научная статья по теме Геофизические исследования горизонтальных скважин автономной аппаратурой, спускаемой на бурильных трубах Геофизика
Текст научной статьи на тему «Геофизические исследования горизонтальных скважин автономной аппаратурой, спускаемой на бурильных трубах»
Л.Г.Леготин, С.В.Вячин, Ф.Ш.Гатиатулин, А.Н.Попов, В.Л.Нехорошков, А.М.Султанов (АО НПП «ВНИИГИС»)
Геофизические исследования горизонтальных скважин автономной аппаратурой, спускаемой на бурильных трубах
L.G.Legotin, S.V.Viachin, F.Sh.Gatiatullin, A.N.Popov, V.L.Nehoroshkov, A.M.Sultanov (Stock Company NPP "VNIIGIS")
Geophysical surveys in horizontal wells with self-reacting equipment, lowered into the well on drill pipes
Russian experience of geophysical surveys in horizontal wells is reviewed. Presented is outfitted-methodical unit AMK-"Horizont", which costs less, than comparable western models, and has undergone widescale commercial tests.
еофизические исследования ^^^^^ горизонтальных скважин существенно отличаются от традиционных исследований вертикальных и наклонно направленных скважин. Это связано с особенностями доставки скважин-ных приборов на горизонтальный участок скважины, технологии измерений, выбора комплекса методов геофизических исследований скважин (ГИС), создания специального палеточного обеспечения и методики интерпретации результатов исследований.
Доставка приборов на горизонтальный участок скважины в настоящее время осуществляется по нескольким технологическим системам [1, 2]. Наиболее перспективными для исследования горизонтальных скважин являются специальные системы, спускаемые на бурильных трубах. К ним относятся системы каротажа в процессе бурения (MWD- и LWD-системы) и комплексная автономная аппаратура.
Каротажные LWD-системы размещаются в переводниках бурильных муфт и применяются в виде отдельных модулей: электрического и ядерного каротажа. Каждый модуль имеет блоки: питания, памяти и электроники. Данные каротажа могут передаваться на поверхность в реальном времени при пониженном разрешении. Полная информация накапливается в скважинном блоке памяти и считывается после подъема скважинно-го прибора на поверхность. Благодаря питанию от батарей каротаж можно проводить при спуске или подъеме бурового инструмента [1]. В России ана-
логом LWD-систем является система «Забой», разработанная в ВНИИГИС и позволяющая измерять параметры БК, ГК, инклинометрии и виброкаротажа в процессе бурения.
Для каротажа горизонтальных скважин во ВНИИГИС разработан специализированный апппаратурно-методи-ческий комплекс АМК «Горизонт», который дает возможность исследовать горизонтальные скважины методами инклинометрии, электрического (КС, ПС) и радиоактивного (ГК, НГК) каротажа. В отличие от LWD-систем он не предназначен для каротажа в процессе бурения (в реальном времени). Вследствие этого упрощается и без того сложная аппаратура, снижаются требования к ее виброустойчивости и надеж-
ности при более низкой стоимости по сравнению с LWD-системами.
АМК «Горизонт» состоит из автономного скважинного прибора, спускаемого на бурильных трубах, и наземного оборудования, включающего глубиномер 2, датчик нагрузки 3, наземный пульт 4 и 1ВМ/РС-АТ с матричным принтером 5 (рис. 1).
Внутри скважинного прибора (рис. 2) размещены измерительные схемы, аккумуляторная батарея питания и регистратор цифровой информации. Конструктивно скважинный прибор выполнен в виде семи унифицированных модулей, имеющих общие шины питания, управления и передачи данных. Его работа осуществляется под управлением микроЭВМ 1816ВЕ35, установленной в моду-
Ввод информации со скважинного прибора
Рис.1. Наземное оборудование комплекса АМК «Горизонт»
С кв. 517 Бавлинская
Зонд AO.8MO.25NO.88 200 400 600 Ом-м 100 140 180 мВ
2 4 6 7 1012 мнР/ч 2000 600010000 имп/м
Рис.3. Диаграммы методов ГИС по стволу горизонтальной скважины
Рис.2. Схема скважинного прибора:
1 - буровой инструмент; 2 - стеклопластиковый корпус; 3 - зазор для промывки; 4 - охранный корпус; 5 - электроды для КС и ПС; 6 - каналы для промывки; 7 - колпак; 8 - инклинометр; 9 - батарея питания; 10 - блок хранения информации; 11 - контейнер с источником; 12 - стальной переходник
ле центрального процессора. По командам с центрального процессора устанавливаются необходимые режимы работы остальных модулей, периодически через каждые 2 с считывается информация с модулей НГК, ГК, КС, ПС и инклинометра. После преобразования она передается в модуль хранения информации и в цифровой форме регистрируется в функции времени. В конструкции прибора предусмотрена возможность как промывки скважины при спуске в забой, так и извлечения контейнера с источником нейтронов из скважины при аварийной ситуации.
