Задачи сопровождения бурения скважин
Современные технологии, применяемые при строительстве скважин, от современного бурового инструмента и до буровой химии предполагает все более тонкую настройку всех систем, находящихся во взаимодействии при строительстве скважин, а все более сложная геологическая обстановка делает такую настройку просто необходимой в виду высокой вероятности нештатных ситуаций при бурении.
Таким образом, этап предварительного моделирования и оценки параметров и рисков при строительстве скважин и дальнейший контроль этих параметров в процессе строительства скважин становится обычной процедурой. Результатом такого сопровождения должно являться повышение коммерческой скорости бурения при минимизации капитальных затрат за счет своевременного принятия технологических решений как при проектировании, так и в процессе строительства скважины (в реальном времени), направленных на снижение вероятности наступления и/или тяжести рисков геологической и/или технологической природы, и как следствие снижения непроизводительного времени (НПВ) при строительстве скважины.
Для обеспечения этого эффекта мы выделяем следующие этапы работ:
Анализ коллизий и/или сближений траекторий проектной скважины и соседних.
Выбор наиболее безопасной траектории (азимут заложения наклонного или горизонтального участка, угол входа в целевой пласт) при заданном положении устья и забоя.
Выбор наиболее оптимальной конструкции скважины (диаметры обсадных труб, интервалы перекрытия), обеспечивающий безопасную проводку ствола с учетом необходимости разобщения несовместных интервалов бурения, и минимизации капиталоемкости конструкции (обсадные трубы и цементаж).
Разработка программы промывки, включая подбор рецептуры буровых растворов согласно требуемым физико-химическим свойствам (плотность, вязкость), предотвращение проявления, обрушений и поглощений, кольматация проницаемых горизонтов, ингибирование глинистых минералов, минимизация повреждающего действия на коллекторские свойства, а также режимов промывки (очистка ствола скважины от бурового шлама), и спуско-подъемных операций.
Предбуровой и упреждающий прогноз в процессе бурения зон АВПД для корректировки растворной программы (утяжеление бурового раствора) с целью предотвращения ГНВП.
Предбуровой прогноз зон поглощений и прихватоопасности, внесение корректив в растворную программу для минимизации рисков поглощения и возникновения прихватов.
Выбор конструкции буровой колонны (вес, жесткость, прочностные характеристики, расстановка стабилизаторов) и режимов бурения (веса, моменты, обороты силового привода, нагрузка на долото), определение условий возникновения и проработка способов подавления колебаний буровой колонны, определение условий потери прямолинейной устойчивости и нарушения целостности (разрыв, раскручивание резьбовых соединений) буровой колонны.
Выбор долотной программы, предсказание износа долота в процессе бурения с целью снижения времени неэффективного бурения.
Проектирование режимов спуска обсадной колонны, расстановка центраторов для обеспечения прямолинейной стабильности и повышения качества цементирования.
Расчет режимов цементирования, выбор плотности цементного раствора, расчет замещения жидкостей в кольцевом пространстве, расчет долговременной прочности цементного кольца.
Проектирование гидроразрыва пласта, выбор жидкостей, составление программы закачки, прогноз рисков развития трещины в прилегающие горизонты.
При сопровождении бурения мы выделяем 3 этапа:
Построение набора предбуровых моделей.
Сопровождение моделей в процессе бурения (реальное время или оперативные построения на каждую «трубку/свечку»).
Окончательные (постбуровые) модели.
Модельный уровень включает следующие опции:
Одномерную геологическую и петрофизическую модель.
Одномерную модель механических свойств, давлений и напряжений.
Модель устойчивости открытого ствола.
Модель пескопроявлений.
Модель гидравлики бурового и цементного растворов.
Модель транспорта шлама в скважине.
Модель нагрузок, моментов, напряжений и вибраций на КНБК и ОК.
Модель замещения жидкостей при цементировании.
Модель механической скорости бурения.
Модель эффективности и износа долота.
Модель роста трещины ГРП и притока в трещину.
Модель коллизий траекторий скважин.
Прогноз зон прихватоопасности.
Прогноз зон АВПД.
При построении предбуровых моделей доступны следующие категории данных (опорные скважины):
Результаты лабораторного исследования кернов.
Данные и результаты интерпретации ГИС/ГТИ.
Данные ИП и ГРП.
Конструкция и траектория.
Журнал бурения.
После того, как были настроены все модели по опорным скважинам, переходим к проектной скважине, используя следующие категории данных:
3Д геологическая модель.
Структурные поверхности и пластопересечения.
Траектория проектной скважины.
Далее применяем настроенные предбуровые модели для проектных параметров скважины:
Строение КНБК и режимы бурения.
Конструкция и траектория скважины.
Характеристики бурового раствора.
На выходе предбуровых моделей имеем набор заключений/рекомендаций по изменению параметров:
Время стабильности открытого ствола.
Характеристики бурового и цементного раствора.
Режимы бурения и СПО.
Конструкция и траектория скважины.
Долотная программа.
Строение КНБК.
Ожидаемые осложнения и меры предотвращения.
Расстановка центраторов на обсадной колонны.
Режимы цементирования.
Дизайн ГРП.
Режимы разработки.
В процессе бурения, обсадки и цементирования (т.е. в процессе строительства скважины) все модели так или иначе обновляются (по разным причинам – в зависимости от доступности данных). При сопровождении моделей становятся доступными следующие категории данных:
Данные телесистемы LWD.
Данные ГТИ и забойной телеметрии.
Суточные рапорты.
В результате интерпретации данных ГИС/ГТИ получаем оперативные заключения по петрофизике, а при соответствующем оснащении подключается опция геонавигации (структурные построения и определение положения скважины по отношению к геологическим объектам, контроль достижения геологических целей).
При каждом обновлении моделей тянется цепочка, вызывающая следующие действия:
Корректировка траектории.
Корректировка строения КНБК.
Корректировка растворной программы.
Корректировка долотной программы.
Корректировка режимов бурения и СПО.
По окончании строительства скважины становятся доступными более обширные категории данных:
Данные из памяти LWD.
Данные окончательного ГИС (опционально).
Данные ИП и ГРП (опционально).
Журнал бурения и цементирования (опционально).
Результаты лабораторного анализа кернов скважины (опционально).
Часть данных опциональна и их появление может быть с задержкой по времени, как например исследования кернов – до 6 мес. после окончания строительства скважина. Поэтому после бурения возможно построение и несколько уточнений по мере поступления новых данных.
В результате интерпретации данных ГИС/ГТИ получаем окончательные заключения по петрофизике, а при включенной опции геонавигации следует корректировка 3Д геологической модели (уточнение структурных поверхностей).
При поступлении дополнительных данных следует финализация всех моделей, и пересмотр заключений:
Окончательные заключения по долотной программе.
Окончательные заключения по растворной программе.
Окончательные заключения по строению КНБК.
Окончательные заключения по режимам бурения и СПО.
Окончательные заключения по спуску обсадной колонны и расстановке центраторов.
Окончательные заключения по режимам цементирования.
Окончательные заключения об эффективности мер предотвращения осложнения.
Окончательный дизайн ГРП и режимы разработки.
При построении каждой модели происходит оценка полноты и качества входных данных, настройка (калибровка) модели на доступные фактические данные, и выходной контроль результатов.