Аспекты проводки горизонтальных скважин в условиях применения стандартного или расширенного комплекса геофизических исследований скважин во время бурения

10.04.2018
Источник: Журнал «PROнефть»

Aspects of geosteering with simple And extended lwd tools of BhA 

УДК 550.822

А.В. Билинчук, к.т.н., А.Р. Листик
ПАО «Газпром нефть»
В.А. Киндюк, к.т.н., П.С. Арзуманян
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Электронный адрес: Kindyuk.VA@gazpromneft-ntc.ru; Arzumanyan.PS@gazpromneft-ntc.ru; Listik.AR@gazprom-neft.ru; Bilinchuk.AV@gazprom-neft.ru

Ключевые слова: горизонтальная скважина, геонавигация, комплекс каротажа во время бурения, матрица LWD, непромер 

A.V. Bilinchuk, A.R. Listik
Gazprom neft PJSC, RF, Saint-Petersburg
V.A. Kindyuk, P.S. 
Arzumanyan Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg 

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.

Keywords: horizontal well, geosteering, LWD, matrix of LWD, distance to bottom 

DOI: 10.24887/2587-7399-2018-1-20-27

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.  

Таблица 1 

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.

Допустим, что граница кровли пласта пересекается стволом скважины под углом . В этом случае пока датчик прибора, по которому идет геонавигация, не окажется вне пласта, информация о пересечении стволом скважины границы пласта не будет зарегистрирована. Считаем, что сигнал с забоя распространяется мгновенно, и информация о такой ситуации интерпретируется специалистами моментально (данные каротажа четко дифференцируются по значениям в пласте и кровле). В таком случае КНБК выйдет из пласта на расстоянии непромера x. С этого момента начинается уменьшение зенитного угла траектории ствола для возвращения в пласт. Оценить длину скважины вне коллектора можно по сумме отрезков b + c + c + b.

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.

Таблица 2

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. 

Список литературы

1. Павлов Е., Мазитов М., Моор Н. Каротаж в процессе бурения: применение LWD на примере пласта ЮВ1 Урьевского месторождения // Нефтегазовая вертикаль. – 2011. – № 2. – С. 74–77.

2. Дахнов В.Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. – М.: Недра, 1982. – 448 с.

3. http://www.slb.com/; https://www.weatherford.com/; http://www.halliburton.com/; https://www.bakerhughes.com/

Reference

1. Pavlov E., Mazitov M., Moor N., Logging while drilling: the example of the use of LWD on the YuV1 formation of Urevskoye field (In Russ.), Neftegazovaya vertikal', 2011, no. 2, pp. 74–77.

2. Dakhnov V.N., Interpretatsiya rezul’tatov geofizicheskikh issledovaniy razrezov skvazhin (Interpretation of the results of geophysical investigations of well sections), Moscow: Nedra Publ., 1982, 448 p.

3. URL: http://www.slb.com/; https://www.weatherford.com/; http://www.halliburton.com/; https://www.bakerhughes.com/


Авторы статьи:  А.В. Билинчук, к.т.н., А.Р. Листик
ПАО «Газпром нефть»
В.А. Киндюк, к.т.н., П.С. Арзуманян
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)
Источник:  Журнал «PROнефть»

Возврат к списку