Геолого-технологические исследования нефтяных и газовых скважин
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Геология полезных ископаемых / Разработка и добыча жидких и газообразных полезных ископаемых
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Автор:
Битнер Александр Карлович
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 262
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-7638-4656-0
Артикул: 814443.01.99
Изложены методы проведения геолого-технологических и гидродинамических исследований в необсаженных нефтяных и газовых скважинах, а также технологии получения и интерпретации геологической, геохимической, гидродинамической и технологической информации.
Приведены задания для самостоятельного решения студентами, даны разъяснения к их выполнению. Предложены темы для самостоятельного изучения с целью расширения знаний по отдельным вопросам, не освещенным в пособии.
Предназначено для студентов специальности 21.05.02 «Прикладная геология», а также может быть использовано молодыми специалистами-нефтяниками, изучающими геологию месторождений нефти и газа.
Тематика:
- 100301: Геология полезных ископаемых
- 160205: Разработка и добыча жидких и газообразных полезных ископаемых
ББК:
УДК:
- 553: Экономическая геология. Месторождения полезных ископаемых
- 622: Горное дело. Добыча нерудных ископаемых
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 21.05.02: Прикладная геология
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский федеральный университет А. К. Битнер ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Учебное пособие Красноярск СФУ 2022
УДК 550.812.1:553.98(07) ББК 26.348.431я73 Б662 Р е ц е н з е н т ы: Ю. И. Никитин, кандидат геолого-минералогических наук, эксперт по геологии Управления ГРР – новых проектов и Восточной Сибири ООО «Тюменский нефтяной научный центр»; С. Л. Ядрышников, заместитель генерального директора по региональной геологии и ГРР ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть» Битнер, А. К. Б662 Геолого-технологические исследования нефтяных и газовых скважин : учеб. пособие / А. К. Битнер. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2022. – 262 c. ISBN 978-5-7638-4656-0 Изложены методы проведения геолого-технологических и гидродинамических исследований в необсаженных нефтяных и газовых скважинах, а также технологии получения и интерпретации геологической, геохимической, гидродинамической и технологической информации. Приведены задания для самостоятельного решения студентами, даны разъяснения к их выполнению. Предложены темы для самостоятельного изучения с целью расширения знаний по отдельным вопросам, не освещенным в пособии. Предназначено для студентов специальности 21.05.02 «Прикладная геология», а также может быть использовано молодыми специалистами-нефтяниками, изучающими геологию месторождений нефти и газа. Электронный вариант издания см.: УДК 550.812.1:553.98(07) http://catalog.sfu-kras.ru ББК 26.348.431я73 ISBN 978-5-7638-4656-0 © Сибирский федеральный университет, 2022
ОГЛАВЛЕНИЕ Принятые сокращения .............................................................................5 Введение .......................................................................................................9 1. Обзор станций геолого-технологических исследований и их функции .................................................................. 11 1.1. Обзор станций геолого-технологических исследований, используемых в России...................................................................... 11 1.2. Цели и задачи геолого-технологических исследований ................. 16 1.3. Обязательный комплекс геолого-технологических исследований в открытом стволе скважины .................................... 24 1.4. Требования к станциям и производству геолого-технологических исследований .......................................... 27 1.5. Состав и структура технического задания на оказание услуг по геолого-технологическим исследованиям скважин ................... 28 2. Станция геолого-технологических исследований ........................ 35 2.1. Программное обеспечение станций геолого-технологических исследований .......................................... 36 2.2. Приборы и аппаратура, используемые при геолого-геохимических исследованиях .................................... 41 3. Технология производства геолого-технологических исследований ............................................................................................ 54 3.1. Организация и перечень геолого-технологических исследований ...................................................................................... 56 3.2. Датчики станции ГТИ ........................................................................ 57 3.3. Аппаратура и оборудование для газового анализа бурового раствора, керна и шлама .................................................... 62 3.4. Отбор и подготовка к исследованиям шлама и керна .................... 66 4. Газовый каротаж и методы обработки данных ............................. 72 4.1. Виды газометрии и хроматографические комплексы ..................... 73 4.2. Метод газовой хроматографии .......................................................... 76 4.3. Обработка данных газового каротажа и выделение аномальных интервалов разреза ....................................................... 79 4.4. Определение насыщенности пласта ................................................. 83 4.5. Люминесцентно-битуминологический анализ ............................... 89
