Использование электромагнитного канала связи «забой-устье» при бурении горизонтальных и наклонно-направленных скважин

ВВЕДЕНИЕ 9
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН И ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ 12
1.1 Способы бурения и типы профилей горизонтальных скважин 12
1.2. Геолого-технологическая классификация запасов нефти 13
1.4. Задачи доразведки объектов с помощью горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин 16
1.6. Геофизическое сопровождение при строительстве горизонтальных и разветвленно-направленных скважин 18
2. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ 21
2.1.Забойные телеметрические системы, принципы их построения и классификация 22
2.2. Каналы связи, применяемые в забойных телеметрических системах 26
2.2.1. Сведения из теории информации о свойствах сигнала и систем телеизмерений 26
2.2.2. Гидравлический канал связи 29
2.2.3. Акустический канал связи 34
2.2.4. Гидроакустический канал 44
2.2.5. Проводной канал связи 50
2.2.6. Электромагнитный (беспроводный) канал связи 55
2.2.7. Комбинированный канал связи 63
2.2.8. Автономные измерительные приборы 63
2.3. Особенности конструирования и эксплуатации забойных телеметрических систем и привязка данных измерений к глубине 65
2.3.1. Особенности эксплуатации забойных телеизмерительных систем различного назначения для геофизических исследований наклонно-направленных и горизонтальных скважин 65
2.3.2 Компоновка скважинных приборов забойных телесистем 67
2.3.3 Измерения глубины скважин и привязка данных измерений к глубине 68
2.3.4 Защита скважинной аппаратуры от вибраций и ударов. 70
2.4 Наиболее широко применяемые забойные телеметрические системы 78
2.4.1 Системы для геофизических исследований горизонтальных скважин с проводным каналом связи 78
2.4.3 Системы для геофизических исследований горизонтальных скважин с электромагнитным каналом связи 84
З. ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН 92
3.1.Особенности проведения геолого-технологических исследований в процессе бурения горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин 92
3.2.Применяемый комплекс исследований 97
3.3.Современные компьютеризированные станции геолого-технологических исследований 99
3.4.Расширение функций геолого-технологических исследований при сопровождении строительства горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин 100
4. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН ПОСЛЕ БУРЕНИЯ 101
4.1. Особенности проведения проведения геофизических исследований в горизонтальных скважинах. Основные причины неудач при их строительстве 101
4.2. Системы доставки сборок скважинных приборов в горизонтальную часть скважины на кабеле 106
4.2.1 Система “Горизонталь-1” 106
4.2.2. Технологические комплексы доставки приборов на забой ГС с «плавающими» пластиковыми трубами 107
4.2.3. Системы с жестким кабелем и гибкой непрерывной трубой 108
4.2.4. Системы с встроенным кабелем внутри бурильных труб 109
4.3. Автономные системы для проведения геофизических исследований в горизонтальных скважинах на буровом инструменте 109
4.3.1 Система “Горизонт” 109
4.3.2 Система АЗС-42СМ 111
4.3.3. Система “ОБЬ” 112
4.4. Применяемый комплекс и особенности интерпретации результатов геофизических исследований скважин 120
5. ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ ИХ ИСПЫТАНИЯ, ОСВОЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ 125
5.1 Особенности заканчивания и испытаний скважин с горизонтальными участками 125
5.2 Особенности геофизических измерений в обсаженном стволе 132
5.3 Геофизические исследования потока флюида в действующей горизонтальной скважине 135
5.4 Контроль качества обсадных труб 139
5.5 Цементометрия 140
5.6 Исследование пород, окружающих обсаженную скважину 141
5.7 Перспективы развития каротажа обсаженных скважин 145
5.8 Перспективы геофизических исследований в действующих горизонтальных скважинах 145
6. ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ БУРЕНИЕ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН И ЕГО ГЕОФИЗИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ (обзор зарубежных источников) 151
6.1. Экономические аспекты проводки горизонтальных скважин 151
6.2. Основные объекты проводки горизонтальных скважин 152
6.3. Система бурения и каротажа Anadrill Schlumberger 154
6.4. Система MWD фирмы Halliburton Energy Services 160
6.5. Система измерений MWD Sperry-Sun Drilling Service 165
7. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ МАССОВОГО БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И РАЗВЕТВЛЕННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН 175
7.1. Управление траекторией скважины, в том числе с пеленгацией границ объекта 175
7.2. Управление режимами бурения и их оптимизация 176
7.3. Управление режимами спускоподъемных операций 176
7.4. Прием информации от забойных телесистем, выдача управляющих сигналов 176
7.5. Проведение геолого-технологических исследований, выдача рекомендаций и управляющих решений 177
7.6. Обеспечение проведения геофизических исследований в бурящейся и работающей скважине (ИИС ГИС) 178
7.7. Диагностика и прогнозирование опасных ситуаций 178
7.8. Проведение обращенного вертикального сейсмического профилирования, пеленгация забоя 178
7.9. Контроль и управление процессом цементирования 179
7.10. Информационное обеспечение вторичного вскрытия, испытания и освоения 179
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 181
ЛИТЕРАТУРА 183

