5.1.6. Буровые работы. Геолого-геофизические исследования скважин

Основной способ получения геологической информации при гео­логоразведочных работах на нефть и газ — бурение скважин. Скважи­ной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без до­ступа в нее человека и имеющая диаметр, во много раз меньше длины. Глубины нефтяных и газовых скважин изменяются в широких преде­лах: от нескольких сот до нескольких тысяч метров. Скважины бурят, как правило, ступенчато, уменьшая ее диаметр от интервала к интер­валу. Начальный диаметр обычно не превышает 760 мм, а конечный — 93 мм. Скважины по своему назначению подразделяются на опорные, параметрические, структурные, поисковые, оценочные, разведочные, эксплуатационные и специальные.

Опорные скважины, в том числе сверхглубокие, бурят для изуче­ния геологического строения крупных геоструктурных элементов (ре­гионов), определения общих закономерностей распространения ком­плексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных ра­бот на нефть и газ.

Бурение опорных скважин является составной частью комплекса региональных геолого-геофизических исследований на нефть и газ, бурение сверхглубоких скважин проводится по специальным про­граммам до технически возможных глубин.

- 230 -

В зависимости от геологической изученности региона и слож­ности решаемых задач опорные скважины могут закладываться в районах, не исследованных бурениям, с целью всестороннего из­учения разреза осадочного чехла и установления возраста и веще­ственного состава фундамента (в тех случаях, когда последний мо­жет быть вскрыт данной скважиной) или в относительно изученных районах — для всестороннего изучения нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением, а также для освещения отдельных принци­пиальных вопросов — с целью уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района и повышения эффективно­сти геологоразведочных работ на нефть и газ.

При бурении опорных скважин проводят: сплошной отбор кер­на; отбор шлама через 1...5 м проходки; геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизические исследования; опро­бование и испытание пластов в процессе бурения приборами на ка­ротажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб нефти, газа, воды; испытание в колонне нефтегазоносных горизон­тов, выделенных по данным геолого-геофизических исследований, с отбором проб нефти, газа, воды.

В результате бурения опорных скважин строят стратиграфиче­ский разрез осадочного чехла, изучают геолого-геофизические ха­рактеристики вскрытого разреза для интерпретации геофизических данных, устанавливают наличие в разрезе нефтегазоперспективных толщ.

Параметрические скважины бурят для изучения глубинного гео­логического строения, геолого-геофизических характеристик разреза и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных районов и зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспектив­ных районов для детальных поисковых работ.

Бурение параметрических скважин является ведущим видом ре­гиональных геолого-геофизических исследований на нефть и газ в относительно изученных районах.

Скважины этой категории следует закладывать в пределах ло­кальных структур или сейсморазведочных профилей.

При бурении параметрических скважин проводят:

• отбор керна в размерах, обеспечивающих установление и уточ­нение границ стратиграфических подразделении и составление харак­теристики комплексов отложений, но не менее 20% от глубины сква­жины;

• геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизи- ческие исследования.

Помимо указанных исследований в интервале возможного вскрытия нефтегазоперспективных горизонтов проводят:

• сплошной отбор керна;

• отбор шлама через 1...5м проходки;

- 231 -

• отбор образцов пород боковыми грунтоносами (при необходимо­сти);

• опробование и испытание пластов в процессе бурения приборами на каротажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб нефти, газа, воды;

• испытание в колонне нефтегазоносных горизонтов, выделенных по данным всех видов геолого-геофизических исследований, с отбором проб нефти, газа, воды.

Результаты бурения параметрических скважин с учетом других видов региональных исследований:

•уточнение стратиграфического разреза и глубинного строения района;

• изучение геолого-геофизических характеристик пород вскрытого разреза для интерпретации геофизических данных;

•установление наличия нефтегазоносных свит и горизонтов, в ком­плексе с геофизическими работами выделение зон и структур, благо­приятных для скопления нефти и газа;

• оценка перспектив нефтегазоносности района, уточнение про­гнозных ресурсов.

Структурные скважины бурят в ряде районов для выявления и под­готовки к поисковому бурению перспективных площадей.

