Лекция №1-2
Общая технология проведения ГИС
(станция, регистрирующие системы, измерение глубины, натяжения кабеля и т.д.)
Категории и назначение скважин, бурящихся на нефть и газ, при геологоразведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений
Ежегодно из недр Земли через сотни тысяч добывающих скважин извлекается огромное количество жидкого и газообразного углеводородного сырья. В технологически обусловленном сочетании с геологическими, геофизическими, геохимическими и гидроди-намическими исследованиями бурение скважин различного назначения ведется на всех этапах цикла разведки и разработки нефтяного (газового, газоконденсатного и др.) месторождения.
Геологоразведочные работы на нефть и газ, в зависимости от решаемых задач, подразделяются на: региональный, поисково-оценочный, разведоч-ный этапы и стадии. Принятая временная классификация скважин (прил. 2 к приказу МПР РФ № 126 от 07.02.2001 г.) устанавливает единые категории скважин в соответствии с теми или иными этапами или стадиями.
Скважины, бурящиеся при геологоразведочных работах и для разработки нефтяных и газовых месторождений (залежей), подразделяют на 8 категорий: опорные (в том числе сверхглубокие), параметрические, структурные, поисковые, оценочные, разведочные, эксплуатационные, специальные. Цель бурения этих скважин определяется их назначением и ожидаемыми результатами (табл. 1). Категория скважины, перечень решаемых ею геологических задач и ожидаемые результаты определяют комплекс, детальность и технологии выполнения ГИРС.
Все Управления промысловой геофизики и Центр обработки информации (ЦОИ) ОАО «Башнефтегеофи-зика» соединены со всеми подразделениями АНК «Башнефть», что позволяет оперативно передавать и получать большие объемы геофизической и геолого-технологической информации. Кроме этого, через сеть «Башинформсвязь» все Управления и ЦОИ имеют постоянную связь, как со своими экспедициями, так и с другими заказчиками. При этом основной оставалась проблема передачи информации от скважины до места обработки информации. С появлением в конце 90-х годов мобильных спутниковых терминалов системы связи «Inmarsat» и VSAT (Very Small Aperture Terminal) эта проблема практически решена.
Основными критериями выбора системы связи являются:
1. Объем и требуемая скорость передачи информации.
2. Длительность нахождения на месте проведения исследований.
3. Зона покрытия сотовой или космической сетью и надежность канала связи.
4. Стоимость оборудования.
5. Стоимость объема передачи данных.
Передача регистрируемой информации в ЦОИ, УГР и Заказчикам ГИРС (если предусмотрено договорными обязательствами) со скважины осуществляется посредством каналов сотовой и спутниковой связи.
Геофизические исследования скважин являются областью прикладной геофизики, в которой современные физические методы исследования вещества используются для геологического изучения разрезов, пройденных скважинами, выявления и оценки запасов полезных ископаемых, получение информации о ходе разработки месторождений и о техническом состоянии скважин.
В процессе бурения скважин проводят широкий комплекс исследовательских работ, цель которых - получение разносторонней информации о вскрываемом разрезе. Проведение геофизических исследований (ГИС) в скважинах - обязательный этап строительства каждой скважины независимо от ее целевого назначения. Геофизическими методами изучают широкий круг физических свойств горных пород (электрические, ядерно-физические, упруго-механические и др.).
Если для решения тех или иных задач недостаточно одной геофизической информации, то их комплексируют с другими методами исследований: геохимическими, гидродинамическими, геологическими и технологическими.
Геофизические методы исследований непрерывно развиваются, совершенствуются измерительная техника, методика скважинных измерений, способы обработки и интерпретации получаемых результатов. Основные объекты ГИС - перспективные нефтегазосодержание интервалы, пересеченные стволом скважины. В зависимости от свойств (состав, степень минерализации, плотности) заполняющей скважину промывочной жидкости (ПЖ) условия геофизических исследований резко изменяются.
На разных стадиях изученности месторождений, с учетом конкретных геологических условий применяют типовые утвержденные комплексы ГИС, включающие в себя методы электрического, радиоактивного, механического, акустического каротажа, термометрии и другие.
Скважинная аппаратура для проведения геофизических исследований в открытом стволе бурящихся скважин предназначена для решения следующих задач:
- определение траектории ствола скважины;
- определение диаметра и профиля ствола скважины;
- литологическое расчленение горных пород и определение их стратиграфической принадлежности;
- определение физико-механических характеристик горных пород;
- выделение пластов – коллекторов и определение их фильтрационно-ёмкостных характеристик;
- оценка нефтегазонасыщенности коллекторов;
- корреляция разрезов скважин и уточнение данных сейсморазведки.
В работе применяются современные комплексы геофизической аппаратуры российского и зарубежного производства для работ на жестком кабеле и на трубах (МАГИС, АМК-200 СКУ, АМК-ГОРИЗОНТ, СП АRI –Schlumberger и др.)
За рубежом для компьютеризированных ГИС технологий разработаны скважинные приборы нового поколения. Зарубежные фирмы осуществляют соединение модулей в единую сборку на устье скважины (вертикальная сборка). Обычно рекламные источники сообщают о возможности использования любых СП (модулей) в разнообразных сборках; конкретный состав сборок сообщается редко.
Общая схема проведения ГИС с использованием кабельных технологий
При геофизических исследованиях в скважинах с небольшими отклонениями стволов от вертикали доставку приборов на забой производят за счет действия сил гравитации с использованием кабельных и бескабельных технологий:
- на каротажном кабеле;
- на специальной проволоке.
Доставку скважинных приборов на забой в наклонно-горизонтальных скважинах осуществляют с помощью:
- специальных скважинных устройств - движителей с электроприводом, получающим электропитание по каротажному кабелю;
- насосно-компрессорных труб;
- гибких труб малого диаметра - колтюбинга;
- с помощью специального («жесткого») каротажного кабеля.
Общая схема проведения геофизических исследований скважин с использованием кабельных технологий (при строительстве и эксплуатации скважин) следующая.
К каротажному кабелю, намотанному на барабан лебедки подъемника с помощью стандартного кабельного наконечника подсоединяются скважинные приборы, в которых находятся датчики физических полей и электронные узлы, предназначенные для усиления сигналов датчиков и их передачи на поверхность земли по каротажному кабелю.
- Общая схема проведения ГИС при строительстве и эксплуатации скважин с использованием кабельных технологий
Приборы опускают (спускают) в скважину на каротажном кабеле, пропущенном через верхний и нижний направляющие ролики блок - баланса, подвешенные на крюке и установленные на устье скважины соответственно (каротажные кабели одновременно служат для подачи напряжения питания и сигналов управления к скважинному прибору и передачи информации на земную поверхность).
Каротажный кабель в свою очередь соединяется с регистрирующей аппаратурой наземной геофизической лаборатории, которая вместе с каротажным подъемником входит состав полевого информационно-измерительного комплекса, называемого каротажной станцией.
В процессе спуска скважинных приборов в скважину производится:
- контроль их работоспособности, плавности спуска и отсутствия остановок;
- непрерывный контроль глубины с помощью механического и электронного датчиков - глубиномеров.
Мобильный многоцелевой комплекс (МКМ) «Регион-1»
Регистрация измеряемых параметров производится при подъеме скважинных приборов (для исключения погрешностей в определении глубины из-за эффекта «плавания» кабеля и скважинных приборов в скважинах с высокой плотностью промывочной жидкости). Исключением из этого правила являются геофизические исследования скважин методом термометрии, которые в комплексе ГИС выполняются в первую очередь (для предотвращения нарушения температурного поля в скважине и исключения температурных погрешностей, возникающих из-за перемешивания промывочной жидкости при спуско-подъемных операциях).
При проведении геофизических исследований в неглубоких скважинах (с глубинами до 2500-3000 метров) обычно используются каротажные станции, объединяющие в единый блок спуско-подъемное оборудование (каротажный подъемник) и геофизическую лабораторию.
Современная каротажная станция, выпускаемая российской промышленностью
Электрическое соединение жил каротажного кабеля с соответствующими жилами коллекторного привода осуществляется с помощью находящихся внутри коллектора металлических колец и прижимающихся к ним щеток.
Для проведения каротажа станцию устанавливают на расстоянии 10-50 метров от устья скважины так, чтобы ось каротажного подъемника лебедки была горизонтальна и перпендикулярна к направлению на устье и затормаживают, подкладывая под колеса клинья. На устье скважины надежно закрепляется нижний ролик блок-баланса таким образом, чтобы плоскость его колеса была перпендикулярна оси барабана лебедки и направлена на его середину, а пропущенный через верхний ролик блок-баланса кабель свободно опускался в устье скважины. С осью нижнего ролика блок-баланса соединяют механический и электронный датчики глубин, а на его раме, вблизи каротажного кабеля, размещают датчик меток глубины (ДМГ). ДМГ и электронный датчик глубин соединяются кабелями с аппаратурой каротажной станции.
Схема расположения механизмов и узлов во время проведения каротажных работ
Перед началом работ с помощью мегомметра проверяют сопротивление между жилами кабеля и броней (оно обычно не должно быть менее 2 МОм).
Для определения глубины, на которой находится скважинный прибор в скважине каротажный кабель снабжается магнитными или вещественными метками через равные интервалы (обычно через 10 метров). Магнитные метки представляют собой намагниченные участи кабеля. Вещественные - небольшие бандажи из изоляционной ленты, накладываемые на кабель.
Для более надежной привязки к глубинам метки, кратные 100 метрам, делаются отличными от рядовых. Считывание магнитных меток осуществляется с помощью датчика магнитных меток глубины (ДМГ), который формирует электрический сигнал «глубина-метка» в момент прохождения мимо него намагниченного участка кабеля. Вещественные метки контролируются визуально, при этом в момент их прохождения между роликами кабелеукладчика на каротажной диаграмме ставится метка.
Верхний конец каротажного кабеля заправляется внутрь барабана лебедки и подключается к смонтированному на его вале коллектору, обеспечивающему электрическое соединение жил кабеля с измерительным оборудованием каротажной станции. Корпус коллектора закреплен на раме лебедки, а его вращающаяся часть крепится к валу.
Жилы каротажного кабеля подключаются к клеммам на вращающейся части коллектора, а соединительный кабель каротажной лаборатории (т.н. коллекторный провод) - к клеммам на его корпусе.
Станция надежно заземляется и только после этого подключается сетевой провод электропитания.
Скважинные приборы после проведения необходимых операций (эталонирование, запись стандарт-сигналов и т.п.) опускаются в устье скважины, после чего лебедка ставится на тормоз.
На счетчиках глубин устанавливают нулевые показания, тормоз отпускается и начинается спуск скважинного прибора в скважину.
Скорость спуска обычно не превышает 3600 м/ч, она регулируется торможением барабана лебедки, которое производится плавно, без рывков.
Процесс спуска контролируется и немедленно замедляется или вовсе прекращается при провисании кабеля, что обычно свидетельствует об остановке скважинного прибора или его торможении (перепуск кабеля может привести к аварии в результате его складывания и образования петель).
При прохождении башмака (нижнего конца) обсадной колонны, интервалов перфорации и других технических опасных интервалов, к которым относятся резкие изменения диаметра скважины и т.п., скорость спуска уменьшают.
Спуск прекращается сразу по достижении скважинным прибором забоя и лебедка ставится на тормоз (при этом на барабане лебедки должно оставаться не менее половины последнего ряда витков).
Как показано выше, большинство каротажных исследований выполняется при подъеме скважинного прибора, для чего переключают режимы работы лебедки со спуска на подъем и включают ее привод. Сразу после отрыва скважинного прибора от забоя устанавливают требуемую скорость подъема, которая в основном определяется техническими характеристиками используемой аппаратуры и решаемыми задачами.
С приближением скважинного прибора к устью, скорость подъема снижается до минимальной и внимательно отслеживаются показания счетчиков глубин и вещественная предупредительная метка. При появлении предупредительной метки, которая устанавливается на расстоянии около 10 м от конца кабеля и должна быть хорошо видимой, лебедка притормаживается и скважинный прибор извлекается из устья вручную. После проведения операций, аналогичных выполняемым перед спуском, аппаратура отключается, а скважинный прибор отсоединяется.
Для исследования наклонных, горизонтальных и восстающих скважин, пробуренных из штолен и горных выработок, применяют приборы с автономным питанием и регистрацией, транспортируемые к забою с помощью бурового инструмента, колонны НКТ, колтюбинговых установок «жесткого» кабеля или специальных устройств - движителей.
В ряде случаев также находит применение и новая комплексная технология производства ГИС с использованием колтюбинга со встроенными каротажным кабелем.
НАЗЕМНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ ПРИ ПРОВЕДЕ-НИИ ГИРСИ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Система регистрации «ГЕКТОР»
Блок каротажного регистратора «ГЕКТОР».
Блок каротажного регистратора «ГЕКТОР»
Блок каротажного регистратора «ГЕКТОР» предназначен для приема информации от скважинной геофизической аппаратуры и преобразования ее в цифровую форму для последующей записи и обработки в средствах вычислительной техники.
Проведение геофизических исследований нефтяных и газовых скважин в составе лаборатории каротажной
Основные технические характеристики
Каналы регистрации случайных потоков импульсных сигналов :
1) количество каналов ..................................6
2) частота входного сигнала, кГц, не более 50
3) амплитуда входного сигнала, В от минус 0,5 до минус 10,0; от плюс 0,5 до плюс 10,0
4) погрешность каналов, не более 1 импульс на квант регистрации по глубине или по времени.
Характеристики электропитания :
1) напряжение питающей сети, В от 180 до 240
2) частота питающей сети, Гц .................от 49 до 51
Система регистрации «ВУЛКАН»
Каротажный регистратор «ВУЛКАН V3»
Назначение
Каротажный регистратор «ВУЛКАН V3» предназначен для приема информации от геофизических скважинных приборов, работающих на одно-, двух- и трехжильном кабеле, и преобразования ее в цифровую форму для последующей записи и обработки в средствах вычислительной техники.
Область применения
Каротажный регистратор «ВУЛКАН V3» применяется для проведения ГИС и входит в состав лаборатории каротажной ГИК1.00.00.00.
Основные технические характеристики
Каналы регистрации случайных потоков импульсных сигналов :
1) Количество каналов ....................6
2) Частота входного сигнала, кГц, не более 50 , 0
3) Амплитуда входного сигнала, В от минус 0,5 до минус 10; от плюс 0,5 до плюс 10,0
4) Погрешность каналов, не более 1 импульс на квант регистрации по глубине или по времени.