Весь текст будет доступен после покупки

Развитие горизонтального бурения дало рост эффективности и скорости бурения, а главное - возможности контроля, позволили буровикам размещать горизонтальные скважины (ГС) так, чтобы получать оптимальную отдачу коллектора.
При правильном применении технологий горизонтального бурения, получают большой ряд преимуществ: увеличение скорости добычи и количества извлекаемых запасов, уменьшение себестоимости добычи и числа платформ и скважин при разработке месторождений на суше и шельфе морей.
Эти преимущества можно получить при небольшом количестве скважин или при повторном входе в существующие скважины с заканчиванием их горизонтальными скважинами. Горизонтальные скважины характеризуются большей отдачей, чем вертикальные скважины, за счет дренирования значительно большей площади пласта-коллектора.
Около половины ГС находятся в пластах, где большая проницаемость обеспечивается наличием трещин. Поскольку трещины в большинстве своем вертикальны, ГС может пересечь их гораздо больше, чем обычная скважина. Около 20% ГС пробурено в тонкослоистых коллекторах (в продуктивных толщах мощностью менее 25 м). Большая часть остальных - в истощенных пластах и плотных карбонатах. Во всех случаях при проводке ГС уменьшается возможность образования газового конуса или конуса обводнения, так как ГС характеризуются меньшей депрессией на пласт, чем обычные скважины.

Наиболее эффективным является переход от бурения одиночных ГС к проектированию и широкомасштабному промышленному освоению систем разработки на основе бурения сотен ГС в комбинации с вертикальными и наклонно-направленными скважинами на одном объекте [59].
Впервые в практике российской нефтяной отрасли такую задачу поставило перед собой АООТ «Сургутнефтегаз», выбрав основным объектом строительства горизонтальных скважин Федоровское нефтяное месторождение (Горизонт АС4-8), особенностью которого является расположение эксплуатационного объекта между газовой шапкой и подошвенными водами.

