Раздел 2. Инструкция оператора-геолога станции геолого-технологических исследований

Настоящая Инструкция определяет цели и задачи ГТИ, область применения, организационную структуру, рекомендуемые к применению комплексы исследования. Инструкция описывает порядок сбора и обработки информации, способы оперативного решения геологических и технологических задач при ГТИ скважин в процессе бурения.

В Инструкции изложены основные условия проведения работ, приведены критерии оценки качества исследований, решения поставленных задач, формирования оптимального набора параметров для различных геолого-технических условий, изложены требования к оформлению результатов исследований.

Инструкция разработана на основе РД 39-0147716-102-87 «Геолого-технологические исследования в процессе бурения» (ВНИИ нефтепромгеофизика, 1987), РД 153-39.0-069-01 «Техническая инструкция по проведению геолого-технологических исследований нефтяных и газовых скважин» (Тверь, 2001) и ГОСТ Р 53375-2009 «Скважины нефтяные и газовые. Геолого-технологические исследования. Общие требования» с учетом накопленного за последние годы опыта решения геологических и технологических задач, достижений в технике и технологии проведения работ.

Геолого-геохимические исследования и порядок работы геолога ГТИ на скважине

После приёма вахты геолог ГТИ полностью отвечает за ведение геологической части исследований партии ГТИ, работая в полном взаимодействии с операторами-технологами.

Геолого-геохимические исследования проводятся в течение всего нахождения станции ГТИ на буровой.

Задачами проведения геолого-геохимических исследований являются:

- литолого-стратиграфическое расчленение разреза;

- выделение коллекторов и оценка их свойств;

- выявление в разрезе нефтегазоносных или перспективных пластов и предварительная оценка их продуктивности.

Для решения этих задач применяется типовой комплекс исследований, включающий методы изучения шлама, керна, промывочной и пластовой жидкости, параметров бурения. В этот комплекс входят (в порядке очередности поступления информации из скважины):

- механический каротаж;

- фильтрационный каротаж;

- газовый каротаж в процессе и после бурения;

- исследования шлама и керна;

- литологические, петрофизические, газометрические исследования керна и шлама; комплекс литологических, петрофизических, газометрических исследований керна и шлама включает в себя кальциметрию, люминисцентно-битуминологический анализ (ЛБА), термовакуумную дегазацию (ТВД), определение минералогической плотности и коэффициента пористости;

- построение шламограммы и литологической колонки с предполагаемой стратиграфической привязкой вскрываемых отложений (стратиграфическая привязка уточняется в процессе дальнейшего строительства скважины после проведения ГИС и палеонтологических исследований шлама и керна);

- оперативный комплексный анализ материалов, полученных в результате исследований керна и шлама, газового каротажа, фильтрационного каротажа, детального механического каротажа, с привлечением материалов ГТИ и ГИС по исследуемой и соседним скважинам.

Методы исследований, основанные на использовании параметров бурения

Обязательные методы

Механический каротаж

Метод основан на изменении скорости бурения (Vмех.) или обратной ее величины - продолжительности бурения заданного постоянного интервала (ДМК). При прочих равных условиях эти параметры зависят от литологического состава пород и коллекторских свойств. Метод применяется для литологического расчленения разреза, выделения коллекторов и зон АВПД.

Механический каротаж проводится путем измерения времени бурения заданного интервала проходки (0,2; 0,5; 1,0 м) или механической скорости через 0,5; 1,0 м с помощью датчиков, входящих в комплект газокаротажных и геолого-технологических станций.

При проведении механического каротажа по продолжительности проходки интервала необходимо соблюдать следующее условие: величина выбранного интервала на кратно (не менее чем в 5-6 раз) должна превышать максимально возможную подачу инструмента на забой (при отсутствии автомата подачи).

В зависимости от условий бурения рекомендуются следующие интервалы проходки:

Мощность литологических разностей, которые можно выделять в разрезе на основе механического каротажа, должна кратно (не менее чем вдвое) превышать выбранный интервал проходки:

Механическая скорость бурения зависит как от свойств разбуриваемых пород, так и от ряда технологических факторов (режима бурения, применяемого бурового раствора, технического состояния ствола скважины и т.д.), т.е. является обобщенным параметром, характеризующим процесс разрушения горной породы. Из технологических факторов наибольшее влияние оказывают:

- нагрузка на долото,

- частота вращения долота,

- расход бурового раствора,

- величина дифференциального давления в системе "скважина-пласт".

