---------------------------------------------------------- БУРЕНИЕ СКВАЖИН У Д К 622.243.24 © А.В. Лютков, М.Ю. Подбережный, 2017 ОПЫТ СОПРОВОЖДЕНИЯ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМЫХ ЗАПАСОВ НА ЗАПАДНО-САЛЫМСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ А.В. Лютков, М.Ю. Подбережный («Салым Петролеум Девелопмент Н.В.») А д рес д ля связи: [email protected] Ключевые слова: ге о н а в и га ц и я , ге о и м и д ж , ка р о та ж , с о п р о в о ж д е н и е б урения Horizontal w ells placem ent experience fo r H ard-to-R ecover reserves developm ent on the W est Salym oil field A .V. Liutkov, M.Yu. Podberezhny (Salym Petroleum D evelopm ent B.V., RF, Moscow) S a lym P e tro le u m D e ve lo p m e n t is im p le m e n tin g a lo w p e rm e a b ility w a te rflo o d p ilo t in th e W e st S a lym fie ld w ith th e o b je c tiv e to d e -ris k th e d e v e lo p m e n t o f h a rd -to -re c o v e r A c h im o v re serve s. The w a te rflo o d p ilo t p a tte rn c o n s is ts o f v e rtic a l w a te r in je c to r w e lls s tim u la te d w ith sin g le fra c tu re s and h o riz o n ta l o il p ro d u c e r w e lls w ith m u ltip le fra c tu re s . In th is a rtic le w e prese n t a c o m p re h e n s iv e h o riz o n ta l w e ll p la ce m e n t a pp ro a ch w h ic h c o m p ris e s th e fo llo w in g key e le m e n ts : In te rp re ta tio n o f 3D s e is m ic and th e use o f lo g s o f n e a rb y w e lls and a 3D s ta tic m o d e l fo r w e ll tra je c to ry p la n n in g ; fo llo w in g a p re -a g re e d g e o s te e rin g p ro ce d u re w h ile d rillin g , o n -s ite a n a ly s is o f c u ttin g s and LWD data to a d ju s t th e w e ll tra je c to ry and, th e re b y, o p tim iz e w e ll p la ce m e nt. Keywords: g e o ste e rin g , g e o -im a g e , lo g g in g , w e ll p la ce m e n t тегазоносной области Западно-Сибирской нефте­ Введение газоносной провинции. В статье описывается опыт применения комплекс­ Промышленная нефтеносность ачимовских отложе­ ного подхода при планировании и бурении горизон­ ний была выявлена в 1988-1989 г. Всего за время гео­ тальных скважин на низкопроницаемые отложения лого-разведочных работ (ГРР) было пробурено ачимовской толщи при недостаточной изученности 17 скважин, вскрывших ачимовские отложения. Ре­ целевого объекта. Этот подход основан на использо­ зультаты поисково-разведочного бурения и 100%-ное вании геофизических данных (от 3D сейсморазведки покрытие месторождения 3D сейсморазведкой поз­ до детальных геофизических исследований скважин волили определить границу залежи по площади и (ГИС)), проектировании траектории скважины по ре­ утвердить запасы в ГКЗ РФ. зультатам геологического моделирования, примене­ По данным ГРР в 2007 г. был реализован проект нии данных ГИС, шлама и геонавигации, полученных опытно-промыш ленной разработки (ОПР), пред­ в процессе бурения, для уточнения моделей и кор­ усматривающий бурение одного элемента обра­ ректировки траектории скважины, оценки в режиме щенной реального между добывающими и нагнетательной скв а ж и ­ времени фильтрационно-емкостных свойств разбуриваемых пород. пятиточечной системы с расстоянием нами, равным 700 м (рис. 1). По результатам ОПР в 2014 г. в рамках дополнения к технологической Характеристика Западно-Салымского месторождения схеме была рассмотрена и утверждена комбиниро­ ванная система разработки с уплотнением пятито­ В административном отношении месторождение на­ чечной системы и бурением горизонтальных сква­ ходится на территории Нефтеюганского района Ханты- ж ин с многостадийным гидроразрывом пласта Мансийского автономного округа. По схеме нефтега­ (МГРП). В рамках реализации данной системы раз­ зогеологического районирования оно расположено в работки предусматривалось оценить эффективность Салымском нефтегазоносном районе Фроловской неф­ работы первоочередных разнонаправленных по от- PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ Март 2017. Выпуск 01 43 БУРЕНИЕ СКВАЖИН Г ^118 £119 Решение геологическихзадач иснятие неопределенностей £ )7 5 #3010 В условиях пилотного размещения стволов и нали­ чия геологических неопределенностей требуется не­ грз< прерывный контроль пространственного расположе­ ния скважины в процессе бурения. Кроме того, из-за природных особенностей резервуара при проходке по различным литологическим разностям также не­ обходим :> ‘;г * дополнительный контроль положения ствола скважины. На итоговый результат влияют сле­ дующие неопределенности. • Неопределенность структурного плана и положе­ Проектные скважины: ♦ нагнетательные ния водонефтяной зоны, обусловленная отходом го ­ добывающие ризонтальной части ствола от вертикали на 1,5-2 км, го р и зо н та л ь н ы е низкой степенью разбуренности ачимовских отложе­ ний и сложностью строения залежи. Работающие скважины: • Неопределенность, связанная с углом залегания н а гн е т а л ь н ы е пласта: согласно результатам интерпретации сейсми­ добывающие Первоочередные горизонтальные скважины в рамках оптимизации участка ОПР и реализации проекта ческих данных и фактическим результатам бурения угол падения пласта может отличаться от планового на ±(1-5) °С. Рис. 1. Схема проектного фонда скважин • Неопределенность, обусловленная толщиной пласта и литологией пород. По данным, полученным ношению к региональному направлению стресса в процессе бурения скважин, толщины основных горизонтальных скважин с МГРП. стратиграфических пластов изменяются незначи­ Эксплуатационный объект характеризуется высокой тельно. В то же время от скважины к скважине про­ расчлененностью и карбонатизацией. Кроме того, слеживается изменение литологического состава встречаются литологически экранированные изолиро­ пород. Помимо решения основных задач разработки ванные залежи в песчаных линзах, ограниченных со месторождения, скважины позволяют доизучить гео­ всех сторон флюидоупорами. Таким образом, на одном логическое строение объекта. и том же месторождении на одинаковых гипсометри­ Геологическое сопровождение в режиме реаль­ ческих отметках залегают пласты с разным насыще­ ного времени (геонавигация) дает возможность при­ нием. К сожалению, вследствие низкой вертикальной нимать оперативные решения, направленные на по­ разрешенности сейсморазведка не позволяет досто­ вышение эффективности проводки скважины в усло­ верно выделять отдельные, часто изолированные, объ­ виях геологических неопределенностей при опреде­ екты в клиноформенном комплексе нижнемеловых от­ лении пространственного положения ствола сква­ ложений Западной-Сибири, что значительно влияет на жины относительно геологических границ. выбор системы разработки и эксплуатации объекта [1]. В рамках предварительного структурного модели­ Высокая разбуренность вышезалегающих объ­ рования используется комплекс геолого-геофизиче­ ектов, размещение площадки куста под эксплуата­ ских данных по всему месторождению, включая ре­ ционное бурение основного объекта разработки зультаты интерпретации (группы пластов АС черкашинской свиты) и необхо­ ведки, информацию по ранее пробуренным скважи­ димость размещения горизонтальных стволов (ГС) в нам (результаты интерпретации материалов ГИС, области существующего элемента разработки ачи- данные анализа керна и шлама). мовского 44 материалов сейсмораз­ объекта накладывают определенные Этап предварительного структурного моделирова­ ограничения на бурение ГС. Траектории скважин рас­ ния включает детальную корреляцию вскрытого раз­ считываются с учетом минимизации риска пересече­ реза с данными ГИС, полученными при бурении всех ния и взаимного сближения стволов уже пробурен­ скважин. При бурении транспортной секции уточ­ ных скважин. няются структурные элементы вышележащих пла- Март 2017. Выпуск 01 PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ БУРЕНИЕ СКВАЖИН стов. Проводится «посадка» транспортной колонны и но н икаких решений, основанных на этих наблю­ корректируется траектория ГС в целевом интервале. дениях, не принимается [2]. Высокая расчлененность и линзовидная природа 2. Сопоставление видов каротажа, проведенного целевого интервала затрудняют однозначное опре­ неазимутальными приборами. Это хорошо зареко­ деление положения ствола скважины относительно мендовавший себя способ геонавигации. Он не тре­ стратиграфических кровли и подошвы пласта, по­ бует дорогостоящих имиджей для работы и может этому комплекс геолого-геофизических исследова­ быть эффективен даже при наличии одной кривой ний в процессе бурения планируется таким образом, гамма-каротажа (ГК). Методика является «реактив­ чтобы получать максимум информации без проведе­ ной»: после бурения определенного интервала обра­ ния дополнительных спускоподъемных операций. батываются полученные каротажные диаграммы и Самым важным аспектом геонавигации является своевременное принятие решения о коррекции тра­ ектории скважины в зависимости от поступающих данных. В настоящее время существуют три возмож­ ных способа изучения изменения литологии и свойств породы во время бурения. 1. Мониторинг. Данный метод не предполагает активных действий и изменения траектории сква­ принимается решение. Данный способ включает че­ тыре последовательных шага: 1) построение двумерной плоскопараллельной мо­ дели пласта; 2) расчет синтетического каротажа вдоль траекто­ рии бурящийся скважины; 3) сравнение фактического каротажа во время бу­ рения с синтетическим каротажем; жины. Бурение осуществляется по заранее по д го ­ 4) обновление модели, прогноз угла падения пласта. товленному плану и исключает возможность влия­ Результатом работы является определение стра­ ния на положение ствола. Это пассивный метод, тиграфического положения ствола в пласте, а также т.е. он предполагает только наблюдение. В данном прогноз структуры пласта. Графическое представле­ случае уместно говорить об отсутствии геонавига­ ние методики приведено на рис. 2. ции. Примером может служить геометрическое бу­ Синтетический каротаж строится на основе данных рение, при котором траектория не изменяется в за­ соседней (опорной) скважины, которая может быть висимости от свойств породы. Проводится наблю­ вертикальной или наклонно направленной. Перед бу­ дение за поступающими каротажными данными, рением горизонтальной скважины создается модель Каротаж опорной скважины и свойства пласта Синтетичесний/фактический каротаж 2D модель свойств пласта Траектория скваж ины Рис. 2. Методика сопоставления видов каротажа PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ Март 2017. Выпуск 01 45 БУРЕНИЕ СКВАЖИН Г пласта, учитывающая региональный угол падения сможет зафиксировать изменения даже при направ­ пласта, получаемый по данным геологической мо­ лении бурения к кровле или подошве литологиче­ дели месторождения. По каротажу опорной сква­ ского прослоя; жины рассчитывается синтетический каротаж вдоль траектории горизонтальной скважины. Фактический каротаж горизонтальной скважины сравнивается с синтетическим каротажем модели, того ж е прослоя на каротаже верхнего и нижнего сенсоров при малом угле между стволом и напласто­ ванием; после чего модель обновляется до получения наи­ - высокая стоимость. большего совпадения синтетического и фактиче­ Для достижения максимальной результативности гео­ ского каротажей. Таким образом, определяется стра­ навигации необходимо использование комбинации вто­ тиграфическое положение ствола скважины в пласте, рого и третьего способов. При таком подходе угол паде­ а также прогнозируется изменение структуры пласта ния пласта будет оцениваться двумя независимыми ме­ на основании его регионального угла падения и под­ тодами и точность оценки значительно возрастет. Кроме бора фактического и синтетического каротажей. При того, во время бурения крайне важно получать новые необходимости в процессе бурения корректируется каротажные данные (обычные и азимутальные) макси­ траектория горизонтальной