УДК 550.832.55:622.24
В. В. Винокуров, Р. А. Шайхутдинов, А. В. Бельков
ООО НПФ «ВНИИГИС-ЗТК»
Выполнена разработка и произведены опытно-промышленные испытания автономного модуля ГГК-П, разработанного в ООО НПФ «ВНИИГИС-ЗТК» в составе компоновки низа бурового инструмента при бурении горизонтального ствола нефтегазовой скважины (LWD). Минимальное расстояние расположения модуля ГГК-П от долота составляет 11 м, модуль сделан таким образом, что во внутренней полости помимо бурового раствора могут проходить другие приборы ГИС. Результаты сопоставлений измерений, выполненных на образцах плотности по керну, а также с помощью зарубежной аппаратуры, подтвердили высокую сходимость, что является одним из критериев их достоверности. Включение в комплекс метода ГГК-П в имеющийся комплекс методов УЭС, ГК, НГК, 2ННК-Т, реализуемый в составе единого конструктива ЗТК-42КК LWD, позволило значительно расширить круг решаемых задач, удовлетворяющих требованиям заказчика на этапе эксплуатационного бурения.
Таблица 1
Характеристики образцов плотности и эффективного атомногономера 2π-геометрии АО НПП «ВНИИГИС»
Таблица 2
Характеристика стандартных образцов водонасыщенной пористости и плотности кальцитовых пород с диаметром скважины 216 мм ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ»
На рис. 2 приведены результаты обработки выполненных измерений на моделях скважин 4π-геометрии (а) и на моделях плотности 2π-геометрии (б). По оси X наносились значения функции плотности F(σ) = Log 10 × Iбз/Iмз × С, где С – отношение показаний малого зонда к большому в воде, С = Iмз/Iбз; Iмз, Iбз – текущие показания на большом и малом зондах соответственно.
По оси Y нанесены значения плотности моделей σ.
Из рис. 2 видно, что функциональная зависимость вычисляемых значений функции плотности F(σ) от плотности σ практически одинакова для метрологических образцов плотности 4π-геометрии и
2π-геометрии, что позволяет равноценно производить метрологические работы с модулем ГГК-П в условиях производственных предприятий, оснащенных одним из этих типов метрологических образцов.
Алгоритм зависимости плотности σ от вычисляемых значений функции плотности F(σ) имеет вид σ = –K × F(σ) – А, где F(σ) – функция плотности; K и А – коэффициенты, определяемые по результатам
модельных работ.
Основным мешающим фактором при определении плотности пород методом ГГК-П является наличие глинистой корки (зазора) между модулем и стенкой скважины. Для оценки влияния толщины глинистой корки на вычисляемое значение плотности были проведены экспериментальные работы на моделях плотности 2π-геометрии в метрологическом центре АО НПП «ВНИИГИС». В качестве имитатора глинистой корки применялась резина плотностью 1,26 г/см3 с толщиной 5, 10, 20 мм.
На рис. 3 приведены результаты их экспериментальных исследований. Толщины глинистых корок составляли 5, 10, 20 мм при плотности 1,26 г/см3. Вычисление плотности производилось по двум алгоритмам, где в качестве опорного значения С используются показания в воде с электронной плотностью 1,1 г/см3 (а) и на метрологическом образце из алюминия марки АДО с электронной плотностью 2,58 г/см3 (б).
Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что толщина глинистой корки 20 мм оказывает существенное влияние на вычисляемые значения плотности при использовании
коэффициента С, определенного по показаниям в воде. Максимальная погрешность определения плотности в плотных пластах 2,7–2,9 г/см3 может достигать +0,06–0,09 г/см3, что является недопустимым при проведении исследований скважины в процессе бурения. В случае использования коэффициента С, определенного по показаниям на образце плотностью 2,58 г/см3, влияние толщины глинистой корки существенно уменьшается и не превышает ±0,05 г/ см3. Отсюда следует, что для уменьшения влияния глинистой корки на вычисляемое значение плотности калибровку аппаратуры необходимо проводить на образцах плотности, близкой к средней плотности пород изучаемого разреза. Наиболее оптимальным метрологическим образцом для калибровки модуля ГГК-П является образец плотностью 2,58 г/см3.
На рис. 4 приведены результаты сопоставления исследований, выполненных модулем ГГК-П в вертикальной контрольно-поверочной скважине ООО «ТНГ-Групп» (г. Бугульма), с результатами измерений плотности кабельным вариантом серийной аппаратуры СГПЛ [1] и в горизонтальном стволе скважины с аппаратурой LithoTrak компании Baker Hughes [2] в одной из скважин Пермского края.
Результаты сопоставления свидетельствуют о практическом совпадении полученных измерений разными типами аппаратуры плотности в интервалах с выдержанным диаметром скважины. Рас-
хождения отмечаются в интервалах с сильнокавернозным стволом, что вполне объясняется различным влиянием кавернозности ствола скважины на показания метода ГГК для различных типов зондовых установок.
На рис. 5 приведена схема обновленной комбинации инклинометрического и геофизических модулей LWD производства ООО НПФ «ВНИИГИС-ЗТК», а также даны их основные технические характеристики. Реализованный вариант компоновки LWD позволяет надежно решать задачи геонавигационного и геофизического сопровождения на этапе строительства горизонтального ствола эксплуатационных нефтегазовых скважин.
В настоящее время заканчивается разработка модуля литоплотностного каротажа с реализацией азимутальной развертки плотности и индекса фотоэлектронного поглощения по стволу скважины, а также с передачей данных от модуля ГГК-П в режиме реального времени.
Выводы
Модуль ГГК-П фирмы ООО НПФ «ВНИИГИС-ЗТК» выполнен в одном из «ребер» имитатора центратора бурового инструмента, что позволяет обеспечить минимальный зазор между модулем и стенкой скважины и расположить модуль параллельно стенке скважины, что значительно повышает достоверность получаемой информации о плотности горных пород. Для каждого диаметра скважины изготавливается свой центратор, при этом размеры полости в «ребре» центратора для крепления модуля ГГК-П остаются неизменными.
Результаты экспериментальных исследований модуля ГГК-П показали равноценность замеров на образцах плотности 2π-геометрии и 4π-геометрии, что позволяет в условиях геофизических предприятий использовать любой из типов для метрологических работ.
Надежную компенсацию влияния толщины глинистой корки до 20 мм (зазор между модулем ГГК-П и стенкой скважины) обеспечивается путем калибровки на образце плотности, близкой к средней
плотности пород разреза скважины. Для большинства разрезов нефтегазовых скважин эта плотность составляет 2,58 г/см3.
Сопоставления результатов определения плотности модулем ГГК-П с данными измерений плотности кабельным вариантом серийной отечественной аппаратуры СГПЛ и результатами измерений, выполненных зарубежной аппаратурой LithoTrak компании Baker Hughes в горизонтальном стволе скважины, показали хорошую сходимость, что является одним из критериев достоверности информации.
ЛИТЕРАТУРА
- Инструкция по проведению литолого-плотностного гамма-гамма-каротажа аппаратурой серии СГПЛ и обработке результатов измерений. МИ 41-17-1402-04.
- Рамазанов А. Г, Васильев В. В. Технологии Baker Hughes для сокращения цикла строительства скважин в Западной Сибири / Neftegaz.RU, 2020. № 6.
Рецензент канд. геол.-минер. наук Н. М. Зараменских