УДК 550.832.44:622.276.66
Л. Г. Леготин, А. А. Ахмадеев, С. Ф. Смирнов, В. Г. Рафиков
ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ»
В. И. Пастух
ООО «Газпромнефть-Хантос»
Разработана и внедрена в эксплуатацию аппаратура акустической профилеметрии с каналами ядерных методов каротажа, позволяющая включать комплекс в компоновку при бурении и проработке горизонтальных и боковых стволов скважин. Приведены примеры скважин, в которых данные профилеметрии используются для моделирования дизайна оборудования для многостадийного гидроразрыва пластов.
С каждым годом объем запасов углеводородов в легкоразрабатываемых пластах снижается и на смену приходят так называемые трудноизвлекаемые запасы (ТрИЗ) – низкопроницаемые объекты,
отличающиеся высокой неоднородностью и низкими коллекторскими свойствами, а также высокой степенью расчлененности пласта. Это негативно сказывается на уровнях добычи углеводородов.
Нефтегазодобывающими компаниями ведется поиск наиболее рентабельных технологий и методов увеличения объемов добычи углеводородного сырья (УВС) в совокупности с уменьшением себе-
стоимости строительства эксплуатационных скважин и сокращением времени их ввода в эксплуатацию.
Один из наиболее эффективных методов повышения продуктивности скважин – гидроразрыв пласта (ГРП), который позволяет значительно увеличить объем отбора УВС. Около 10 лет назад
началось активное внедрение технологий многостадийного гидроразрыва пласта в горизонтальных скважинах (МГРП). Сегодня этот метод стал повседневной технологией повышения нефтеотдачи и
применяется при добыче как традиционных запасов, так и трудноизвлекаемых [1, 2].
Наиболее широко применяемая технология на сегодняшний день – это МГРП с разобщением и изоляцией заколонного пространства и портов ГРП разбухающими или гидравлическими пакерами (рис. 1). Такой метод, при правильной реализации и выполнении всех необходимых технологических операций, достаточно эффективен и экономически выгоден, поскольку при достаточной длине горизонтального ствола позволяет провести более двух десятков гидроразрывов только в одном стволе скважины и таким образом значительно увеличить площадь дренирования пласта, содержащего УВС, и, соответственно, дебит скважины.
Для повышения экономической эффективности такой технологии, помимо правильного подбора скважин-кандидатов, прогнозирования и моделирования процесса образования трещин в пласте, грамотных расчетов по объему и давлению технологических жидкостей, выбора качественного по своим свойствам проппанта, слаженных действий при реализации МГРП и т. д., очень важным фактором является правильный выбор и моделирование дизайна портов ГРП и надежное их
разобщение гидравлическими (либо самонабухающимися) пакерами.
В настоящее время специалистами по ГРП накоплен большой опыт по определению интервалов установки портов (муфт) и разобщающих их пакеров. Выработано множество критериев и рекомендаций, по которым выбираются участки скважины, где пакеры будут надежно изолировать интервалы ГРП и где их установка категорически запрещена. Основной принцип (он также рекомендован разработчиками пакерного оборудования) – это установка в интервал, где диаметр
ствола равен номинальному или близок к нему и сечение скважины близко к форме правильной окружности. Установка пакеров в интервалы, где диаметр больше диаметра раскрытия пакера, может привести к следующим последствиям:
– потере расчетного давления технологической жидкости, необходимого для образования трещин гидроразрыва;
– потерям необходимого объема проппанта (либо кислоты, если МГРП кислотный), что в свою очередь не позволяет удерживать образовавшиеся трещины открытыми;
– зашламирование и закольматирование призабойной зоны пласта.
Таким образом, эффекта от гидроразрыва, который должен привести к увеличению дебита скважины, не будет и, соответственно, экономические затраты на него будут напрасными.
Единственный прямой метод определения диаметра скважины его профиля и сечения – профилеметрия. К сожалению, по различным причинам (экономия средств, незнание о существовании подобной аппаратуры и др.) в большинстве случаев расстановка портов ГРП и
пакеров производится «вслепую». Несмотря на то что есть породы, устойчивые к кавернообразованию, такие как плотные (карбонатизированные) песчаники, чистые песчаники, доломиты и т. д., полагаться только на петрофизические характеристики таких пород нельзя. Во-
первых, в большинстве случаев присутствует анизотропия пластов, вследствие этого возможны неравномерные по сечению вывалы, в результате чего сечение скважины теряет форму окружности. Вовторых, при постоянном воздействии бурового инструмента и оборудования во время спуско-подъемных операций, в зависимости от кривизны и профиля скважины, возможна наработка желобов независимо от того, устойчивые породы вскрыты или рыхлые. На рис. 2
показан фрагмент сечения одной из реальных скважин, полученный по данным акустической профилеметрии.
Ниже приведены примеры применения профилеметрии при моделировании дизайна МГРП.
На рис. 3 показан фрагмент скважины с достаточно стабильным по профилю и сечению стволом. Данные профилеметрии помогли правильно расставить разобщающие пакера. Как видно из рисунка, при отсутствии данных профилеметрии и установке портов «вслепую», положившись на однородность пласта аргиллитов, можно было легко «промахнуться», установив пакер всего на три метра ниже – в каверну (красная заливка на кривых профиля).
Однако из многолетнего опыта проведения работ автономной аппаратурой, в том числе и акустической профилеметрии, стволы с таким профилем встречаются нечасто.
