щ
информатизация
Геомеханическое моделирование в процессе строительства скважины
GEOMECHANICAL MODELING WHILE DRILLING
K. SARKISYANTS, Engineer, geologist, Russia, KhMAO-Ugra, Surgut
Hydrodynamic models exclusively comprise the bands of industrial objects such as oil-field formation located at the depth of more than 1500 meters. Whereas the interval between the ground surface and the top of pay remain underexplored. The Mechanical Earth Model would give the answers to the following questions: what is happening within the interval while drilling; what process is provoked by drill fluid or bit pressure; what intervals of the drift angle buildup are allowed.
Key words: drilling, geomechanical model, the Geology of the deposits, the geometry of the profiles of wells
К.Б. САРКИСЯНЦ,
инженер, геолог
Россия, ХМАО-Югра, Сургут
Karen.B.Sarkisyants@gmail.com
Гидродинамические модели охватывают только области промышленных объектов -нефтенасыщенные пласты, расположенные на глубинах более 1500 м, а интервал отдневной поверхности до кровли продуктивного пласта остается слабо изученным. Что происходит в этом интервале при бурении, какие процессы провоцируются буровым раствором, нагрузками на долото, в каких интервалах можно проводить набор кривизны, а в каких нет, - ответ на эти вопросы может дать геомеханическая модель.
Продолжительность строительства скважины за последние два десятилетия сократилась значительно, но геология месторождений и геометрия профилей скважин усложняются, что зачастую приводит к прихватам, обвалам стенок, недоходам эксплуатационных колонн, потерям циркуляции при промывках, ранним «стопам» при цементировании и еще целому «букету» проблем. Сложности возникают и по причине уже действующей на месторождении системы разработки.
Совершенствуя породоразрушающий инструмент, забойные двигатели, применяя роторно-управляемые системы для реализации задачи достижения максимальных смещений с целью выработки запасов, мы часто совершенно не используем моделирование, которое позволяет при помощи специализированных программ создавать визуальную математическую модель процесса строительства скважины. Сегодня эту модель можно соединить еще и с геолого-гидродинамической моделью пластов, которая создается и уже эффективно используется в добывающих предприятиях.
Если при подсчете запасов создание геолого-гидродинамической модели является обязательным условием, то при строительстве скважины вероятности образования обвалов и застойных зон, мест накопления шлама, интервалов поглощений, возможных зон гидроразрыва пород глинистым раствором не моделируются.
Бурение без комплексного подхода к проблемам качественной проводки при-
Бурение без комплексного подхода к проблемам качественной проводки приводит к потере времени при ликвидации осложнений и, как следствие, к финансовым потерям.
водит к потере времени при ликвидации осложнений и, как следствие, к финансовым потерям.
Для чего необходима геомеханическая модель, что уже сделано в этом направлении и что еще нужно сделать, чтобы объединить сегменты технологии, геологии и математики для создания единой математической модели происходящих в стволе скважины процессов при бурении, вскрытии продуктивного горизонта, проведении геофизических работ или в ходе выполнения работ по заканчиванию.
Сегодня в каждом буровом подразделении есть центр по контролю за строительством скважин, в задачи которого входит:
• Контроль параметров по скважине.
• Обеспечение контроля работы технологического оборудования.
• Обеспечение безаварийной работы бригад бурения.
• Оперативное реагирование на отклонения в процессе бурения.
• Оптимизация и ускорение строительства без потери качества и множество других функций, нацеленных на достижение единой цели - формирование проектной сети скважин для разработки пласта, группы пластов, месторождения в целом и получения запланированного уровня добычи.
В то же самое время в отделах геологического и гидродинамического моделирования месторождений добывающих предприятий создаются геолого-гидродинамические модели для визуализации процесса разработки месторождений, определения областей с остаточными запасами и уточнения геологического строения месторождений. Это необходимо для сохранения динамики выработки запасов и получения эффекта от геолого-технических мероприятий (далее ГТМ).
информатизация
щ
Рис. 1. Схема информационных потоков при создании геолого-гидродинамических моделей
Использование модели - это возможность визуально отслеживать траекторию бурящейся скважины и соответствие фактического профиля проектному, вводя фактические координаты траектории ствола, получаемые с телесистемы.
Постоянная работа службы моделирования по мониторингу действующих моделей дает уверенный прогноз добывающему предприятию в оптимально эффективной последовательности при разбуривании месторождения.
