересечения α = 1° длина скважины вне пласта составит 19,4 м, в то время как при x = 15 м она увеличивается до 44 м (более чем в 2 раза). Аналогичная ситуация отмечается для худшего сценария при угле пересечения α = 5°: соответсвенно 72,7 и 96,8 м, при этом следует обратить внимание, что разница значений длин скважин вне пласта сокращается.
При угле пересечения α = 6° минимально возможная длина составляет 86 м, α = 7° – 100 м, что означает потерю скважиной с длиной горизонтального участка 1000 м около 10 длины при одном случае выхода из коллектора. Поэтому при пересечении пласта под большими углами рекомендуется перебуривать скважину, срезаясь с текущего ствола в интервале коллектора.
Результаты метода оценки, основанного на геометрии расположения датчиков, толщине пласта и значениях углов залегания пласта, также можно использовать при определении прогнозной эффективности проводки горизонтальной секции скважины, чтобы избежать завышения планируемых показателей эффективности либо для обоснования более проактивных методов геонавигации для достижения максимальной эффективности.
Результаты внедрения матрицы lwd
На ряде месторождений в качестве иллюстрации целесообразности распространения матрицы LWD показано увеличение эффективности бурения горизонтальных скважин при выборе расширенного комплекса LWD. На Сугмутском месторождении в горизонтальной скважине, пробуренной на пласт БС9–2, был проведен расширенный комплекс ГИС на трубах после бурения (рис. 2), показавший завышение эффективности проходки при использовании стандартного набора методов ГИС в процессе бурения. В данном случае включение дополнительных методов позволяет уточнить эффективную длину скважины и, возможно, повлияет на траекторию скважины. Отмечается существенное изменение пористости при практически постоянных показаниях ГК, что не дает возможности использовать результаты ГК в данном пласте с целью геонавигации.
Эффективность бурения при применении ограниченного комплекса LWD составила 100 %, расширенного комплекса ГИС на трубах – 46 % при длине горизонтального участка 204 м.
Рис. 2. Оценка эффективности бурения при применении расширенного комплекса ГИС на трубах (а) и стандартного комплекса LWD (б ) на примере Сугмутского месторождения (ГГКп – гамма-гамма плотностной каротаж)
Для Мессояхского месторождения (рис. 3) отмечаются области повышенной радиоактивности в зонах коллектора, которые могут повлиять на стратегию проводки скважины. В данном случае рекомендуется использовать расширенный комплекс ГИС в процессе бурения, включая нейтронный и плотностной методы, что позволит подтвердить или опровергнуть наличие коллектора в областях высокой радиоактивности.
Эффективность бурения при применении стандартного комплекса ГИС составила 87 %, расширенного комплекса ГИС – 94%.
На Царичанском месторождении из-за сложной минералогии и вторичных преобразований пород, слагающих коллектор, проведение стандартного комплекса каротажа не рекомендуется. Сложный минеральный состав при проводке скважины по данным ГК не позволяет точно оценить продуктивный интервал и может привести к ошибочному решению не корректировать траекторию скважины после глубины 4200 м, а бурить горизонтально, в то время как по данным ГГКп коллектор залегает на других глубинах (рис. 4). В данном случае плотностной каротаж позволил увеличить проходку и достичь прогнозируемого дебита.
Рис. 3. Оценка эффективности бурения при применении расширенного (а) и стандартного (б) комплексов ГИС на примере Мессояхского месторождения
Рис. 4. Оценка эффективности бурения при применении расширенного (а) и стандартного (б) комплексов LWD на примере Царичанского месторождения
Рис. 5. Оценка эффективности бурения при применении расширенного (а) и стандартного (б) комплексов LWD на примере Новопортовского месторождения
Эффективность бурения при применении стандартного комплекса LWD cоставила 77 %, расширенного комплекса LWD – 66 %. В юрских пластах Новопортовского месторождения актуально выделение интервалов углефицированых и высокорадиактивных отложений, которые по данным стандартного каротажа относятся соответственно к коллекторам и неколлекторам. В связи с этим было принято решение использовать расширенный комплекс ГИС для своевременного принятия решений в процессе геонавигации скважин и для оптимальной оценки продуктивных участков (рис. 5). Эффективность бурения при применении стандартного комплекса LWD составила 31 %, расширенного комплекса LWD – 45 %.