Структурные скважины закладывают:

• для выявления и подготовки площадей (структур) к поисковому бурению, где решение этих задач полевыми геофизическими методами затруднено или экономически нецелесообразно;

• в сложных геологических условиях — в комплексе с полевыми геофи­зическими методами для уточнения деталей строения площади, просле­живания нарушений, перерывов в осадконакоплении и др.;

• в комплексе с полевыми геофизическими методами для установ­ления возраста разреза, а также получения данных о его физических параметрах, проверки положения опорных горизонтов, выделенных по данным полевых геофизических исследований.

Скважины этой категории, как правило, бурят до маркирующих горизонтов, по которым проводится построение структурных карт.

При бурении структурных скважин проводят:

• отбор и исследование керна в объемах, обеспечивающих построе­ние разреза и определение его характеристик;

• геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизи- ческие исследования.

Результаты комплексной обработки материалов структурного бурения оформляются в виде отчета.

Поисковые скважины бурят на площадях, подготовленных геолого-поисковыми работами, с целью открытия новых месторож­дений нефти и газа или на ранее открытых месторождениях для по­исков новых залежей нефти и газа.

- 232 -

В поисковых скважинах производятся исследования с целью де­тального геологического изучения и получения информации для оценки нефтегазоносное™ вскрытого разреза отложений.

Комплекс исследований и работ в поисковых скважинах вклю­чает:

• отбор керна (сплошной — в интервалах предполагаемого залегания нефтегазоносных горизонтов, а также на границах отдельных стра­тиграфических подразделений);

•отбор шлама, через 1...5м в интервале нефтегазоперспективных горизонтов;

• геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизи- ческие исследования скважин;

• опробование и испытание в процессе бурения перспективных не­фтегазоносных комплексов (пластоиспытателями на бурильных тру­бах с геофизическим сопровождением и локализацией продуктивных шастов приборами на каротажном кабеле) с отбором проб пластовых флюидов:

• испытание в колонне нефтегазоносных, а также водоносных (в законтурной части залежи) пластов с отбором проб нефти, газа, воды;

• специальные исследования в скважине.

Результаты бурения поисковых скважин оформляются в виде от­чета, в котором обобщаются результаты проведенных исследований и дается:

• заключение о бесперспективности поискового объекта (при отри­цательном результате поискового бурения);

• оценка нефтегазоносности разреза (при положительном резуль­тате поискового бурения).

Оценочные скважины бурят на площадях с установленной про­мышленной нефтегазоносностью с целью подготовки данных для оцен­ки запасов и обоснования целесообразности проведения разведки и про­мышленного экологически чистого освоения месторождений (залежей) углеводородов.

При бурении оценочных скважин проводят:

• геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизи- ческие исследования;

• отбор керна в интервалах залегания продуктивных пластов в количестве, обеспечивающем представительность определений филыпрационно-емкостных свойств коллекторов, изменений петро- физических параметров по разрезу и площади месторождения (залежи) и обоснование подсчетных параметров по данным ГИС;

• опробование в процессе бурения пластоиспытателями или прибо­рами на каротажном кабеле с отбором глубинных проб пластовых флю­идов, при необходимости — поинтервальное опробование;

испытание в колонне нефтегазоносных, а также водоносных (в законтурной части залежи) пластов, при необходимости — поин-

- 233 -

терваальное испытание объектов с отбором глубинных и поверхностных проб нефти, газа и воды;

• специальные исследования в скважине (группе скважин);

• работы по интенсификации притоков углеводородов из пластов, представленных сложными коллекторами, с сопровождением их специ­альными методами ГИС;

• пробную эксплуатацию продуктивных скважин (или группы сква­жин).

По результатам бурения оценочных скважин проводят подсчет запасов по категории С₁ и С_2.

Разведочные скважины бурят на площадях с ycmaноленной промыш­ленной нефтегазоносностью с целью сбора исходных данных для состав­ления проекта (схемы) разработки ж1ежи и для уточнения запасов.

При бурении разведочных скважин проводят:

• отбор керна в интервалах залегания продуктивных пластов в ко­личестве, обеспечивающем достаточное освещение коллекторских свойств;

• геолого-технологические и геохимические исследования в процессе бурения (при необходимости);

• промыслово-геофизические исследования;

• опробование и испытание в процессе бурения приборами на каро­тажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб пластовых флюидов;

• испытание в колонне нефтегазоносных, а также водоносных (в законтурной части залежи) объектов с отбором глубинных и поверх­ностных проб нефти, газа и воды;

• специальные исследования скважин;

• пробную эксплуатацию продуктивных скважин.