Глубиномер при измерениях в скважине устанавливается на успокоителе талевого каната буровой лебедки 1. С его помощью за счет промера длины талевого каната измеряются перемещения бурового инструмента в скважине, которые через каждые 2 с регистрируются в компьютере. Для устранения холостых пробегов талевой системы при наращивании бурового инструмента на неподвижном конце каната устанавливается датчик нагрузки. После калибровки глубиномера на промеренном интервале погрешность измерения перемещений бурового инструмента не превышает 1-2 см в пределах одной свечи (примерно 25 м).
Перед спуском скважинного прибора с пульта управления синхронно запускаются электронные таймеры в скважинном приборе и пульте, время работы таймеров устанавливается из расчета спуска прибора до заданной глубины исследований. По команде с таймеров одновременно включаются измерительная схема сква-жинного прибора и глубиномер, затем в течение всего времени измерений с дискретностью 2 с в скважинном приборе регистрируется информация, а в компьютере - глубина. После окончания исследований в скважине и подъема на поверхность информация со скважинного регистратора с помощью пульта переписывается на жесткий диск компьютера.
Для ввода информации с глубиномера и скважинного прибора через наземный пульт в компьютер и ее первичной обработки разработано программное обеспечение «Горизонт». Первичная обработка включает редактирование сбоев результатов скважинных измерений и глубины, перевод относительных показаний глубиномера в метры по результатам калибровки, совмещение информации сква-
Рис.4. Траектория горизонтальной скв. 517 Бавлинская
жинного прибора и глубиномера по времени, приведение показаний методов к единой точке записи, перевод полученных данных в физические единицы и вывод диаграмм в заданном масштабе глубин (рис. 3).
На втором этапе обработки программа «Горизонт» позволяет вычислять удельное электрическое сопротивление по данным трех разноглубинных зондов КС, по данным инклинометрии рассчитывать траекторию скважины (рис. 4), преобразовывать информацию КС, ПС, ГК, НГК по стволу скважины в вертикальную проекцию, что дает возможность сопоставлять результаты исследований с данными по соседним вертикальным скважинам (рис. 5). Вся информация мо-
жет быть выведена на экран дисплея или бумагу принтера. По данным методов ГК, НГК, ПС, трех зондов КС с использованием априорной информации по месторождению вычисляются коэффициенты пористости К , глинистости Кгл и неф-тенасыщенности Кн.
недостатком автономной аппаратуры является отсутствие канала связи, по которому можно проконтролировать работу скважинного прибора, поэтому необходимо принимать дополнительные меры повышения ее надежности.
Иногда возникает проблема проведения каротажа с необходимой скоростью (200-400 м/ч). На некоторых буровых установках измерения приходится выполнять на аварийном приводе, их двигатели не выдерживают подъем инструмента в интервале более 300 м. В этом случае приходится выполнять каротаж на основном приводе буровой лебедки со скоростью (800-1400 м/ч), что снижает качество регистрируемой информации.
С 1992 г. по март 1996 г. одним комплектом АМК «Горизонт» проведены
геофизические исследования в 80 горизонтальных скважинах Башкирии, Татарии, Удмуртии, Западной Сибири, Самарской и Оренбургской областей, причем кроме окончательного каротажа в 18 скважинах выполнялся привязочный каротаж и в 6 - промежуточный каротаж.
Для повышения точности оценки параметров коллекторов в горизонтальных скважинах ведется разработка аппара-турно-методического комплекса «»Го-ризонт-2», в состав которого кроме описанного скважинного прибора входят еще два, позволяющих измерять параметры АК, ГГК-П, ГК(прибор-1), ГК и ГДК (прибор-2). Разрабатывается аппаратурно-методический комплекс «Горизонт-М» (диаметр скважинного прибора 100-110 мм), который дает возможность проводить исследования методами ГК, НГК, ПС, КС (три зонда) и инклинометрии.
1. The challange of logging horizontal wells/Clavier C.// Log Analyst 1991. - 32. -№2. - P. 63-84.
2. Рапин В.А. Проблемы и пути решения задач промыслово-геофизических исследований горизонтальных и круто направленных скважин// Нефтяное хозяйство. - 1994. - №8. - С. 11-16.
Рис.5. Сопоставление диаграмм вертикальной и горизонтальной скважин
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.