При постоянном режиме бурения механическая скорость будет определяться критическим напряжением горных пород, которое характеризует физико-механические свойства пород, в том числе плотность и пористость.

Наибольшими критическими напряжениями отличаются монолитные кварциты и полиминеральные магматические породы, из осадочных - известняки, прочность которых повышается с увеличением степени кристаллизации и окремнелости. Доломитизация и выщелачивание известняков, приводящие к появлению вторичной пористости, а также глинизация резко снижают их прочностные свойства.

Критическое напряжение песчано-алевритовых пород зависит от степени цементации песчаного материала и его минерального состава. Наибольшую прочность имеют кварцевые песчаники с кремнистым цементом, наименьшую – песчаники с глинистым цементом. Глины, аргиллиты, пески отличаются низкими значениями критического напряжения.

Так как на скорость бурения, помимо литологического состава пород, оказывают влияние разнообразные технологические факторы, последние необходимо учитывать, особенно при бурении глубоких скважин. Для исключения влияния на данные механического каротажа изменений в режиме бурения (нагрузки на долото, частоты вращения ротора, диаметра долота и др.) следует рассчитывать нормализованную механическую скорость проходки.

Наиболее эффективным способом нормализации механической скорости при роторном бурении является расчет ds-экспоненты или параметра прочности породы √σ. Последний из указанных способов используется для выделения коллекторов в карбонатном разрезе. По вычисленным значениям √σ для каждого долбления строится график изменения прочности без учета износа долота. После окончания долбления производится поправка на износ и типоразмер долота, и по скорректированным значениям √σ рассчитывается показатель пористости Кσ.

Для литологического расчленения разреза при бурении скважин турбинным и роторным способом и для выделения коллекторов в терригенных разрезах используется ненормализованная механическая скорость проходки v или продолжительность бурения интервала t. В данном случае строится график изменения v или t в масштабе, принятом на сводной диаграмме. Учет влияющих факторов сводится к тому, что резкие изменения v или t совпавшие по знаку и по времени с изменением параметров бурения, исключаются из рассмотрения.

Интерпретация данных механического каротажа производится в следующей последовательности:

1. На кривых изменения v, t, KБ, √σ или Kσвыделяются аномалийные участки. К таким относятся участки интервала, в которых значенияv, t, KБизменяются в 1,5 раза и более или приращение ∆√σ> 0,1.

Резкое (в 3 и более раз) увеличение механической скорости бурения характерно при прохождении карстовых и сильнокавернозных карбонатных пластов. Могут наблюдаться даже провалы бурильного инструмента. Высокими (в 2 и более раз) значениями механической скорости характеризуются гидрохимические осадки (за заключением ангидритов), гипс, каменная соль и другие, а также глины с аномально-высокими поровыми давлениями.

2. Если при увеличении механической скорости наблюдается поглощение бурового раствора или проявление пластового флюида, что свидетельствует о прохождении пласта-коллектора, бурение прекращается и производится промывка до выхода забойных порций бурового раствора и шлама. При подтверждении признаков наличия коллектора по данным анализа бурового раствора буровой бригаде выдается рекомендация на отбор керна или проведение ИПТ.

3. После окончания долбления производится анализ изменения механической скорости с учетом износа долота для пробуренного интервала и с учетом литологии пройденных пород и их коллекторных свойств.

4. Уточняются литологические границы смены пластов и пропластков и интервалы пород с высокими коллекторными свойствами.

5. После проведения геофизических исследований и интерпретации результатов ГИС производится окончательная привязка данных механического каротажа к разрезу.

К основным факторам, снижающим информативность механического каротажа, относятся:

- резкие изменения режимных параметров бурения,

- частые спуско-подъемные операции при малых интервалах долбления (2-3 м),

- применение разных типоразмеров долот,

- бурение со значительным превышением гидростатического давления над пластовым.

Кривые изменения механической скорости бурения или продолжительности проходки строятся на сводной диаграмме геологических исследований, а сведения об изменении и средних значениях механической скорости заносятся в ежесуточную сводку.