В скважинах, в которых предполагается проведение гидроразрыва пласта (ГРП), необходимо использовать акустический каверномер либо расчетный индекс кавернозности для корректной интерпретации результатов и выбора оптимальных зон с целью установки элементов оборудования для многостадийного ГРП.
Заключение
Предлагаемый инструмент – матрица LWD – не является панацеей при определении необходимого комплекса методов и не освобождает от анализа имеющейся геологической информации о свойствах пласта по разрезу и латерали, но позволяет автоматизировать выбор методов LWD, провести их начальную сортировку.
При наличии необходимой геологической и петрофизической информации матрица LWD дает возможность учесть существующие в настоящее время методы каротажа в технических заданиях для сервисных компаний и задать перспективные направления разработки новых приборов LWD. При этом необходимо всегда учитывать важность расположения датчиков LWD относительно долота КНБК.
Информационные технологии при планировании и мониторинге эксплуатационного бурения на месторождениях ОАО «НК «Роснефть»
Введение
В 2010 г. НК «Роснефть» заняла 1 место среди российских и 4 место среди публичных международных нефтяных компаний по добыче нефти (рис. 1). Поддерживать и наращивать высокие уровни добычи невозможно без увеличения объемов бурения новых скважин и боковых стволов. Данные мероприятия вносят существенный вклад (более 10 %) в годовую добычу нефти компании.
Кроме того, ОАО «НК «Роснефть» – лидер по эффективности бурения новых скважин среди отечественных компаний (рис. 2). В 2010 г. дебит новых скважин ОАО «НК «Роснефть» в 2 раза превысил средний показатель по России. Этому способствуют:
» качество запасов
» постоянное совершенствование технологий заканчивания скважин
» широкое применение геолого-технологических моделей при планировании
» собственные методологические и программные разработки.
Статья подготовлена по докладу, сделанному на IV научно-практической конференции «Математическое моделирование и компьютерные технологии в процессах разработки месторождений, добычи и переработки нефти» (26-28 апреля 2011 г., г. Уфа).
Обзор используемого программного обеспечения
Основой программы бурения любой нефтегазовой компании являются утвержденные проектные решения, которые уточняются по мере бурения новых скважин на каждом месторождении. При подготовке проектных документов в ОАО «НК «Роснефть» применяется широкий спектр специализированного программного обеспечения как коммерческого, так и собственной разработки, в частности пакеты геологического (Schlumberger Petrel, IRAP RMS), гидродинамического (Schlumberger Eclipse, CMG STARS) моделирования и др.
Учет результатов реализации программы бурения и других мероприятий, выполненных на месторождениях компании за предыдущий год, приводит к необходимости ежегодного уточнения рейтинга объектов эксплуатационного бурения, на основе которого готовится пятилетняя программа бурения. Последняя является составной частью бизнес-плана компании и ее дочерних обществ. При уточнении рейтинга важно учитывать все геолого-промысловые данные и их самые последние изменения. Для решения этой задачи при подготовке программы бурения и зарезки боковых стволов (ЗБС) геологические службы используют программный комплекс «Геология и Добыча» (ПК «ГИД») разработки ООО «РН-УфаНИПИнефть», имеющий разнообразный функционал в части хранения, обработки и визуализации данных, а также модули аналитических расчетов.
Дальнейшая реализация программы бурения и ЗБС подразумевает постоянный мониторинг и внесение при необходимости корректировок. На этапе реализации службы, отвечающие за геологическое сопровождение бурения, в дополнение к ПК «ГиД» применяют технологическую информационную систему (ТИС) «Добыча», разработанную в компании и представляющую собой самый оперативный источник данных.
В итоге весь массив геолого-геофизической информации, накопленной в ходе выполнения программы бурения и ЗБС, используется для уточнения геологических и гидродинамических моделей при обновлении проектных документов. Концептуальная схема реализации программы бурения ОАО «НК «Роснефть» показана на рис. 3.