• Оглавление 5. Контроль и интерпретация технологических параметров ......... 98 5.1. Технологический контроль бурения скважин ............................... 100 5.2. Оптимизация процесса бурения ..................................................... 107 5.3. Расчеты при анализе наиболее опасных аномалий ....................... 110 5.4. Методы оценки и признаки приближения и вхождения в зону АВПД ..................................................................................... 113 5.5. Осложнения в процессе бурения .................................................... 118 5.6. Интерпретация технологических параметров ............................... 126 6. Опробование и испытание скважин в процессе бурения .......... 143 6.1. Условия вскрытия пластов и оценка качества вскрытия коллекторов ...................................................................... 147 6.2. Технологическое оборудование для испытания пластов в скважинах ....................................................................................... 150 6.3. Пробоотборники и измерительное оборудование......................... 156 6.4. Многоцикловые испытатели пластов и комплекс испытательного оборудования КИОД-110 ..................................... 162 7. Исследование пластов приборами на каротажном кабеле........ 175 7.1. Условия отбора проб ........................................................................ 177 7.2. Конструкции опробователей пластов, спускаемых на кабеле ..... 179 8. Интерпретация испытания пластов в процессе бурения .......... 193 8.1. Теоретические графики изменения давления и параметры призабойной зоны ............................................................................ 194 8.2. Типовые диаграммы давления ........................................................ 200 9. Метрологическое обеспечение геолого-технологических исследований .......................................................................................... 230 9.1. Основные термины и понятия из области измерений при производстве ГТИ ..................................................................... 231 9.2. Технические средства измерений и измерительные системы ..... 236 9.3. Калибровка датчиков и газохроматографической аппаратуры .... 238 Заключение ............................................................................................. 243 Список литературы .............................................................................. 245 Список рекомендуемой литературы .................................................. 248 Приложения ........................................................................................... 249 Приложение 1 .......................................................................................... 249 Приложение 2 .......................................................................................... 257
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АВПД – аномально высокое пластовое давление АВПоД – аномально высокое поровое давление АГИП – аппаратура гидродинамических исследований пласта АИПД – аппаратура измерения пластовых давлений АМАК – аппаратурно-методический автономный комплекс АМК – аппаратурно-методический комплекс АМТ – автоматизации и мониторинга технология АН – анализатор нефтепродуктов АНДП – аномально низкое пластовое давление АЦМ – автономный цифровой манометр АЦП – автономная цифровая память БО – башмак опорный ВИКИЗ – высокочастотный индукционный каротаж изопараметри- ческого зондирования в. д. – восточная долгота ВНИИНПГ – Всероссийский научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики ВНК – водонефтяной контакт ГА – геофизическая аппаратура ГВЛ – газовоздушная линия ГВС – газовоздушная смесь ГДИС – гидродинамические испытания скважин ГДК – гидродинамический каротаж ГИВ – гидравлический индикатор веса ГИС – геофизические исследования скважин ГИРС – геофизические исследования и работы в скважинах ГК – газовый каротаж ГНВП – газонефтеводопроявление ГНК – газонефтяной контакт ГОСТ Р – государственный отраслевой стандарт, принятый в России ГС – газовоздушная смесь ГСО – государственный стандартный образец ГТИ – геолого-технологические исследования ГТН – геолого-технический наряд ГХ – градуировочная характеристика ДВД – датчик высокого давления
• Принятые сокращения ДМК – детальный механический каротаж ДНК – датчик нагрузки на крюке ДОЛ – датчик оборотов лебедки ДОР – датчик оборотов ротора ДТП – детектор по теплопроводности ДТР – датчик температуры раствора ДУГ – датчик уровня гидравлический ДХН – датчик ходов насоса ЖС – журнал супервайзера ЗАО – закрытое акционерное общество ЗИП – запасные инструменты и принадлежности ЗПК – запорно-поворотный клапан ЗТС – забойная телеметрическая система ИД – индикаторная диаграмма ИК – инфракрасный ИКН – измеритель концентрации нефтепродуктов ИПК – испытатель пластов на кабеле ИПТ – испытатель пластов на трубах КВД – кривая восстановления давления КИИ – комплект испытательного оборудования КИП – контрольно-измерительные приборы КП – кольцевое пространство КПД – кривая падения давления КЦ – клапан циркуляционный ЛБ – легкий битумоид ЛБА – люминесцентно-битуминологический анализ МБ – масляный битумоид МИГ – многоцикловый испытатель гидродинамический МСБ – масляно-смолистый битумоид МСО – межгосударственный стандартный образец МСУ – манометр скважинный универсальный НКТ – насосно-компрессорная труба НП – научное предприятие НП «ГЕРС» – Научно-производственное предприятие по геофизическим работам, строительству и заканчиванию скважин НПО – научно-производственное объединение НПФ – научно-производственная фирма НТВ – научно-технический вестник ОЗП – околоскважинная зона пласта
Принятые сокращения • ОАО – открытое акционерное общество ОП – открытый период ОПК – опробование приборами на кабеле ОПТ – опробователь пластов термостойкий ОПУС – обобщенный показатель углеводородного состава ПС – поисковая скважина ПБОТОС – промышленная безопасность, охрана труда и окружающая среда ПДА – преобразователь давления абсолютного ПЖ – промывочная жидкость ПЗП – призабойная зона пласта ПИД – пламенно-ионизационный детектор ПО – программное обеспечение ПП – приборный патрубок ПРС – параметрическая скважина ПЦ – пакер-центратор ПЦР – пакер-центратор резиновый ПЦРОЗ – пакер-центратор резиновый с опорой на забой ПШ – плотномер шлама РС – разведочная скважина РАГ – раздельный анализ газа РД – руководящий документ РТК – режимно-технологическая карта САБ – смолисто-асфальтеновый битумоид СБ – смолистый битумоид СИ – средства измерений СИРИУС – система измерения, регистрации, информации и управления станцией СКЦ – станция контроля цементирования СНС – статическое напряжение сдвига СПО – спускоподъемные операции с. ш. – северная широта ТБК – труба бурильная комбинированная ТВД – термовакуумный дегазатор ТДК – Тотал Дриллинг Контрол (Total Drilling Control) ТЗ – техническое задание УВ – углеводороды УВГ – углеводородные газы УБТ – утяжеленная бурильная труба
• Принятые сокращения УЗП – удаленная зона пласта ФЕС – фильтрационно-емкостные свойства ФИФ ОЕУ – Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений ФП – функция преобразования ЭС – эксплуатационная скважина ЭВМ – электронно-вычислительная машина ЯГ – ясс гидравлический ЯМР – ядерный магнитный резонанс LAS – двоичный формат хранения данных, сокращение от Log ASCII Standard (ASCII – American Standard Code for Information Interchange) MDT – модульный динамический испытатель пластов (Modular Formation Dynamics Tester) WELLBASE – система обработки и интерпретации геолого-технологической информации (скважинная база) WITS – телекоммуникационный протокол (Wellsite Information Transfer Specification)
ВВЕДЕНИЕ В эпоху развития цифровых технологий в геолого-разведочном процессе обеспечение экономически безрискового строительства дорогостоящих нефтяных и газовых скважин становится неотъемлемым элементом сопровождения бурения и подготовки специалистов по геолого- технологическим исследованиям скважин. Целями освоения дисциплины «Геолого-технологические исследования нефтяных и газовых скважин» являются изучение теоретических и методических основ проведения геологических и технологических исследований в процессе бурения скважин и испытания пластов в открытом стволе, приобретение навыков получения оперативной цифровой информации в режиме реального времени в соответствии с фактическими значениями фиксируемых параметров. В задачи курса входит обучение студентов приемам обработки и интерпретации геолого-технологических данных и испытания перспективных горизонтов и пластов в процессе бурения нефтегазовых скважин. Современный комплекс геолого-технологических исследований (ГТИ) выполняет функции трех ранее существовавших направлений – экспрессных литолого-петрографических исследований керна и шлама, информационного обеспечения и сопровождения информационно- измерительных систем контроля бурения и изучения газового состава буровых жидкостей (газовый каротаж). Последний вид занимает существенную часть в технологическом комплексе исследований. Кроме того, ГТИ тесно связаны с гидродинамическими исследованиями скважин в открытом стволе и отбором проб дистанционными приборами на каротажном кабеле (ОПК), изучением РVT-свойств – Pressure (давление), Volume (объем), Temperature (температура) пластов – гидродинамический каротаж (ГДК). ГТИ скважин в процессе бурения стали одним из направлений промысловой геофизики. ГТИ являются быстро и интенсивно развивающейся совокупностью методов и приборной базы. Многие отечественные и зарубежные компании предлагают определение органического углерода и битумоидов пиролитическими методами, компонентный люминесцентный анализ, автономные комплексы регистрации параметров бурения, оценку однородности флюида в горизонтальном стволе скважин, интеграцию с сервисами крупных зарубежных компаний и др.
