Статья: Геолого-технологические методы и аппаратура для контроля и управления процессом проводки горизонтальных скважин

Выделение в разрезе бурящейся скважины пластов-реперов и определение момента вскрытия кровли коллектора.

Оперативная корректировка траектории ствола скважины при проходке горизонтального участка.

Предупреждение и раннее диагностирование аварий и осложнений в процессе бурения.

Выделение опорных пластов и реперов в процессе бурения вертикального участка ствола скважины необходимо для правильной ориентировки в разрезе с целью принятия своевременного решения о начале кривления ствола скважины. Для решения данной задачи в процессе бурения вертикального участка периодически (через 1 – 2 м) отбираются пробы шлама, проводится анализ шлама и керна с использованием методов обязательного комплекса (исследование шлама и керна под микроскопом, определение минерального состава пород, люминесцентно-битуминологический анализ, определение плотности и пористости пород). По результатам анализа шлама и керна строится фактический литологический разрез бурящейся скважины, по данным механического каротажа уточняются границы смены пластов различного литологического состава, проводится сравнение фактического разреза с прогнозным по геолого-техническому наряду (ГТН) и при их несоответствии принимаются оперативные решения по корректировке технологии проводки скважины и начале кривления ствола скважины. Выполнение данного этапа исследований необходимо, так как очень часто прогнозируемые глубины залегания пластов, указанные в ГТН на скважину, не совпадают с фактическими, и несвоевременное принятие решения о начале кривления может привести к невозможности проводки горизонтального участка скважины по пласту-коллектору.

Приоритетной задачей при исследовании скважины на горизонтальном участке является оперативная корректировка траектории ствола скважины. Для решения данной задачи проводится следующий комплекс исследований: отбор и детальный анализ проб шлама и образцов керна, изучение газонасыщенности промывочной жидкости и шлама, раздельный анализ состава извлеченного газа, механический и виброакустический каротаж, расходометрия, измерение плотности, температуры и удельного электрического сопротивления промывочной жидкости. Отклонение траектории ствола скважины от проектной и вход в покрышку коллектора или в его подошву обязательно приводит к изменению механической скорости бурения, смене литологического состава пород и уменьшению газонасыщенности промывочной жидкости, а переход водонефтяного контакта (ВНК) – к изменению состава углеводородных и неуглеводородных газов в промывочной жидкости и пробах бурового шлама.

Пример проводки горизонтальной скважины на Татышлинской площади (Республика Башкортостан) с использованием станции ГТИ показан на рис. 5. При проведении геолого-технологических исследований проводились: газовый каротаж с использованием высокочувствительного газового хроматографа, механический каротаж, расходометрия, измерения плотности, температуры и удельного электрического сопротивления промывочной жидкости, измерения давления промывочной жидкости на входе в скважину и веса бурильной колонны на крюке, отбор (через 1 м) и исследование проб щлама и образцов керна, периодические измерения вязкости и водоотдачи промывочной жидкости. Для анализа шлама и керна использовался стандартный комплект приборов и оборудования, входящий в состав станции «Геотест-5», а для выделения реперов в монотонной карбонатной толще визейского яруса и изучения особенностей горных пород пласта-коллектора на горизонтальном участке проводились исследования шлама и керна на спектрометре электронного парамагнитного резонанса (ЭПР-спектрометрия).

Рис. 5. Проведение геолого-технологических исследований в процессе бурения горизонтальной скважины на Татышлинской площади (Республика Башкортостан).

Определение момента вскрытия кровли терригенной толщи бобриковского горизонта четко фиксировалось резким увеличением механической скорости бурения (V), возрастанием суммарного содержания углеводородных газов в промывочной жидкости (Г_с ) и сменой литологического состава пород. При этом обнаружилось несоответствие прогнозных (по ГТН) и фактических отметок. Фактическая отметка кровли бобриковского горизонта оказалась на 30 м, а отметка кровли тульского горизонта на 25 м выше прогнозных. С учетом данного обстоятельства была проведена корректировка траектории с целью выбора оптимального угла наклона при вскрытии пласта-коллектора. Вскрытие покрышки продуктивного пласта, представленного глинистыми известняками, характеризовалось уменьшением V и Г_с , появлением в пробах шлама глинистого известняка, т.е. сменой литотипа пород. Определение момента вскрытия продуктивного пласта проводилось по результатам газового каротажа, механического каротажа, расходометрии и данным анализа бурового шлама.

При вскрытии кровли продуктивного интервала на отметке 1500 м наиболее характерными признаками были: увеличение механической скорости проходки V и общего газосодержания Г_с промывочной жидкости, уменьшение плотности пород по шламу и увеличение пористости пород (К_п ) с 5 % до 18 - 20 %, уменьшение глинистости известняков, возрастание интенсивности люминесценции бурового шлама и содержания битумоидов в образцах пород. При достижении забоя 1580 м резко уменьшились V и Г_с , изменился состав углеводородных газов, пористость пород уменьшилась до 10 %, что свидетельствовало об отклонении траектории скважины и вскрытии пород покрышки пласта. Была выдана рекомендация на изменение траектории и до отметки 1720 м проводка горизонтального участка проходила без осложнений по заданной траектории. При забое 1720 – 1725 м уменьшилась V, несколько снизились газопоказания и изменился состав газа. Резко снизилась интенсивность люминесценции пород, незначительно уменьшились плотность и удельное электрическое сопротивление промывочной жидкости на выходе из скважины. Отмеченные признаки характерны при вскрытии водоносного горизонта, т.е. очевидно был момент перехода водонефтяного контакта, о чем была информирована буровая бригада.

В процессе проведения ГТИ на скважине неоднократно выдавались предупреждения о выходе значения параметров режима бурения и промывки за заданные регламентом значения, о поглощениях промывочной жидкости и др.

Таким образом, в настоящее время имеется достаточно широкий набор технических средств ГТИ с методическим и программным обеспечением для проведения широкого спектра работ и исследований наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения. Опыт применения аппаратурно-программных средств ГТИ в России и, в частности, в Республике Башкортостан, при проводке горизонтальных скважин, показывает высокую эффективность геолого-технологических исследований как для решения геологических задач, особенно при комплексировании их с геофизическими и гидродинамическими исследованиями, так и для качественной безаварийной проводки скважины с минимальными материальными и финансовыми затратами.