С целью снижения капитальных вложений в создание качественного нефтегазодобывающего фонда скважин, единого информационного пространства для контроля и управления процессами строительства скважин в ОАО «НК «Роснефть» разработана корпоративная информационная система «Контроль и управление строительством скважин» (КиУСС). Основными ее элементами являются информационный блок «Удаленный мониторинг бурения» (УМБ), программные комплексы, обеспечивающие обработку поступающей из УМБ информации, и база данных строительства скважин как интегрирующее звено всех элементов информационной системы. При этом УМБ обеспечивает передачу геологических и технологических параметров, регистрируемых в процессе строительства скважин, в режиме реального времени.
Следует отметить, что в ОАО «НК «Роснефть» в 2007 г. впервые в отечественном нефтегазовом секторе разработано программное обеспечение «Горизонт» для геологического сопровождения бурения (геонавигации) горизонтальных скважин (ГС) и боковых горизонтальных стволов (БГС). Уникальность данной разработки заключалась в отсутствии на рынке коммерческого программного обеспечения, позволяющего решать задачу эффективной проводки горизонтальных стволов по продуктивным пластам. До недавнего времени эта задача решалась в основном с помощью сервиса, предоставляемого крупными нефтесервисными компаниями.
Геонавигация при бурении горизонтальных скважин и боковых стволов
Основная цель геонавигации или геологического сопровождения бурения ГС и БГС – достижение максимальной эффективной длины горизонтального ствола скважины Lэф путем его размещения в наиболее продуктивной нефтенасыщенной части пласта с учетом геологических особенностей и технических ограничений. В результате обеспечиваются наиболее полная выработка извлекаемых запасов нефти рассматриваемого объекта разработки и максимальная продуктивность скважины.
Эффективная длина горизонтального ствола – это суммарная длина участков ствола, вскрывших коллектор по результатам интерпретации данных каротажа. В этом случае эффективность проводки скважины (бокового ствола) оценивается как отношение Lэф/Lобщ (Lобщ – общая длина горизонтального ствола – длина от башмака эксплуатационной колонны (или цементировочной муфты хвостовика) до забоя).
Для достижения максимальной эффективности проводки необходимо учитывать факторы, которые можно разделить на две группы.
1. Геологические особенности пласта в зоне бурения скважины:
» непрерывность пласта и неоднородность его свойств по площади и разрезу
» неопределенность положения газо- и водонефтяного контактов
» выработка запасов и продвижение фронта вытеснения
» начальное и текущее пластовые давления.
2. Технические ограничения в условиях конкретной скважины:
» предельно допустимая интенсивность искривления ствола скважины
» максимально возможная глубина забоя скважины
» влияние бурового раствора на состояние призабойной зоны пласта
» возможные поломки, отказы и износ бурового оборудования, инструмента и приборов, влияющие на точность проводки и возможность управления траекторией скважины.
Успешное с геологической и технической точек зрения строительство горизонтального ствола возможно только при выполнении следующих условий:
» наличие четко выстроенной системы взаимодействия заинтересованных служб и схемы принятия решений
» прогноз характера залегания пласта на основе анализа всех неопределенностей до начала и в процессе бурения ГС
» учет геологических особенностей каждого объекта разработки и технических ограничений.
«Горизонт» – основной инструмент для геонавигации
Основное влияние на эффективность проводки горизонтального ствола скважины оказывают два геометрических фактора:
» неопределенность залегания пласта в межскважинном пространстве.
» неопределенность замеров траектории ствола скважины при бурении.
Геометрия кровли пласта в реальности может значительно отличаться от текущего представления о строении пласта даже при наличии детальной трехмерной геологической модели. Это может быть обусловлено несколькими причинами: погрешностью замеров инклинометрии скважин, растяжением или сжатием кривых каротажа в результате геометрии пластопересечений, неточностью корреляции разреза.
