Введение к работе
Актуальность темы
Завершающим этапом процесса строительства скважин на нефть и газ является вскрытие продуктивных горизонтов с сохранением их естественных коллекторских свойств, быстрое освоение скважины и получение максимального притока пластового флюида.
Из практики бурения известно, что система «нефть- коллектор - пластовые воды - техногенные флюиды - скважина» претерпевает значительные изменения под влиянием целого ряда факторов, а неопределенности, связанные с геологическим строением месторождения, являются значимыми для принятия решений при проводке скважины.
Сложное строение, многокомпонентность пластового флюида и большие глубины залегания продуктивных пластов разрабатываемых в настоящее время месторождений в значительной степени затрудняют прогнозирование условий бурения, что часто приводит к возникновению осложнений и аварий. Анализ, проведенный на примере Оренбургской площади, показывает, что наиболее интенсивные поглощения, нефтегазопроявления и обвалоопасные зоны связаны с интервалами развития разуплотненных коллекторов. В этих же прослоях отмечаются аварии с долотом, которые составляют 20% от общего количества аварий.
Современные требования к точности определения интервалов залегания высокопроницаемых прослоев делают необходимым построение катагенетической модели залежи и проведение подробного анализа кернового материала, что особенно актуально, поскольку сильно разуплотненные образцы не всегда удается извлечь в целостном состоянии. Они представляют собой рыхлые несцементированные породы и бывают слабо охарактеризованы в описаниях геологов, работающих на промыслах.
Настоящая работа посвящена проблеме выделения в разрезе нефтегазоконденсатных месторождений зон развития суперколлекторов (суперколлекторы- прослои пород со значением открытой пористости более 25% и проницаемостью более 7 мкм2.), разработки рекомендаций по их качественному вскрытию и корректному использованию ресурсного потенциала залежи.
Актуальность геологических аспектов диссертационной работы для специалистов по бурению скважин обоснована и подтверждена комплексным подходом к проектированию скважин и разработке месторождений, активно применяющимся в настоящее время российскими и зарубежными компаниями.
Целью работы является повышение эффективности вскрытия продуктивных пластов в сложных условиях.
Идея работы состоит в разработке метода прогнозирования аномальных прослоев коллекторов для предотвращения возможных осложнений и аварий при их вскрытии.
В настоящей работе все процессы рассматриваются на примере двух месторождений: Оренбургского и Карачаганакского, с целью демонстрации аналогичности происходящих процессов для различных месторождений и возможности экстраполяции модели применительно к другим залежам.
Задачи исследования:
-
Выделение продуктивных интервалов Оренбургского и Карачаганакского месторождений, оценка их фильтрационно - емкостных свойств.
-
Изучение и описание керна, литологических шлифов, с целью изучения структуры пустотного пространства рассматриваемых отложений, подсчета пористости, измерения проницаемости, изготовление и анализ фото и микрофотоснимков.
-
Оценка фильтрационно-емкостных свойств коллекторов, выделение прослоев суперколлекторов и аномально уплотненных пропластков, построение диаграмм изменения пористости с глубиной.
-
Статистическая обработка результатов, сопоставление полученных данных с результатами других методов исследования.
-
Построение катагенетической модели залежи.
-
Разработка метода прогнозирования расположения прослоев суперколлекторов в разрезе вновь бурящейся скважины, подбор рецептур бурового раствора и породоразрушающего инструмента для вскрытия продуктивного пласта.
-
Опытно-производственная оценка эффективности рекомендуемого метода.
-
Внедрение полученных результатов исследований в практику.
Основные методы научных исследований
При выполнении работы применялся петрографический, минералогический и электронномикроскопический методы исследования, стендовые испытания пористости и проницаемости с последующей статистической обработкой полученных результатов. Полученные результаты сопоставлены со скважинными геофизическими данными и подтверждены рентгеноструктурным, люминесцентным, битуминологическим, спектральным анализами.