На рис. 4 приведен пример фрагмента горизонтальной скважины с расстановкой портов и пакеров под МГРП. Как видно из рисунка, несмотря на то что по данным ГК вскрытый пласт практически однороден по литологии, по данным профилеметрии видно, что ствол скважины подвержен сильной кавернозности, имеет винтовой желоб (вследствие спуско-подъемных операций (СПО) бурового инструмента и вращения компоновки). Красная заливка – это интервалы с критичным значением диаметра скважины (больше диаметра раскрытия пакера); как видно, подходящих интервалов для установки очень мало, и при моделировании дизайна «вслепую», без данных
профилеметрии, высок риск установки пакеров в каверну.
На рис. 5 приведен фрагмент горизонтальной скважины: две колонки в центре планшета, два дизайна портов ГРП. После бурения до проектного забоя заказчиком было решено сэкономить на времени и обойтись без заключительного каротажа, положившись при моделировании дизайна портов ГРП на ограниченные данные телеметрии и данные ГТИ (колонка модели ГРП слева). Поскольку флот ГРП не смог вовремя мобилизоваться, во время ожидания было решено провести
ГИС автономной аппаратурой. Дизайн портов ГРП справа – после проведения ГИС. Как видно на планшете, без проведения должного комплекса методов расстановка оборудования «вслепую» категорически неверна и неэффективна, поскольку пакеры 2 и 3 установлены в каверны, а порты – в плотные породы (неколлекторы).
Измерение диаметра и профиля сечения скважины при помощи каверномеров и профилемеров позволяет решать многие задачи прикладной геофизики. Результаты измерений диаметра и формы
сечения ствола скважины используют при интерпретации каротажных диаграмм (РК, БК, БКЗ, ГГП и др.), уточнении литологической характеристики горных пород, интервалов сужения ствола или размыва стенок скважины, а также для определения величины и направления тектонических напряжений в массиве горных пород. Эти замеры позволяют определить благоприятные интервалы для установки различных пакеров, испытателей пластов, подсчитать объем затрубного пространства для определения количества цемента при тампонировании или цементировании колонн обсадных труб.
В 2018 г. на базе автономной аппаратуры, спускаемой на буровом инструменте, компания ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ» закончила разработку аппаратуры акустической профилеметрии скважин [3]. Данный тип прибора позволяет включать его в состав компоновки при бурении заключительной части скважины или проработке ствола под спуск оборудования для МГРП или хвостовика совместно с любыми типами забойных двигателей (турбобуров и т. д.). Аппаратура способна выдерживать нагрузки, возникающие при бурении скважины, имеет возможность сквозной промывки и может использоваться совместно с любыми типами телесистем и каналов связи.
На сегодняшний день разработаны три типоразмера аппаратуры акустической профилеметрии (табл.). Данный тип аппаратуры имеет 8 направленных акустических датчиков, расположенных по окружности прибора, что позволяет регистрировать 8 радиусов (рис. 6) с привязкой по визирному углу, а также имеет канал ГК и 2ННК-Т. Помимо этого, разработано методическое и программное обеспечение, позволяющее строить двухмерное и трехмерное графическое изображение ствола скважины.
Были успешно проведены опытно-промышленные работы (ОПР) на 5 скважинах ООО «РН-Юганскнефтегаз». Схема компоновки низа буровой колонны (КНБК), использованной при ОПР, приведена на рис. 7. В составе данной компоновки суммарно было пробурено около 5000 м открытого ствола. Запись производилась в память прибора после окончания бурения при подъеме КНБК. Информация считывалась с прибора на устье скважины и в течение двух часов предоставлялась заказчику. Результаты сопоставлялись с данными ГИС, полученными автономной аппаратурой, и показали хорошую сходимость.
Технические характеристики акустических профилемеров, разработанных ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ»
С 2020 г. в рамках коммерческих работ акустическая профилеметрия в компоновке с КНБК при бурении используется в ООО «Газпромнефть-Оренбург» на Оренбургском нефтегазоконденсатном
месторождении. Проведено более 80 исследований, суммарно пробурено более 60 000 м открытого ствола скважин. Помимо этого, ведутся работы на объектах ПАО «Татнефть» и на месторождениях Западной Сибири. Данные профилеметрии используются при моделировании дизайна компоновки МГРП.
Выводы
Проведение такой сложной и высокоинтеллектуальной технологии, как многостадийный гидроразрыв пластов в горизонтальных скважинах, должно основываться на экономической рентабельности. Затраты на технологию должны перекрываться многократным увеличением
дебитов скважин. Однако существует множество рисков, когда МГРП становится неэффективным. Один из них – неправильная установка разобщающих пакеров.
Разработана и внедрена аппаратура акустической профилеметрии скважины, позволяющая включать комплекс в компоновку при бурении и проработке скважины и таким образом экономить время на дополнительных спуско-подъемных операциях. Данные профилеметрии позволяют исключить неверную расстановку пакеров и необходимы при моделировании дизайнов портов для МГРП.
ЛИТЕРАТУРА
- Васильев В. А., Верисокин А. Е. Гидроразрыв пласта в горизонтальных скважинах // Геология. Нефтегазовое и горное дело. Вестник ПНИПУ. 2013. № 6.
- Говзич А. Н., Билинчук А. В., Файзуллин И. Г. Опыт проведения многостадийных ГРП в горизонтальных скважинах ОАО «Газпром нефть» // Нефтяное хозяйство.№ 12. С. 59–61.
- Леготин Л. Г., Рафиков В. Г., Крюков Д. В. и др. Акустический профилемер для геофизических исследований горизонтальных скважин // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2014. Вып. 3 (237). С. 106–116.
Рецензент доктор геол.-минер. наук, проф. Ю. И. Кузнецов