Исследования скважин в процессе бурения LWD (logging while drilling) в значительной степени позволяют оптимизировать время на анализ геологической информации в связи с существенным уменьшением зоны проникновения фильтрата бурового раствора в структуру нефтяного или газового коллектора, что позволяет сократить время его освоения и, что особенно актуально при разработке пластов малой мощности, осуществления процесса геонавигации траектории ствола скважины в соответствии с морфологией пласта.
Геофизические исследования в открытом стволе, занимающие до 48 часов в цикле бурения скважины, можно оптимизировать благодаря правильной организации геофизических работ в общем цикле бурения скважины: в зависимости от типа ГИС (на кабеле или на трубах) можно комбинировать операции по шаблонировке ствола скважины, чтобы избежать лишних СПО (спуско-подъёмных операций). Но максимальный эффект достигается при замене стандартных комплексов ГИС высокотехнологичными приборами каротажа в процессе бурения (LWD).
Приборы LWD включаются в состав компоновки низа бурильной колонны и позволяют вести запись полного комплекса каротажа, а также имиджей (развёрток ствола скважины) одновременно с углублением скважины, отправляя все геофизические данные на поверхность в онлайн-режиме. Преимущество такого метода над стандартными комплексами ГИС очевидно: сокращение временных затрат, исключение рисков аварий и недохождения приборов ГИС, «зрячее» управление траекторией скважины на основании геологических онлайн данных. Однако есть один существенный недостаток, — стоимость. В «РН-Уватнефтегазе», например, сутки работы с приборами LWD увеличивают капитальные затраты на 682500 руб. В то время как суточная ставка за стандартный геофизический подъёмник с известным комплексом «Мега-3» составляет в 10 раз меньше — 66000 руб. В данной же работе будут рассмотрены методы, благодаря которым можно применять LWD при бурении любой эксплуатационной скважины и при этом не только не увеличивать капитальные затраты, но и наоборот сокращать их.
К таким методам относятся:
- Бурение наклонно-направленных скважин малой глубины (до 3000 м) сразу из-под башмака кондуктора с приборами LWD и отказ от роторной шаблонировки перед спуском эксплуатационной колонны.
- Запись каротажа приборами LWD одновременно с роторной шаблонировкой перед спуском эксплуатационной колонны на наклонно-направленных скважинах большой глубины (свыше 3000 м по стволу).
- Бурение по продуктивным пластам с приборами LWD при проводке пилотных стволов горизонтальных скважин.
- Проводка горизонтальных секций с приборами LWD. Данный метод используется на Уватском проекте с 2010-го года и до недавних пор был единственной практикой применения LWD в Обществе. Технология LWD является лучшим инструментом для точного ведения горизонтального ствола в коллекторах малой толщины. Так как метод для «РН-Уватнефтегаза» не новый, в данной работе он рассматриваться не будет.
В стандартной практике «Уватнефтегаза» наклонно-направленные скважины глубиной до 3000 м и с зенитным углом менее 40° бурятся телесистемой с гамма-датчиком. Бурение останавливается по показаниям гаммы, после чего производится подъём КНБК, её смена на роторную и подготовка ствола скважины к геофизическим исследованиям и спуску эксплуатационной колонны. Комплекс исследований в открытом стволе производится приборами «Мега-3», спускаемыми на геофизическом кабеле. Среднее время этой операции составляет 10 часов при условии, что связка приборов без осложнений дойдёт до забоя скважины, в случае недохождения время операции может увеличиваться в два и более раз.