скважины [2]. мально быстро. Поэтому все большее распространение 3. Определение угла падения пласта по данным азимутального каротажа. Азимутальным называют получает методика передачи каротажных данных в ре­ жиме реального времени. каротаж, с помощью которого получают данные из С этой целью были разработаны и активно разви­ определенного сектора (азимута) ствола. Этот метод ваются программные комплексы для геологического дает больше информации по сравнению с усреднен­ сопровождения бурения скважин. Современные про­ ным значением или каротажем по одному сектору, но граммные решения дают возможность объединить является более дорогостоящим. данные статических геологических моделей с резуль­ Для определения угла падения пласта вдоль тра­ татами различных способов геонавигации. Это поз­ ектории скважины используются кривые верхнего и воляет геологам значительно повысить эффектив­ нижнего секторов. При пересечении стволом сква­ ность работ по оптимизации положения ствола сква­ жины породы вниз по напластованию нижний сенсор жины. отбивает прослой первым, затем его отбивают пра­ Геологическая проводка скважины с использов- вый и левый боковые сенсоры и последним прослой нием только традиционного каротажа во время буре­ отбивает верхний сенсор. При пересечении прослоя ния затруднительна, так как данный метод не дает вверх по напластованию порядок отбивки сенсорами азимутального направления замеров в скважине. По­ будет обратный. Используя расстояние между каро­ этому изменение литологии может интерпретиро­ тажными кривыми верхнего и нижнего сенсоров, ваться как бурение вверх, так и бурение вниз по на­ можно рассчитать угол падения прослоев в разрезе пластованию. В случае азимутального каротажа траектории и таким образом определить текущее по­ можно определить с какого азимутального сектора ложение ствола скважины. (верхнего, нижнего, правого или левого) начинает Данный способ имеет следующие преимущества: меняться литология породы, что может показать на­ - определение угла падения пласта не зависит от правление траектории ствола в пласте (рис. 3). латеральной однородности и однородности по тол­ щине пласта; При большем числе азимутальных сенсоров запись данных вокруг ствола скважины будет более плотная. - прямое определение положения ствола в пласте, Если развернуть записанный каротаж (с градиентной что не дает возможности двоякой трактовки (напри­ цветовой заливкой) на 2D плоскость, то получится так мер, для метода сравнения каротажей может сло­ называемый «Имидж ствола скважины» (рис. 4). житься ситуация, когда два разных набора углов па­ Современные программные комплексы позволяют дения пласта дадут одинаковую степень корреляции в автоматическом режиме рассчитывать угол падения между фактическим и синтетическим каротажем). 46 - сложность определения соответствий одного и пласта, используя данные имиджа ствола и азиму­ К недостаткам способа относятся: тального каротажа по квадрантам. Конечный пользо­ - отсутствие литологического контраста при буре­ ватель может провести расчет, применяя отдельно нии в литологически однородном прослое - метод не каждый метод или используя оба одновременно. [2] Март 2017. Выпуск 01 PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ БУРЕНИЕ СКВАЖИН компанией BakerHughes. Бурение горизонтального участка проводилось долотом PDC диаметром 152,4 мм компании «Буринтех». В рамках реализации пилотного проекта в горизон­ тальной секции добывающих скважин был записан следующий комплекс геофизических исследований в процессе бурения: - гамма-каротаж; - двухзондовый волновой электрический каротаж (400 кГц и 2 МГц); - акустический каверномер; Рис. 3. Схема расположения ствола скважины - имиджи гамма-каротажа (восемь секторов); - имиджи кавернометрии (восемь секторов). Используемая в процессе бурения горизонтальной А зи м ута л ь н ы й секции геофизическая аппаратура позволила полу­ чить в режиме реального времени разноглубинные данные удельного