Для пологих скважин, зенитный угол которых на всем протяжении ствола не превышает 90°, допускается использование обычного способа корреляции пластов для определения текущего местонахождения забоя скважины в разрезе. При геологическом сопровождении бурения ГС и БГС с момента, как только произошел первый перегиб горизонтального участка с увеличением зенитного угла более 90°, использования обычной методики внутрипластовой корреляции разреза по вертикали недостаточно.
При бурении наклонно направленных скважин погрешность замеров инклинометрии 3-5 м по вертикали практически не влияет на принятие решения о вскрытии того или иного интервала пласта и, следовательно, на выработку запасов и контроль разработки пласта. При бурении ГС, особенно в пластах небольшой эффективной толщины и в зонах повышенной неоднородности, ошибка замера инклинометрии 1-2 м по вертикали может отрицательно повлиять на эффективность вскрытия целевой части разреза горизонтальным стволом и, следовательно, на выработку запасов.
Неопределенность замеров инклинометрии связана с:
» погрешностью измерений зенитного и азимутального углов (точностью прибора);
» погрешностью измерений глубины (мера труб);
» неточностью привязки к северу.
Указанные погрешности возникают вследствие намагничивания труб и магнитного окружения, дрифта гироскопа, зависящего от вращения Земли и широты, влияния положения прибора в скважине.
Для устранения неопределенностей, обусловленных геометрией пласта и замерами инклинометрии, необходимо использовать методы, позволяющие определить текущее местоположение забоя скважины относительно разреза пласта, т.е. необходимо проводить внутрипластовую корреляцию с учетом геометрии пересечения ствола скважины и структуры пласта.
В настоящее время при геонавигации в режиме реального времени наиболее эффективным является метод двухмерного синтетического каротажа (ДСК), реализованный в ПО «Горизонт». Данный метод основан на создании синтетического каротажа вдоль горизонтального ствола и его настройке на фактический каротаж, записанный при бурении, путем подбора положения кровли пласта и всего геологического разреза (абсолютная глубина и угол залегания) относительно горизонтального ствола. Таким образом, решается обратная задача по определению положения горизонтального ствола в разрезе на основе фактического каротажа и инклинометрии.
Основные допущения метода ДСК:
» решается двухмерная задача, т.е. разрез пласта выдержан по латерали и не изменяется
» каротаж пилотного ствола или соседней скважины используется в том виде, в котором он записан, без корректировки на геометрию пластопересечения с целевым интервалом
» инклинометрия горизонтального ствола скважины принимается за истинную, все расчеты ведутся исходя из интерпретации замеров инклинометрии, предоставленной подрядчиком
» определяется кажущийся угол залегания пласта в направлении бурения горизонтального ствола.
Задачей геонавигации в целом и метода ДСК в частности не является точная геометризация целевого пласта. Главная цель – определить относительное положение кровли (и всего разреза) по отношению к стволу ГС (БГС) на основе данных замеров инклинометрии и каротажа горизонтального ствола и опорной скважины (пилотного ствола) с учетом описанных допущений.
Главным преимуществом ПО «Горизонт», реализующего данный подход, является возможность оперативно принимать решения по корректировке траектории в процессе бурения при минимуме исходных данных.
Заключение
Объемы бурения новых скважин и боковых стволов на месторождениях ОАО «НК «Роснефть» с 2006 по 2010 г. увеличились соответственно более чем в 2 и 7 раз, многократно возросло число горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов (в 2005 г. пробурена одна горизонтальная скважина, в 2010 г. – 176).
В условиях постоянно увеличивающихся объемов бурения эффективное внедрение новых технологий и обеспечение высокой надежности программы бурения невозможны без применения информационных технологий. Для решения этой и других производственных задач в компании большое внимание уделяется созданию и развитию специализированных информационных систем. В настоящее время ОАО «НК «Роснефть» в процессе планирования, реализации и мониторинга программы бурения использует современное программное обеспечение и информационные системы, в том числе собственной разработки.
Статья была опубликована в научно-техническом вестнике ОАО “НК “Роснефть”, №2, 2011, стр. 16-19; ISSN 2074-2339. Перепечатано с разрешения Редакционной коллегии.
Читайте также: