Курс лекций по "Нефтедобыче"

Специфический вариант  бурения с продувкой воздухом — бурение с пенообразным материалом или с увлажненным воздухом. В этих случаях к воздуху, который прокачивается в скважину, добавляют небольшие количества воды или химического реактива, в результате чего образуется пена или туман. Бурение с промывкой пеной или с продувкой влажным воздухом применяют в тех случаях, когда в ствол шахты поступают большие объемы воды из пласта, который подвергается бурению.

Далее рассмотрим, как  проводится оценка пластов с целью  выяснения, содержат ли они достаточные количества углеводородов для их промышленного извлечения.

 

 

 

 

                     ОЦЕНКА ПЛАСТОВ.

                            КАРОТАЖ,

         ОТБОР КЕРНА  И ОПРОБОВАНИЕ

                             ПЛАСТОВ

В настоящее время  ни один прибор не может точно показать наличие нефти под землей. Геологи и геофизики могут делать лишь предположения о наиболее вероятном географическом положении и геологических периодах, в которые возможно образование значительных количеств нефти. Однако только после бурения поисковой скважины у инженеров-нефтяников появляется возможность заглянуть в подземные пласты, которые пройдены буровым долотом. При поисково-разведочном бурении необходимо иметь комплекс методов и инструментов для локализации пластов и для оценки коммерческой ценности горных пород, через которые проходит бур. Использование этих методов и интерпретация полученных результатов называются оценка пластов.

Методы оценки пластов  можно условно разделить на две  группы в зависимости от момента  их использования — во время бурения или когда скважина (или хотя бы часть скважины) уже пробурена. Первая группа включает исследование бурового раствора, каротаж по выбуренной породе, а также отбор и изучение кернов. Ко второй группе относятся канатный каротаж, боковой отбор кернов, опробование пластов, а также опробование пластов приборами на кабеле.

Ни один из множества  методов оценки пластов не представляет большой ценности сам по себе. Данные, полученные разными методами, всегда дополняют друг друга.

 

           Каротажные диаграммы

Каротажной  диаграммой называется любое отображение состояния скважины в табличной или графической форме. Наиболее часто для оценки пластов применяются следующие виды каротажа:

анализ бурового раствора;

измерение давления;

исследование керна;

кабельный каротаж.

Помимо этого инженеры-нефтяники  используют другие виды документов, которые  помогают определить характеристики пласта, такие как буровой журнал и журнал анализа образцов. Получаемые данные очень важны и, поскольку они пополняются постоянно, а не только во время перерывов в процессе бурения, они могут указать на наличие перспективного пласта. Затем составляется одна из самых сложных и дорогостоящих каротажных диаграмм, которая помогает убедиться в правильности первоначальных наблюдений и определить степень продуктивности пласта. Давайте  теперь рассмотрим буровой журнал и журнал анализа образцов.

 

                               Буровой журнал

Буровой мастер отвечает за буровую установку и бригаду  в течение смены (которая называется вахта), продолжающейся 8 или 12 ч. Каждый буровой мастер составляет буровой журнал, в котором содержится описание операций и работ на протяжении данной смены (рис. 6.1). В журнал заносят геологические и механические данные для каждой скважины. В нем также может быть отражено наличие потоков жидкостей, относящихся к действию, либо проявления нефти или газа при бурении.

К буровому журналу прилагается  диаграмма скорости проходки. Такую диаграмму часто составляют, когда проходка скважины приближается к зоне, представляющей интерес. Ее также можно вести постоянно при бурении скважины на территории, где имеется мало данных о глубине расположения зон, для которых возможно обнаружение углеводородов. Скорость проходки имеет значение, так как пласты, содержащие углеводороды, обычно мягче, и скорость проходки оказывается выше по сравнению с бурением пластов более твердых пород, расположенных над или под ними. В некоторых случаях снижение скорости бурения может быть весьма значительным, хотя в других случаях оно может оказаться малозаметным.

 

          Журнал анализа образцов

Мы с вами усвоили, что продвигаясь в глубь Земли и проходя через горные породы, буровое долото измельчает породу на куски — буровой шлам. Эти куски выносятся на поверхность с циркулирующим буровым раствором и извлекаются из него. Квалифицированный геолог изучает их и получает важную информацию.

При бурении разведочной  скважины образцы шлама отбирают из участков, расположенных на равном расстоянии друг от друга вдоль всего  ствола скважины. В случае эксплуатационной скважины (пробуренной на площади известного месторождения) нет необходимости отбирать пробы со всего ствола скважины, можно исследовать только области, представляющие интерес.

При роторном бурении  часть потока бурового раствора отводится в ящик для образцов. Скорость потока замедляют, и образцы опускаются на дно ящика. После определенного временного интервала образцы отбирают, промывают, помещают в мешки и маркируют — в таком виде они готовы для изучения геологами.

Отбор образцов — процедура, требующая внимания. Если время отбора точно не зафиксировано, нельзя будет правильно определить глубину, с которой были взяты образцы, и есть риск пропустить нефтеносный пласт. Нужно также принимать во внимание время запаздывания, т.е. время, которое требуется для выноса осколков породы из нижней части скважины на поверхность. В глубоких скважинах время запаздывания может измеряться в часах, поэтому требуется особая точность при записи и маркировке образцов.

Какую же информацию можно  получить из анализа образцов? Можно, например, определить:

  - тип горной породы (песчаник, сланец, известняк, доломит и т.д.);

  - конкретный пласт, через который идет бурение, и его мощность;

  - возраст породы;

  - глубину, на которой был обнаружен данный пласт;

  - указания на пористость, проницаемость, содержание нефти.

Эти сведения в сочетании  с данными бурового журнала представляют собой результаты наиболее простых измерений из тех, какие могут быть сделаны в процессе бурения. Помимо описанных методов возможно также проведение специальных геофизических исследований в скважине специалистами по каротажу. Такие исследования включают анализ бурового раствора, измерение давления, изучение керна и кабельный каротаж.

 

                    Анализ бурового раствора

Анализ проб бурового раствора — это непрерывный контроль промывочной жидкости и кусков породы на наличие следов нефти или газа. В какой-то мере данное исследование предваряет отбор керна и опробование пластов. Кроме того, важность анализа бурового раствора состоит в том, что он обеспечивает безопасность, так как позволяет своевременно обнаружить опасные условия бурения, которые могли бы привести к выходу скважины из-под контроля и к выбросу нефти. Обычно помимо анализа бурового раствора осуществляют также осмотр, анализ и описание осколков породы (керна).

Как правило, анализ бурового раствора на содержание углеводородов осуществляется подрядчиком с помощью передвижной лаборатории. Техник, чаще всего геолог, проводит эту работу и составляет диаграммы анализа, обеспечивая таким образом нефтедобывающую  компанию текущей информацией о ходе бурения. Если обнаруживаются проявления нефти или газа, буровой мастер и техник узнают, что проходка, по-видимому, идет через нефтеносный пласт.

Так в чем же разница  между анализом образцов и анализом бурового раствора? Журнал анализа образцов составляется геологом на основе изучения обломков породы. Анализ бурового раствора фактически является расширенным вариантом этого метода, включающим непрерывное исследование бурового раствора для обнаружения малых следов углеводородов в жидкости.

Существует два основных направления использования результатов этого анализа. Основная цель — оценка пласта в процессе бурения скважины на предмет определения точек для помещения обсадной колонны, отбора керна и дальнейшей оценки. Если анализ бурового раствора проводится именно для этого, бурение продолжается и каротаж проводится по ходу бурения. Если наблюдается заметное увеличение скорости бурения или имеются иные признаки (например, увеличение общего количества газа и/или появление тяжелых газов в пробах), которые могут означать, что буровое долото проходит через породу-коллектор, то бурение прекращают.

После прохождения 3—5 м  бурение прекращают и осколки  породы поднимают на поверхность. Если проявления нефти не обнаруживается, то бурение можно возобновить с минимальной потерей времени. Однако если анализ шлама указывает на возможное наличие нефти или газа, отбирают керн или проводят опробование пласта. (Отбор керна и опробование пластов более подробно рассмотрим чуть позже.)

