Телеметрические забойные системы

В последние годы за рубежом интенсивно развивается новое на­правление промысловой геофизики - получение информации с забоя непосредственно в процессе бурения с помощью телемет­рических забойных систем (ТЗС), в переводной литературе по­лучивших название MWD- и- LWD-систем.

Создаваемые на первом этапе для измерения параметров траек­тории стволов наклонно-направленных скважин, бурящихся с пла­вучих буровых установок, в настоящее время ТЗС включают в себя практически весь комплекс ГИС для открытого ствола, а также целый ряд технологических параметров, время их бесперебойной работы доведено до 200 и более часов, дальность передачи инфор­мации по каналу связи превышает 6000 м.

ТЗС, объединенные с поверхностными системами ГТИ, обра­зуют сложные компьютеризированные многопроцессорные при­борные комплексы, предназначенные для получения комплекс­ной геолого-технологической и геофизической информации в процессе бурения скважин. Созданием как ТЗС, так и комплекс­ных скважинных систем занимаются десятки зарубежных фирм, в том числе и традиционно геофизических, таких как «Шлюмберже», «Халибертон» и др.

Добавление ТЗС к комплексу ГТИ принципиально меняет роль промыслово-геофизических исследований и место ГИС в об­щем комплексе исследования скважин, позволяя уверенно выде­лять маломощные продуктивные пласты, зачастую при обычной технологии проведения ГИС необнаруживаемые, проводить глу­бокие наклонно-направленные и горизонтальные скважины всего одним долблением без каких-либо перерывов в бурении с мини­мальной стоимостью.

В нашей стране ТЗС под шифром «Забой» разрабатываются во ВНИИГИС, однако их освоение началось в 1996 г.

Освоение системы «Забой» в полной конфигурации позволит существенно изменить возможности ГТИ и поэтому является первоочередной задачей.

Понятие о конструкции скважины.Расположение обсадных ко­лонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ве­дется бурение под каждую колонну, а иногда и других данных на­зывается конструкцией скважины (рис. 2).

Конструкция скважины должна обеспечить высокое качество строительства скважины как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслового объекта, предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения и создание условий для снижения затрат времени и материально-технических средств на бурение. Кроме того, конструкция скважины должна обеспечивать:

- доведение скважины до проектной глубины; осуществление заданных способов вскрытия продуктивных го­ризонтов (пластов) и методов их эксплуатации. Особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя (под конструкцией забоя понимается сочетание элементов конструкции скважины в интервале продуктивного объекта, обеспечивающих устойчивость ствола, разобщение напорных горизонтов, проведение технико­технологических воздействий на пласт, ремонтно-изоляционные работы, а также длительную эксплуатацию скважины с оптималь­ным дебитом);

- предотвращение осложнений в процессе бурения и условия, позволяющие полностью использовать потенциальные возможно­сти техники и технологических процессов;

- минимум затрат на строительство скважины как законченного объекта в целом.

Число обсадных колонн, необходимых для обеспечения пере­численных требований, определяется исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины. Под несовмес­тимостью условий бурения понимается такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижеле­жащего интервала скважины вызовут осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не закреплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специальных технологи­ческих мероприятий по предотвращению этих осложнений невоз­можно.

Рис. 2. Конструкция скважин: а - профиль; б - концентрическое расположение колонн в стволе; в - графическое изображение конструкции скважины; г - рабочая схема конструкции скважины.

В конструкции скважины используются следующие типы об­садных колонн:

Направление - для крепления верхнего интервала, сложенного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины;

Кондуктор - для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, уста­новки на устье противовыбросового оборудования, а также для подвески последующих обсадных колонн;

Промежуточная обсадная колонна - для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по ус­ловиям бурения с нижележащими. Служит для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего ин­тервала. В благоприятных условиях промежуточная колонна может быть использована в качестве эксплуатационной;

Эксплуатационная колонна - для крепления и разобщения про­дуктивных горизонтов и изоляции их от других горизонтов геоло­гического разреза скважины. Предназначена для извлечения нефти или газа на поверхность любыми известными способами.

Промежуточные обсадные колонны могут быть: сплошные, т.е. перекрывающие весь ствол скважины от забоя до устья, неза­висимо от крепления предыдущего интервала; хвостовики - для крепления только необсаженного интервала скважины с перекры­тием предыдущей обсадной колонны, не менее чем на 100 м; ле­тучки - специальные промежуточные обсадные колонны, слу­жащие только для ликвидации осложнений и не имеющие связи с предыдущей или последующими обсадными колоннами. Летуч­ки до устья скважины не наращиваются.

Промежуточная колонна-хвостовик может наращиваться до ус­тья скважин или при благоприятных условиях служить в качестве эксплутационной колонны. Когда износ последней промежуточ­ной колонны незначительный, эксплуатационная колонна может быть спущена в виде хвостовика.

При подсчете числа колонн, входящих в конструкцию сква­жин, направление и кондуктор не учитывают. Конструкцию сква­жины, состоящую из эксплуатационной и одной промежуточной колонны, называют двухколонной, а из эксплуатационной и двух промежуточных - трехколонной и т.д.