электрического сопротивления (УЭС) среды [3], ГК - нижний квадрант, каверномет­ рии, имиджи ГК и кавернометрии по результатам ази­ мутальных измерений. Плотность записи по длине ствола скважины составляла не менее трех точек на 1 м для всех методов каротажа. Углы падения и азимуты пластов, полученные при обработке азимутальных изображений, соответство­ вали планируемым перед бурением значениям. Углы падения пластов согласуются с концептуальной гео­ логической моделью месторождения, структурными Рис. 4. Имидж ствола скважины построениями и контролируются данными по сосед­ ним скважинам, в том числе полученными при исполь­ зовании прибора триаксиального индукционного ка­ Реализация пилотногопроекта ротажа Rt Scanner [4] по условно опорной скважине. Перед началом бурения горизонтальных скважин Глубинность ГК составляет порядка 0,15 м, азиму­ был подготовлен геологический проект на бурение тальный имидж [5] позволяет оценить параметры на основании утвержденного проектного документа среды в зоне исследования длинного зонда электри­ на разработку месторождения. ческого каротажа (УЭС по затуханию амплитуд Геометрию горизонтального участка можно оха­ 2 МГц). На одном из примеров (рис. 5, корректи­ рактеризовать: точкой установки башмака эксплуата­ ровка 1) форма имиджа свидетельствует о приближе­ начало горизонтального нии к подошве глинистого прослоя (падение струк­ ствола; точкой, в которой происходит набор зенит­ туры), на основании чего принимается решение о ного угла до 90°, Т2; точкой окончания горизонталь­ корректировке траектории ствола скважины путем ного ствола Т3. уменьшения угла наклона скважины с постепенным ционной колонны Т - Основной задачей геологической службы сопро­ выполаживанием. Сигналы электрического каротажа вождения бурения скважин является расположение слабо реагируют на границы [6] в связи с низкой точек Т2 и Т3 в наиболее благоприятных геологиче­ контрастностью сред (УЭС нефтенасыщенных песча­ ских условиях (максимальные мощность, проницае­ ников - 7 Ом-м, глин - 5 Ом-м). После корректировки мость и нефтенасыщенность). и продолжительного бурения со стабильным углом Наклонно направленное бурение, телеметрическое на имидже ГК фиксируется форма, характерная для сопровождение скважины и ГИС в процессе бурения бурения вниз по разрезу и приближения к кровле при реализации пилотного проекта осуществлялись глинистого пласта (см. рис. 5, корректировки 2, 3). PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ Март 2017. Выпуск 01 47 БУРЕНИЕ СКВАЖИН Г В специализированном модуле Image Processing, тивные решения по корректировке траектории буре­ ПО Techlog в полуавтоматическом режиме рассчиты­ ния. В данном случае имеется возможность наиболее вались углы падения и принимались оперативные ре­ полно реализовать потенциал добывающей сква­ шения по корректировке положения ствола сква­ жины с учетом максимальной эффективной длины го­ жины (рис. 6) ризонтального ствола и проводки в зоне наилучших В процессе бурения горизонтальной части ствола коллекторских свойств. Интерпретация данных ГИС также был отобран шлам с интервалом 10 м. Основ­ в процессе бурения позволяет выявить даже не­ ными задачами являлись, описание состава фракций: значительные изменения характеристик разреза и определение количества обвального шлама и формы принять оперативное решение об изменении траек­ зерен, фотографирование в УФ свете. Комплексиро- тории ствола. вание результатов анализа шлама и ГИС дает воз­ По результатам объективного контроля (ГИС, ана­ можность получить наиболее достоверную картину лиз шлама) эффективность проводки первой сква­ независимыми методами для принятия решений в жины составила более 72 %, что соответствует разра­ процессе бурения. ботанной технологии проводки при осуществлении трех корректировок в процессе бурения ГС. Эффек­ Круглосуточное наблюдение за процессом бурения тивность бурения второго ГС составила 95 %. совместно с анализом всех поступающих геолого­ геофизических данных позволяет принимать опера­ ЭЦП Скорость бурения Сопротивление fJhffТ\ ц> - - - :• 1 Имидж по акустическому каверномеру • i Ш Имидж по азимутальному ГК ■« » _; r^W V *V ' ■ ! :J ГК ' !