Методы и средства измерений проходки скважины

Введение
Успешная разработка нефтяных и газовых месторождений определяется тем, насколько правильно будет выбрана система разработки. В процессе разработки возникает необходимость контролировать и уточнять состояние залежей с учетом новых сведений о геологическом строении, получаемых при их разбуривании и эксплуатации.
Одна из основных задач, стоящих перед нефтяной отраслью–повышение эффективности сооружения разведочных и эксплуатационных скважин. Эффективность этого процесса заключается в повышении технико-экономических показателей буровых работ. Последнее во многом зависит от точности проводки запроектированной траектории скважин.
Для обеспечения проводки скважин в заданном направлении нужно знать причины и закономерности их искривления. Эти знания весьма важны для реализации искусственного отклонения скважин в заданном направлении, т. е. осуществлять направленное бурение –способ сооружения скважин с отклонением от вертикали по заданному направлению.
1.Задачи контроля технологических параметров при бурении скважин
С целью получения информации для управления процессами бурения скважин необходима правильная организация контрольно-измерительных работ. Суть ее заключается в определении задач и видов контроля в зависимости от различных геологических условий и возникающих ситуаций, выборе перечня контролируемых параметров, точности и периодичности их измерения, определении методов обработки результатов контроля.
Основы существующей организации контрольно-измерительных работ базируются на “Единых технических правилах ведения работ при бурении скважин", которые были разработаны на основании имевшегося к тому времени опыта бурения и не учитывают современных достижений в области контроля процессов бурения. В связи с этим возникает необходимость пересмотра организации контрольно-измерительных работ.
Объектом контроля (ОК) в процессе бурения скважин являются технологическое оборудование, применяемые материалы, скважина и технологические процессы.
Понятие “контроль" включает совокупность специальных методов и аппаратуры контроля, в целом называемых средствами контроля.
К основным задачам контроля в процессе бурения скважин относятся:
оценка работоспособности ОК;
установление соответствия параметров ОК заданным проектным значениям;
оценка состояния ОК;
обнаружение отклонении параметров ОК от проектных в процессе его функционирования;
выявление причин возникших отклонений;
анализ ситуации, возможных при наличии отклонений параметров ОК;
прогнозирование состояния ОК на период времени Af;
получение информации для адаптации проектов.
Для правильной организации контрольно-измерительных работ необходимо решить три основные задачи: что контролировать (определение перечня контролируемых параметров), как контролировать (определение периодичности, точности, аппаратуры контроля), как оценивать результат контроля (определение методов обработки результатов контроля). Рассмотрим способы решения задач по каждому виду контроля.
При установлении работоспособности ОК визуальным контролем производят проверку его на функционирование, те. проверяют правильность работы без оценки точности. Целью такой проверки является обнаружение явных неисправностей бурового оборудования. Перечень параметров по данному виду контроля определяется техническими характеристиками оборудования, выбранного на стадии проектирования процесса бурения скважин.
Задача контроля соответствия параметров ОК заданным проектным значениям обнаружение отклонений входных параметров материалов, бурового раствора и работы оборудования от проектных значений. Данный вид контроля предусматривает локальную проверку работы оборудования, бурения скважин в процессе приготовления, обработки и закачки исходного объема бурового раствора и параметров бурового раствора на входе в скважину и в запасных емкостях.
Перечень контролируемых параметров устанавливается на стадии составления проекта на бурение скважины в зависимости от геолого-технических условий и выбранного типа бурового раствора.
Перечень параметров локального контроля процессов приготовления, обработки и закачки бурового раствора определяется режимными параметрами выбранного оборудования и технологическими параметрами данных процессов на стадии проектирования этих процессов.
Задачей контроля отклонений параметров ОК в процессе его функционирования является обнаружение отклонений выходных параметров процессов бурения скважин, бурового раствора от проектных значений и локальный контроль работы оборудования в процессе очистки и обработки циркулирующего бурового раствора.
Перечень контролируемых параметров в данном случае совпадает с перечнем проектных параметров, а перечень параметров локального контроля процессов очистки и обработки циркулирующего бурового раствора определяется технологическими параметрами данных процессов и режимными параметрами выбранного на стадии проектирования оборудования.
Задачей контроля, осуществляемого при возникновении отклонений, является установление их возможных причин: 1) недостоверность исходной геолого-геофизической информации; 2) неточность математических моделей, применяемых при проектировании процесса промывки; 3) неправомерность использования математических моделей вследствие ошибки в исходных данных.
Перечень параметров этого вида контроля определяется исходными данными для проектирования процессов строительства скважин, которые уточняются в процессе бурения данной скважины.
Задачей контроля состояний ОК при наличии отклонений параметров является получение вектора состояния ОК с целью определения вероятности возникновения одной из следующих ситуаций: нормальные условия проводки, поглощения, обвалы, сужения, нефтегазопроявления, водопроявления, желобообразования, прихват инструмента.
Перечень параметров данного вида контроля определяется путем выбора наиболее информативных параметров, характеризующих возможность установления указанных выше ситуаций

. Выбор параметров производится путем сравнитеьной оценки их информативности, определяемой математикостатистическими методами.