Диаграммы анализа бурового раствора составляют, как правило, для разведочных скважин или скважин, пробуренных на площади известного месторождения, если возникают конкретные проблемы. Например, если разведочные скважины располагаются в местах, для которых отсутствует подробная информация о строении подповерхностных слоев; на территориях известных месторождений, где имеются трудности в интерпретации данных вследствие наличия линзовидных песчаников, складчатости или сбросов; в местах, где ожидается наличие пласта высокого давления, а также в местах, где интерпретация диаграммы электрического каротажа затруднительна.

Анализ бурового раствора предоставляет необходимые сведения, включая:

  - прямое определение наличия углеводородных газов в буровом растворе;

  - хроматографический анализ бурового раствора на содержание индивидуальных углеводородов;

  - общее содержание горючих газов в обломках породы;

- данные о наличии нефти в буровом растворе и в шламе;

- подробную кривую скорости бурения;

  - диаграмму литологического разреза скважины и оценку пористости;

- характеристики бурового раствора;

  - данные, имеющие отношение к работе в скважине (например, по планированию спускоподъемных операций по замене бурового долота);

  - данные по буровому долоту, по карбиду, об искривлении ствола скважины и прочие полезные инженерные данные.

Кроме того, можно отметить следующие преимущества указанной методики:

- результаты появляются в очень короткие сроки;

- исследование не препятствует продолжению бурения;

- диаграмма записывается одновременно с буровым журналом;

  - подробные данные о подповерхностной структуре собираются непрерывно и анализируются.

Кроме почти немедленного указания на наличие продуктивной зоны диаграмма анализа бурового раствора может служить основой для быстрого и эффективного изменения программы бурения. Это — важный инструмент для подтверждения и корреляции.

 

               Измерения по давлению

Диаграмма давления представляет собой компьютерный анализ определенных параметров бурения. Данные, непрерывно поступающие от нескольких источников на буровой площадке, обрабатываются с помощью компьютера, который постоянно выдает информацию о давлении в пласте. Такая обработка используется при бурении разведочных скважин, а также в тех случаях, когда давление в пласте трудно предсказать.

Аномальное давление в пласте может быть оценено графически с помощью регистрации выходов газа — их величины, характера и поведения, сопоставления этих данных с другими факторами, а также с такими геологическими данными, как тип пласта и размеры осколков. Давление является важным показателем, так как оно связано с пористостью. Пласты, характеризующиеся высокими давлениями на определенной глубине, обычно представляют собой зоны с аномально высокой пористостью. Аномальность областей с высокой пористостью — следствие того, что с увеличением глубины погружения пластовое давление повышается и таким образом уплотняет массу породы.

Для оценки давления в  скважине в процессе бурения применяют набор специальных приборов с датчиками для исследования поверхности. Помимо газовых датчиков этот набор включает:

  - приборы для непрерывной регистрации массы, температуры и удельного электрического сопротивления бурового раствора;

  - комплект специальной аппаратуры для определения насыпной плотности бурового шлама;

- сумматор объема бурового раствора;

  - прибор для измерения дифференциального расхода бурового раствора;

  - аппаратные средства и программное обеспечение для расчетов.

 

                           Исследование керна

Исследование керна  представляет собой регистрацию данных по анализу керна и литологии разреза в зависимости от глубины. Оно используется для выяснения и оценки продуктивных возможностей приконтурных (граничных) разведочных скважин. При разработке месторождения данные по анализу керна указывают, когда необходимо заканчивать скважину. При анализе керна можно также получить информацию для предварительной оценки нефтеносного участка. Наконец, эти данные нужны для проектирования усовершенствованных методов добычи нефти (повышения нефтеотдачи пластов с применением технических средств). Благоприятные результаты по керну (пористость, проницаемость, насыщенность флюидами) необходимы для эффективной эксплуатации коллектора и для предсказания его отдачи. (Способы отбора и анализа кернов более подробно рассмотрим немножко позже).

 

                      Канатный каротаж