На основе гидродинамической модели пласта может выполняться и задача моделирования процесса разработки либо по блокам, либо по районам пласта. Используя гидродинамический симулятор, можно моделировать изменения в гидродинамической модели, т.е., меняя параметры работы добывающих и нагнетательных скважин, анализировать реакцию скважин окружения для выбора оптимальной системы воздействия на залежь.
Применив моделирование и определив район со значительной плотностью остаточных запасов, забуривают боковые стволы с необходимым профилем вскрытия продуктивного горизонта и применением гидроразрыва пласта (ГРП) или многостадийного гидроразрыва пласта (МСГРП) на стадии освоения.
Еще один фактор использования модели - это возможность визуально отслеживать траекторию бурящейся скважины и соответствие фактического профиля проектному, вводя фактические координаты траектории ствола, получаемые с телесистемы. Визуализировать его в гидродинамической модели в режиме реального времени, оценивая параметры пласта, соответствие их гидродинамической модели, что позволит оперативно корректировать или саму модель, или пространственные параметры скважины.
Итак, оказывается, что есть все для реализации задачи построения геомеханической модели и использования ее при бурении в режиме реального времени для:
• Корректировки нагрузки на долото.
• Оперативного изменения свойств бурового раствора.
• Корректировки пространственной интенсивности в соответствии с механическими и петрофизическими параметрами породы при проводке ствола со сложным профилем или в сложных геологических условиях с использованием информации из двух направлений: геологического (актуальные гидродинамические модели пластов), технологического (информация со станции ГТИ и с телесистемы о параметрах бурения до пласта и в пласте).
Вопрос по объединению этих знаний в геомеханическую модель находится в зоне ответственности за точность геолого-гидродинамической модели и технологической возможности реализации запроектированного профиля скважины. В ответственности за решения на основе точности геологического прогноза и прогноза технологического в смоделированных геологических условиях.
Но есть одно недостающее звено или область, знания о которой позволят в полной мере использовать всю и геологическую, и технологическую информацию для создания геомеханической модели, чтобы выйти на качественно новый уровень строительства скважин.
Необходимо решать задачу создания геологической и далее - геомеханической модели верхней части разреза от дневной поверхности до кровли пласта, учитывая, что модели самих промышленных объектов газо-нефте-водонасыщенных пластов уже построены службами моделирования и успешно применяются в добывающих предприятиях.
Гидродинамические модели охватывают только области продуктивных пластов, залегающих на глубинах более 1500 м, а интервал от дневной поверхности до кровли продуктивного пласта остается не охваченным моделированием. В большинстве случаев есть только разбивка по пачкам буримости и интервалам залегания пород с различными свойствами,
информатизация
Рис. 2. Часть информации, выведенной на экран оператора
На экране можно будет увидеть места застоев бурового раствора, обвалы стенок скважины, места возможных гидроразрывов породы, создаваемые буровым раствором, продуктивный (проектный) пласт (геологотидродинамическую модель), кривые ГИС в реальном времени, выполнять расчет дохождения колонны и т.д.
разделенными в геолого-технологическом наряде (ГТН) по возрасту.
Что происходит в этом интервале при бурении, какие процессы провоцируются буровым раствором, нагрузками на долото, в каких интервалах можно проводить набор кривизны, а в каких нет, сегодня мы представляем еще плохо, но можно избежать множества проблем, имея математически обоснованную геомеханическую модель.
Необходимо решать задачу создания геологической и далее - геомеханической модели верхней части разреза от дневной поверхности до кровли пласта, учитывая, что модели самих промышленных объектов газо-нефте-водонасыщенных пластов уже построены службами моделирования и успешно применяются в добывающих предприятиях.
Путь для этого есть - это отбор шлама в процессе бурения и его лабораторный анализ с последующей привязкой результатов к геофизическим исследованиям в скважине (ГИС). Точность привязки по глубине отбора не является проблемой при современных технологиях в бурении.
Естественно, что при кустовом бурении нет смысла проводить отбор шлама и его анализ в каждой скважине. По расчету в интервале от устья до 750 м (по вертикали) в одной, максимум - в двух скважинах куста, а в интервале от 750 м до кровли продуктивного пласта - по выбранной сетке в соответствии с геологической изменчивостью региона.
Итак, необходимо на базе бурового подразделения в службе сопровождения строительства скважин наряду с инженерами по сопровождению бурения создать группу сбора и обработки геологической информации с буровых. Геологи, находясь непосредственно на буровых, будут обеспечивать ее качество и гарантию точности привязки образцов по глубине. В этом случае решаются две задачи: сбор необходимой информации под создание базы данных для геомеханической модели
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.