Прогнозирование состояния ОК на определенный период времени дает прогнозный вектор состояния ОК и вероятности возникновения указанных выше осложненных ситуаций через определенный промежуток времени. Перечень параметров данного вида контроля совпадает с перечнем предыдущего вида контроля. Выбор параметров производят сравнительной оценкой их информативности, определяемой математико-статистическими методами.
2. Общая характеристика методов контроля за проходкой скважины
В процессе бурения скважины необходимо повести следующие исследования скважины
1-Замер кривизны ствола скважины инклинометром когда замеряют угол и азимут отклонения от вертикали по этим данным строят инклинограмму по которой определяют отклонение в метрах от вертикали. В вертикальной скважине замеры инклиметром проводят через 25м, а в горизонтальной через 5-10м. На большинстве скважин в месторождениях Западной Сибири устья и забои скважин не совпадают. Отклонения могут составлять 10-100м. в связи с этим не правильно определяют площади месторождений и оценивают их запасы.
Одноточечные (разовые) замеры могут производиться в процессе бурения для определения зенитного угла и азимутального направления ствола скважины. При направленном бурении с помощью разовых замеров можно ориентировать инструмент, используемый для изменения направления бурения. Это производится путем временного прекращения бурения, спуском исследовательских приборов до забоя скважины и проведением исследования. Исследование может также быть проведено во время наращивания бурового инструмента (добавления свечи) с помощью системы Измерений в процессе бурения (MWD), включённой в состав забойной компоновки. В зависимости от типа используемого прибора, информация о зенитном угле и азимуте ствола скважины может регистрироваться и храниться на пленке или в памяти компьютера в условиях скважины или передаваться на поверхность. На поверхности полученная информация обрабатывается и используется для подготовки фактической диаграммы данных замеров. Исследование в процессе бурения позволяет бурильщику определить текущее положение ствола скважины и изменить зенитный угол и азимут, если это необходимо.
Рисунок 1-Система для измерения в процессе бурения (инструмент MWD)
2-Изучение разреза скважины с помощью ГИС для изучения литологии, характеристики насыщения коллектора скважины и технической составляющей скважины. По всему стволу поводят стандартный каротаж в масштабе 1:500 он включает следующие виды исследований
А)Замеры ПС- т.е. замер естественного электрического поля.
Б)Замеры КС-замеры сопротивления пород искусственным электрическим полем при прохождении в пласт
Г)Кавернометрия определяет диаметр скважины по всему стволу. Определение каверн и участков сужения скважины. Это необходимо, что бы обосновано расходовать цемент при цементировании скважины. И что бы не было осложнений при спуске подъеме бурового инструмента (обвалы, прихваты) На практике часто инклинометрию поводят вместе с стандартным каротажем.
3-Отбор шлама и керна. Проводят во всех скважинах кроме эксплуатационных через 5 м. бурения. Шлам промывают высушивают описывают и пакетирую т пишут интервал проходки. Керн отбирают в соответствии с назначением категории скважины
4-Геохимические исследования. Они подразделяются на следующие виды:
А)Газовый каротаж основан на замере газопоказаний автоматическим способом выходящего из скважины бур раствора. Для этого оборудую специальные каротажные станции. Газокаротажная станция устанавливается в основном на поисковых скважинах и реже на разведочных.
Б) Люминисцентно-битумологический. Нефть и битум светятся в УФ лучах. Легкие нефти светятся в керне в УФ лучах голубым, синим и фиолетовым цветом, тяжелые нефти светятся оранжевым, красным и коричневым цветом. Люминесцентный анализ проводится по шламу и керну. Когда проводится бурение с помощью буровом растворе на основе воды. По газовому каротажу определяют продуктивные пласты
Газоанализаторы, которые установлены на газокаротажных станциях определяют общее содержание углеводородов и тяжелых углеводородов
Эти два метода служат для определения пород пластов в процессе бурения. Что особо важно пи бурении поисковых скважин.
5-контроль за параметрами бурового раствора. Для того что бы качественно вскрыть бурением продуктивный пласт и максимальный дебет. Параметры бурового раствора должны быть в соответствии с ГТН. Замер следующих параметров: плотность, вязкость, водоотдача и статистическое напряжение сдвига (СНС). СНС характеризует, какую нужно приложить силу, что бы вывести буровой раствор из состояния покоя. Для регулирования бурового раствора применяют различные химические реагенты. Для этого существуют лаборатории буровых растворов.
6-Иследования продуктивных пластов в процессе бурения с помощью опробователя пластов на каротажном кабеле или пластоиспытателя на пробуриваемой скважине. Опробователи на каротажном кабеле (ОПК) поводят точечные исследования. Это особенно важно, когда продуктивный пласт не однороден по проницаемости. С помощью прижимного устройства изолируется участок пласта, а при подаче электрического тока на пороховой заряд производится выстрел в породу пласта и устанавливается связь для вызова притока из пласта. Прибор снабжен емкостью в который отбирается флюид и производится замер пластового давления