Научная новизна заключается в установлении закономерностей в расположении аномальных прослоев в разрезе залежи нефти и газа, их соответствии местам стояния древних водонефтяных контактов (ДВНК), определении свойств прослоев суперколлекторов, выявлении повышенной концентрации микроэлементов в зонах древних ВНК, объяснении процессов снижения фильтрационных свойств коллектора и прогнозировании аварийных ситуаций с породоразрушающим инструментом.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Метод выявления контрастных прослоев для прогнозирования глубин их залегания позволяет регулировать механическую скорость бурения и предупреждать аварии с долотом и элементами компоновки низа бурильной колонны.
-
Результаты исследования свойств суперколлекторов позволяют обоснованно выбирать для их вскрытия промывочную жидкость, минимизирующую изменение фильтрационно- емкостных свойств коллектора.
Практическая значимость.
-
Доказанное горизонтальное расположение прослоев суперколлекторов на всем латеральном срезе месторождения позволяет прогнозировать глубины их залегания с целью рационального подбора промывочной жидкости для вскрытия продуктивных горизонтов.
-
Горизонтально- слоистая модель залежи позволяет выявлять зоны возможных осложнений на этапе проектирования скважины.
-
Прогнозирование залегания аномально уплотненных абразивных пропластков позволяет корректно подбирать буровые долота для их оптимальной отработки.
-
Применение разработанного метода дает возможность выбрать оптимальную промывочную жидкость, оказывающую минимальное воздействие на фильтрационные свойства разуплотненного коллектора.
Реализация результатов работы.
Метод прогнозирования аномальных прослоев коллектора применялся при строительстве скважин Оренбургского НГКМ. Использование метода позволило увеличить ресурс работы буровых шарошечных долот за счет снижения их абразивного износа, целенаправленно применять профилактические мероприятия для снижения поглощений бурового раствора в процессе бурения скважин, уменьшить затраты времени и средств на ликвидацию аварий, связанных с шарошечными долотами. Для вскрытия продуктивного пласта применялся буровой раствор, приготовленный по рецептуре: Н2О + 4% крахмал +1% NaOH + 3,5% Na2SiO3 +
+3,5% Al2(SO4)3. В результате по скважинам достигнут расчетный дебит углеводородов. Таким образом, есть все основания предполагать, что значительных повреждений прослоев суперколлекторов не произошло.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены, обсуждены и награждены дипломами 1 и 2 степени на Международном форуме Академии наук о Земле (г. Москва, 2004 г.), Региональной научной конференции ОАО «Самаранефтегаз» (г. Самара, 2004 г.), Всероссийском конкурсе Министра образования и науки РФ «Нефтяная и газовая промышленность» (г. Москва, 2004 г., 2006 г.), Всероссийском конкурсе на лучшие научные работы по естественным, техническим наукам (г. Москва, 2004 г.), Международном научном симпозиуме им. акад. М.А.Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (г. Томск 2004 г., 2005 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» (г. Самара 2005 г.), 60-й Юбилейной студенческой научной конференции «НЕФТЬ и ГАЗ» (г. Москва, 2006 г.), SPE Russian and Caspian Region Student Paper Contest (г. Москва, 2006 г., 2008 г), International Romanian Petroleum Conference (г. Бухарест, Румыния, 2007 г.), Всероссийской конференции «Современные технологии для ТЭК Западной Сибири» (г. Тюмень, 2007 г., 2008 г.), Конкурсе молодежных разработок Пермского филиала ООО БК “Евразия” (г. Пермь, 2008 г.), SPE Annual Technical Conference, (г. Новый Орлеан, США, 2009 г.), SPE Applied Technology Workshop: “Petrophysics XXI (г. Тюмень, 2010 г.), Международной научно- технической конференции «Повышение качества строительства скважин» (г. Уфа, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Ашировские чтения» (г. Самара, 2004 г., г. Туапсе,2012 г.), SPE Workshop “Carbonates. New Frontiers” (г.Санкт-Петербург, 2012 г.)
Публикации
По теме диссертации опубликована 31 печатная работа, 4 из которых в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы
Диссертационная работа изложена на 168 страницах машинописного текста, иллюстрируется 56 рисунками, содержит 2 таблицы и состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы из 112 наименований и 1 приложения.
Автор выражает особую благодарность старшему преподавателю кафедры бурения СамГТУ Кулаковой Ольге Анатольевне за помощь в работе с керновым материалом и литологическими шлифами.