Весь текст будет доступен после покупки

Анализ фактических данных, как отечественных, так и зарубежных, показывает, что можно создать новые системы разработки нефтяных, газонефтяных и газонефтеконденсатных месторождений с помощью ГС, РГС и многозабойных скважин (МЗС) различных конструкций, что позволит существенно увеличить текущие дебиты за счет увеличения площади фильтрации призабойной зоны и добиться заметного повышения конечных коэффициентов нефтеотдачи путем изменения направления фильтрационных потоков в пласте.
Эффективные системы разработки с помощью ГС, РГС и МЗС могут быть спроектированы как для отдельных залежей, так и для многопластовых месторождений путем применения комбинированного способа размещения вертикальных и горизонтальных скважин.
Способы проводки ГС по признаку размещения бурового оборудования делятся на бурящиеся с поверхности Земли, бурящиеся из скважин большого диаметра.
Наибольшее распространение нашел способ бурения ГС с поверхности как продолжение вертикальных и наклонно-направлен¬ных скважин (ННС). По способу бурения в этой группе выделяются разновидности. В отечественной практике обычно используются забойные двигатели (турбобур, электробур, винтовой двигатель). В США значительное место занимает роторный способ бурения как обычными, так и шарнирными трубами. В последнее время все большее значение приобретает способ бурения с применением винтовых забойных двигателей (ВЗД). Для бурения из скважин большого диаметра применяется метод бурения гибкими трубами (колтюбинг).
По типу профиля выделяются две группы ГС.
Наиболее рациональным является трехинтервальный профиль, показанный на рис. 1.1, а, где выделяется вертикальный участок 1, участок набора зенитного угла 2 и горизонтальный участок 3. Отклонение от вертикали в плане равно l0, которое целиком определяется радиусом искривления R.
Различают три типа трехинтервальных профилей ГС: с малым, средним и большим радиусов. Сопоставление трехинтервальных профилей ГС и их техническая характеристика и способы применения показаны на рис. 1.2 [3].
Каждому радиусу соответствует определенная интенсивность искривления i, исчисляется в градусах на 10 м проходки. При R = 40-50 м, i = 14?11,50/10 м; при R = 140-220 м, i = 4?2,50/10 м и при R = 380-750 м, i = 1?1,50/10 м.
Вторая группа ГС имеет пятиинтервальный профиль (рис. 1.1, б). Первый интервал представляет собой участок вертикального бурения, 2 - набора зенитного угла до выхода на прямолинейный наклонный ствол L3, 4 - участок набора зенитного угла до выхода на горизонтальный ствол L5. Профили данного типа применяются при необходимости обеспечения большого отклонения точки вскрытия продуктивного пласта от вертикали, проходящей через устье скважины.
В работе [76] даются определения разновидностей скважин, различающихся по способу проводки и конструкции.
Вертикальными называются скважины, в которых проектом бурения не предусматривается целенаправленное отклонение ствола от вертикали. В процессе проводки могут иметь место случайные отклонения от вертикали за счет естественного искривления.
Наклонно-направленными называются скважины, в которых проектом бурения предусматривается отклонение ствола от вертикали по заданной кривой в соответствующем азимуте.
Горизонтальными называются скважины, в которых интервал вскрытия продуктивного пласта стволом скважины более чем в два раза превышает толщину пласта.
Разветвленно-горизонтальными называются скважины, в вертикальной части ствола которых в точках, расположенных выше продуктивного пласта, забуривается несколько наклонных стволов, каждый из которых имеет интервалы вскрытия продуктивного пласта, не менее чем в два раза превышающие его толщины. Каждая РГС должна иметь возможность установления независимого, контролируемого и управляемого режима эксплуатации с помощью технических средств, называемых узлами разветвления.
Если протяженность горизонтального участка не превышает более чем в два раза толщину пласта, такие скважины называются разветвленными наклонно-направленными (РННС).
Многозабойными называются скважины, когда забуривание дополнительных стволов проводится в точках, находящихся в пределах продуктивного пласта. Если протяженность дополнительных стволов превышает более чем в два раза толщину пласта, скважины называются многозабойными горизонтальными (МЗГС).
1.2. Геолого-технологическая классификация запасов нефти
Взамен многочисленных противоречивых классификаций ВНИИОЭНГ предложил предварительную геолого-технологическую классификацию запасов нефти промышленных категорий с учетом рассмотрения геологических, технологических, технических и экономических факторов [76].
Запасы промышленных категорий (балансовые и извлекаемые) подразделяются на три группы:
? запасы, разрабатываемые по традиционной технологии;
? трудноизвлекаемые запасы, требующие создания новой технологии;
? труднодоступные запасы (рис. 1.3).
К группе запасов залежей, разрабатываемых по традиционной технологии, относятся [76] запасы нефти, приуроченные к чисто нефтяным зонам коллекторов с высокими и повышенными емкостно-фильтрационными характеристиками (проницаемость выше 0,05-0,075 мкм2) - вязкостью 25-30 мПа?с, относительно низким содержанием сероводорода и парафина, при разработке которых обеспечивается достижение конечного коэффициента нефтеотдачи в пределах 0,35-0,40 и выше.
К группе трудноизвлекаемых отнесены [76] запасы нефти, приуроченные к водонефтяным и газонефтяным зонам, нефтяным оторочкам нефтегазовых залежей, нефтегазоконденсатным и газонефтеконденсатным залежам, залежи высоковязких нефтей (вязкостью более 25-30 мПа?с), содержащие сероводородов в нефтяном газе, высокопарафинистых нефтей с высокой температурой застывания, залежи с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД), а также приуроченные к низко продуктивным слабопроницаемым прослоям и линзам, остаточные извлекаемых запасы относительно высокопроницаемых коллекторов с высокой степенью выработки (75-80%).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Комаров М.В. Исследование электрических соединений телеметрических систем в скважине / М.В. Комаров – Текст: непосредственный // XXII конференция молодых ученых и специалистов филиала ООО «Газпромнефть-Заполярье»– Тюмень: 2022 – с. 101–104.
2. Комаров М.В. Исследование электрических соединений телеметрических систем в скважине / Комаров М.В. – Текст: непосредственный // Технологические решения строительства скважин на месторождениях со сложными геолого–техническими условиями их разработки международ. науч. - техн. конф. 15-17 февр. 2022 – Тюмень: ТИУ, 2022. – с. 181–185.
3. Комаров М.В., Электромагнитный канал связи в скважинах более 3000 м /Комаров М.В. – Текст: непосредственный // Бурение и Нефть – 2023. – №4 – с. 28–34.
4. Комаров М.В. Минимизация технологических рисков при использовании технологии электромагнитного канала связи / Комаров М.В. – Текст: непосредственный// Технологические решения строительства скважин на месторождениях со сложными геолого–технологическими условиями разработки техн. конф. посвященная памяти В.И. Муравленко 15-17 февр. 2023– Тюмень: ТИУ, 2023. – с. 181–185.
5. Аналитический обзор: "Современное состояние и перспективы развития каротажа обсаженных скважин за рубежом".ВНИИОЭНГ2011, 34с.. (отчет по хоздоговору № 91.54.739.91 ДУ).
6. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин: Справочник /А.А. Молчанов, В.В. Лаптев, В.Н. Моисеев, Р.С. Челокьян Н.В. – М.: Недра, 1987. – 263 с.
7. Беляков Н.В. Малогабаритная забойная телеметрическая система с комбинированным каналом связи. НТВ АИС "Каротажник", №30, 2017, с.60-67.
8. Вержбицкий В.В., Рапин В.А.,Чесноков В.А. Оценка влияния "электрорадиопрозрачного" контейнера на показания замеров ЭК и ИК. ИКВ АИС "Каротажник" №15, 2015, с. 74-76.
9. Вихров Е.В., Сорокин В.В., Фролов Д.П. Исследование осесимметричных колебаний кругового цилиндра, заполненного жидкостью. В кн.: Тр.4-й научно-технической конференции по информации и акустике. М., 2017, с.91-93.
10. Возможность разработки низкопродуктивных коллекторов системой горизонтальных скважин./А.Т. Горбунов, Д.П. Забродин, Г.А. Султанов и др./Нефтяное хозяйство, № 3, 2013.

Весь текст будет доступен после покупки