• Введение ГТИ стали необходимыми при проводке эксплуатационных скважин и скважин специального назначения, включая их капитальный ремонт. Материал работы структурирован так, чтобы обучающийся самостоятельно мог освоить курс. Поэтому теоретический материал сопровождается контрольными вопросами, заданиями, содержит упражнения, базирующиеся на реальных исследованиях, и, с целью закрепления теоретических знаний, включает темы для самостоятельного изучения. Материалы пособия позволяют в полном объеме самостоятельно освоить курс и научиться решать прикладные задачи в области интерпретации данных ГТИ и исследования скважин с помощью испытателей пластов различного назначения. Пособие разработано на основании стандарта высшего образования, утвержденного Министерством науки и высшего образования РФ 12.08.2020 г. приказом № 953 по направлению подготовки 21.05.02 «Прикладная геология» (уровень специалитета) и образовательной программы высшего образования очной формы обучения по специальности 21.05.02 «Прикладная геология», специализация 21.05.02.31 «Геология месторождений нефти и газа». Автор благодарен геологу М. В. Чусову за помощь в подготовке первичных материалов для написания пособия.
1 ОБЗОР СТАНЦИЙ ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ФУНКЦИИ Геолого-технологические исследования (ГТИ) скважин – современный высокотехнологичный комплекс приборов, оборудования и информационного обеспечения для сопровождения бурения, исследования нефтяных и газовых скважин и предупреждения аварий в бурении на всех этапах и стадиях геологоразведочного процесса. ГТИ проводятся непосредственно в процессе бурения скважины, без простоя в работе, и решают комплекс геологических и технологических задач. Стандартный комплекс ГТИ выполняется в соответствии с «Правилами геофизических исследований и работ в нефтяных и газовых скважинах» и с учетом требований «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности», «Типовых инструкций по безопасности геофизических работ» [8; 12; 25–28], «Правил эксплуатации электроустановок» и других действующих нормативных документов. 1.1. Обзор станций геолого-технологических исследований, используемых в России В России используется широкая линейка станций геолого-технологического контроля отечественного и зарубежного производства. Наиболее широко используемые геологоразведчиками и нефтяниками станции ГТИ имеют общие функции и отличаются главным образом используемым оборудованием регистрации информации. Это станции ГТИ «Сириус» и «ГЕЛИОС» (ООО «ГеоСенсор»), ГТИ «Геосфера»
• Геолого-технологические исследования нефтяных и газовых скважин (ООО НП «Геосфера»), ГТИ «Кедр-101» (ООО «Геофизмаш»), ГТИ «Геотест-5» (ООО «Геотехсервис») и другие, выполняющие следующие функции: • проведение геологических, технологических и геохимических исследований в процессе бурения вертикальных, наклонно- направленных скважин на нефть и газ, обработка и интерпретация геолого-технологической информации с использованием современных компьютерных технологий; • сбор, хранение и отображение данных о ходе технологического процесса строительства скважин; • контроль количества, состава, состояния и расхода технологических жидкостей, использующихся в процессе производства работ, керна, шлама; • выдача текущей информации о выполнении этапов и режимов работ на информационные табло с возможностью предупреждения о возможных осложнениях и аварийных ситуациях в процессе производства работ; • производство работ в регионах со сложными геолого-техническими условиями проводки скважин (высокое содержание сероводорода, аномально высокие пластовые давления, катастрофические поглощения бурового раствора и т. д.); • оптимизация процесса бурения; • контроль соблюдения технологического режима бурения; • литологическое расчленение разреза; • прогнозирование и определение момента вскрытия пластов. Более широкими функциями обладают станции семейства АМТ-101 (ООО «ЗАО АМТ»): • автоматический прием сигналов технологических датчиков, аппаратуры газового каротажа, забойной инклинометрической системы; • автоматическая обработка принятых сигналов и их интерпретация; • контроль бурения: углубление забоя, спускоподъемные операции ( СПО) с контролем долива промывочной жидкости; • контроль цементирования; • распознавание осложнений, аварийных ситуаций на начальной стадии их возникновения, в том числе газонефтеводопроявлений (ГНВП) и выбросов; • автоматизированное построение литологической колонки в процессе бурения;