* ! 1п п Г 1 1* . Ім I ШШт : ,. | 4 . ргтп-г------ 1 II; ■ ■■ Литология (ГИС) Литология (Шлам) I I Песчаник | | Мелкозернистый песчаник | | Породы с ухудшенными свойствами | | Плотные породы Аргиллит (по совокупности методов) Рис. 5. Пример ввода корректировок горизонтального ствола по результатам анализа данных, получаемых в процессе бурения (ЭЦП - эквивалентная циркуляционная плотность) 48 Март 2017. Выпуск 01 PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ БУРЕНИЕ СКВАЖИН Рис. 6. Модуль по определению положения ствола и расчету угла падения Заключение Текущая ситуация на сырьевом рынке, флуктуации Процесс геонавигации, реализованный при строи­ макроэкономических параметров и наличие инвести­ тельстве ГС двух добывающих скважин на Западно-Са- ционных ограничений обусловливают необходимость лымском месторождении, позволил накопить опыт выбора оптимальных решений на каждом этапе реа­ оперативного изучения свойств разреза, оценить на лизации нефтегазовых проектов. Накопленный поло­ практике реальные возможности геофизической аппа­ жительный опыт использования существующих тех­ ратуры и программного обеспечения. Подобный опыт нологий в области геолого-геофизических исследо­ дает возможность сделать процесс планирования бу­ ваний при строительстве горизонтальных скважин дущих работ наиболее эффективным, подобрать мак­ важен не только в рамках текущего проекта по раз­ симально информативные методы исследования и со­ работке ачимовских отложений, но и в целом для кратить время принятия решений. проектов с трудноизвлекаемыми запасами. Списоклитературы Reference 1. Геология и нефтегазоносность ачимовской толщи За­ падной Сибири/С.А. Горбунов, А.А. Нежданов, В.А. Понома­ рев, Н.А. Туренков. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2000. - 247 с. 2. Современные методики геонавигации. http://geosteertech.ru/support/info/modern-geosteering-techniques. 3. Barnett W.C., Meyer W.H. Radial response of a 2-MHz MWD propogation resistivity sensor: Formation Evaluation and Reservoir Geology Proceedings. - SPE Annual Technical Con­ ference and Exhibition, v. v omega, no. 6 Oct, p. p 481-490 4. Трехмерный индукционный каротаж: старые измерения под новым углом/Б. Андерсон, Т. Барбер, Р. Леверидж [и др.]// Нефтегазовое обозрение. Schlumberger- 2008. - Т. 19. - № 2. 5. Coope D.F. Gamma ray Measurement While Drilling//Log Analyst. - 1983. - V. 24. - No. 1 Jan-Feb. - Р. 3-9. 6. Navigating and Imaging in Complex Geology With Az­ imuthal Propagation Resistivity While Drilling/ C. Bell, J. Hampson, P. Eadsforth [et al.]//SPE 102637-MS. - 2006. 1. Gorbunov S.A., Nezhdanov A.A., Ponomarev V.A., Turenkov N.A., Geologiya ineftegazonosnost achimovskoy tolshchi Zapadnoy Sibiri (Geology and oil and gas content of the Achimov strata of Western Siberia), Moscow: Publ. of Academy of Mining Sciences, 2000, 247 p. 2. Sovremennye metodiki geonavigatsii (Modern methods of geonavigation), URL: http://geosteertech.ru/support/info/modern-geosteering-techniques. 3. Barnett W.C., Meyer W.H., Radial response of a 2-MHz MWD propogation resistivity sensor, SPE 22706-MS, 1991. 4. Anderson B., Barber T. et al., Triaxial induction - A new angle for an old measurement, Oilfield Review, 2008, no. 2. 5. Coope D.F., Gamma ray measurement while drilling, Log Analyst, 1983, V. 24, no. 1, pp. 3-9. 6. Bell C., Hampson J., Eadsforth P. et al., Navigating andim- PRO НЕФТЬ® ПРОФЕССИОНАЛЬНО О НЕФТИ Март 2017. Выпуск 01 aging in complex geology with azimuthal propagation resistivity while drilling, SPE 102637-MS, 2006. ____________________________ ) 49
![[Бурение артезианских скважин на воду] Основные](http://s1.studylib.ru/store/data/002045667_1-703cbc294c48b93ce52c65112559b488-300x300.png)