По результатам бурения разведочных скважин проводят уточне­ние ранее подсчитанных запасов и перевод части запасов категории С₁ в категорию С₂.

Эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуата­ции залежей нефти и газа. В эту категорию входят опережающие экс­плуатационные, эксплуатационные, нагнетательные и наблюдатель­ные (контрольные, пьезометрические) скважины.

Опережающие эксплуатационные скважины бурят на разрабаты­ваемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, а также оценки выработки отдельных участков залежи для дополнительного обосно­вания рациональной разработки и эксплуатации залежи.

Эксплуатационные скважины бурят для извлечения нефти и газа из залежи.

Нагнетательные скважины бурят для воздействия на эксплуатиру­емый пласт с помощью закачки воды, газа или воздуха и др.

- 234 -

Наблюдательные скважины бурят для систематического наблю­дения за изменением давления, положения межфлюидных контактов и изменением других параметров в процессе эксплуатации пласта.

При бурении эксплуатационных скважин осуществляют необхо­димый отбор керна по продуктивным пластам и комплекс геолого­технологических и геофизических исследований, устанавливаемый в проектах с учетом конкретных задач той или иной группы скважин и степени геологической изученности месторождения.

По результатам эксплуатационного бурения проводят перевод запасов нефти и газа из категории С, в категории В и А.

Специальные скважины бурят для:

• проведения специальных исследований;

• сброса промысловых вод;

•ликвидации открытых фонтанов нефти и газа;

• подготовки подземных хранилищ углеводородов и закачки в них газа и жидких углеводородов (номенклатуру скважин определяют в со­ответствии с действующими нормативными документами);

• строительства установок для захоронения промышленных стоков (нагнетательные, контрольные, наблюдательные);

•разведки и добычи технических вод.

В специальных скважинах проводят комплекс геолого­технологических и промыслово-геофизических исследований и спе­циальных работ с учетом целевых задач конкретных скважин.

Проектирование и заложение скважин, исследования в них, сбор, обработка и хранение материалов бурения и исследований, составление отчетов по скважинам всех категорий осуществляются в соответствии с действующими положениями, инструкциями, пра­вилами, методическими указаниями и другими документами.

При проектировании конструкций параметрических, поиско­вых, оценочных и разведочных скважин необходимо предусматри­вать возможность использования их для эксплуатации залежей неф­ти и газа.

Нефтяные и газовые скважины бурят, как правило, вертикаль­ными. В некоторых случаях, когда по различным причинам невоз­можно или экономически нецелесообразно бурение вертикальной скважины, используют наклонно-направленные скважины. В этом случае ствол скважины специально искривляют по заранее запроек­тированному профилю.

Наклон но-направленное бурение (кустовое или единичной скважины) осуществляется в том случае, когда необходимо вскрыть: пласты, осложненные тектоническими нарушениями; залежи под соляными куполами; залежи, поверхностные условия над которы­ми характеризуются резко пересеченным рельефом, заболоченно­стью, или они находятся в акватории морей или в пределах санитар­ной зоны.

- 235 -

С целью сохранения окружающей среды, сокращения времени и средств на промысловое обустройство и освоение месторождения (в особенности в условиях акватории) используют кустовое бурение — последовательное бурение нескольких направленно-наклонных сква­жин на один или разные продуктивные пласты с одной площадки.

В последние годы перспективным методом повышения продуктив­ности скважин стало «горизонтальное бурение» — бурение скважин, сочетающее вскрытие разреза месторождения вертикальным стволом и проводку горизонтального ствола большой длины (до 1500 м) в про­дуктивном разрабатываемом пласте. Горизонтальное бурение в не­сколько раз дороже вертикального, но высокая продуктивность гори­зонтальных скважин определяет широкое его применение при освое­нии месторождений нефти и газа. Предполагается, что к 2010 г. число горизонтальных скважин будет составлять 30...50% от числа скважин, пробуренных на суше.