Таких рисков лишена технология записи каротажа во время бурения. Однако применение LWD на относительно простых скважинах по умолчанию экономически неэффективно. Даже с учётом того, что при глубине скважины менее 3000 м приборы LWD будут работать и оплачиваться лишь двое суток. Поэтому для сокращения затрат на геофизику следует оптимизировать другие операции в цикле бурения. Необходимость роторной шаблонировки открытого ствола на ННС малой глубины вызвана не столько спуском эксплуатационной колонны (ЭК), сколько каротажем на кабеле с рисками недохождения приборов. Таким образом, когда мы заменяем ГИС на кабеле приборами LWD, требования к качеству подготовки ствола снижаются. Помимо этого, приборы LWD увеличивают жёсткость компоновки бурения благодаря центрирующим элементам на их корпусе. И чтобы сократить риски осложнений при спуске эксплуатационной колонны предлагается вместо роторной компоновки проводить шаблонировку скважины сразу же компоновкой бурения повышенной жёсткости. При этом потребуется проводить шаблонировку не всего открытого ствола, а лишь интервала падения зенитного угла в S-образном профиле наклонно-направленной скважины. Данный участок имеет максимальные коэффициенты трения (сопротивления) при спуске ЭК.
В конечном итоге благодаря бурению с LWD и замене роторной шаблонировки коротким технологическим СПО общее время строительства ННС малой глубины удаётся сократить на 24 часа — с 9,5 до 8,5 суток. Данная оптимизация за весь 2016-й год была применена на 20 скважинах «Уватнефтегаза». На всех скважинах работы прошли штатно, а ЭК была без осложнений спущена до проектной глубины.
Расчёт экономической эффективности представлена на рисунке № 1.
Рис. 1. Экономически эффективное применение LWD на ННС малой глубины
При строительстве ННС с глубиной ствола свыше 3000м и зенитном угле более 40° окончательный каротаж записывают на трубах. Временные затраты на такую операцию в среднем составляют 36 часов, а для особо глубоких скважин (4500 и более метров по стволу) доходят до 48 часов.
От роторной шаблонировки на таких типах скважин уже не отказаться в связи с риском недоспуска ЭК. А бурение с приборами LWD в течение 5 суток экономически неоправданно. Поэтому было решено бурить подобные скважины в два долбления, при этом на втором включать в состав КНБК приборы LWD. Таким образом, вместо 5 суток дорогостоящее оборудование работало в скважине 3,3. И по экономическим затратам технология LWD вышла на один уровень с комплексом ГИС на трубах, однако вся скважина в целом стала строиться на 24 часа быстрее — за 14 суток.
Тем не менее был найден способ, как использовать LWD на глубоких ННС ещё более эффективно. Способ заключается в том, чтобы изменить первоначальное назначение технологии LWD — из записи каротажа во время бурения преобразовать её в запись каротажа во время шаблонировки. Основной объём эксплуатационного бурения на Увате ведётся уже на хорошо изученных месторождениях, поэтому без каких-либо рисков данную операцию можно совместить с шаблонировкой скважины перед спуском ЭК.
Расчёт экономической эффективности представлен на рисунках № 2,3.
Рис. 2. Сроки строительства ННС большой глубины
Рис. 3. Экономическая эффективность каротажа в процессе шаблонировки
Пилотный ствол горизонтальный скважины по технологии бурения сопоставим с наклонно-направленной скважиной. Методика здесь будет та же, что изначально применялась для глубоких ННС: бурение до продуктивных пластов, подъём КНБК, включение в её состав приборов LWD, добуривание пилотного ствола с записью ГИС в пластах.
Расчёт экономической эффективности представлен на рисунке № 4.
Рис. 4. Эффективность бурения пилотных стволов с LWD
Приборы LWD по возможностям геофизических исследований превосходят стандартные комплексы ГИС в открытом стволе. В работе показаны способы, благодаря которым практически любая нефтедобывающая компания может широко использовать приборы каротажа в процессе бурения без удорожания стоимости строительства скважин. Так же сокращение сроков бурения — это еще и более ранний ввод скважин в эксплуатацию, а соответственно и дополнительная добыча нефти.
Литература:
- Антонов Ю. Н. Изопараметрическое каротажное зондирование (обоснование — ВИКИЗ) // Геология и геофизика. 1980. № 6. С. 81–91.
- Бурсиан В. Р. Теория электромагнитных полей, применяемых в электроразведке. Л.: Недра, 1972. 245 с.
