ГЕОМЕХАНИЧЕСКОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ ПРОЦЕССА СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН
Анализ технологии проводки скважин в сложных горно-геологических условиях показывает наличие аварий и осложнений, возникающих из-за вскрытия зон с напряженно-деформированным состоянием геологической среды с режимно-технологическими параметрами, не обеспечивающими противодействие возникновению анизотропной неустойчивости ствола.
Это приводит к прихватам, смятию колонн и другим инцидентам. Основным фактором, изменение которого может нормализовать процесс бурения, является плотность бурового раствора. Вводный этап начинается с построения предбуровой механической 1D-модели по данным из соседних скважин. Модель включает геомеханические, петрофизические и геологические свойства по всему интервалу бурения.
Для калибровки и выверки предварительной (предбуровой) модели используются геофизические данные (акустический и плотностный каротаж, данные сейсморазведки) и информация о бурении (испытание на гидроразрыв, анализ проявлений скважины, отчеты по осложнению). На основе проведенных анализов можно прогнозировать максимальную и минимальную плотность бурового раствора, применимую при безопасном бурении нефтегазовых скважин. В процессе бурения фактическое напряженно-деформированное состояние может отличаться от предварительного (предбурового). В этом случае необходимо своевременно скорректировать рекомендации технологии бурения.
Для успешного решения такого рода задач используется комплекс полевых работ по геомеханическому сопровождению бурения скважины, выполняющий следующие виды работ:
• выдача рекомендаций в режиме реального времени по буровым показателям (механическая скорость, нагрузка, давление), плотности циркулирующей жидкости, последовательности технологических операций (чистка ствола, промывка), отслеживанию признаков закупорки, выброса/свабирования в течение всего периода строительства скважины;
• сбор и обобщение всех показателей по поглощениям, определение по данным ГТИ и ГИС (каротаж на кабеле и/или LWD (сопротивление)) мест и механизма поглощений;
• определение объема выбуренной породы;
• работы с обвальным шламом:
отбор проб обвального шлама;
построение шламограммы по крупнофракционному шламу с разделением на морфологические типы (морфотипы);
• онлайн-контроль объема выхода обвального шлама;
отбор представительных проб при резком увеличении количества обвального шлама на виброситах и возникновении аварийных ситуаций (прихватов, потерь бурового раствора и др.);
• оценка преобладающего морфотипа в обвальной породе, за счет которого произошло усиление обвалообразования;
• разделение шлама каждого полученного морфотипа на литотипы, анализ литотипов на принадлежность к определенным участкам разреза с использованием визуальных литологических характеристик и ранее построенной петрошламограммы по пройденным участкам разреза, выделение возможной зоны вывалов пород из-за недостаточной плотности буровой промывочной жидкости в интервале анизотропии напряженно-деформированного состояния пород, анализ угла обвала по морфологическим признакам обвального шлама;
• построение сводной таблицы с данными анализа литотипов и морфотипов обвального шлама;
• определение гидродинамических параметров в скважине в процессе бурения, промывок и спуско-подъемных операций, оптимизация режимов работы гидравлической системы скважины;
• выполнение гидродинамических расчетов по трем реологическим моделям: модели Ньютона (описывает реологические свойства жидкостей, вязкость которых зависит только от температуры и давления); модели Бингама (реологические свойства буровых растворов на водной основе с достаточно высоким содержанием бентонита); степенной модели Power Law (реологические свойства буровых растворов с низким содержанием активной твердой фазы – малоглинистых, полимерных, эмульсионных и т.п.);
• определение оптимальной гидродинамической модели для данного этапа работ на основании сравнения полученных результатов вычислений и анализа технологической и геологической информации;
• вычисление минимальной и максимальной плотностей бурового раствора с учетом движения колонны труб, а также диапазона допустимой плотности бурового раствора с учетом свабирования/поршневания при спуско-подъемных операциях;
• определение режима течения жидкости в каждой секции конфигурации ствола скважины;
• вычисление гидродинамического давления на пласт, расчет эквивалентной плотности циркуляции на забое, под башмаком кондуктора и в произвольно выбранной точке;
• определение эквивалентной плотности на забое при отсутствии циркуляции, рассчитываемой с учетом движения бурового инструмента;
• вычисление максимально допустимого расхода бурового раствора, при котором не происходит гидроразрыв пласта;
• определение минимальной производительности насосов исходя из условия выноса шлама;
• вычисление процента очистки ствола скважины с учетом влияния траектории скважины;
• анализ траектории ствола скважины с целью прогнозирования пересечений разломов в связи с рисками поглощений и обвалов в зоне разлома;
• предоставление ежедневных отчетов по стабильности ствола скважины во время приближения и бурения ранее выявленных опасных для бурения участков;
• построение 1D-модели устойчивости ствола по фактическим данным, корреляция с предбуровой моделью устойчивости ствола;
• выдача рекомендаций оптимальной плотности бурового раствора, а также коридора допустимой эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП);
• выдача рекомендаций процедуры бурения и очистки ствола, спуска и подъема инструмента.
ООО НПО «СНГС» имеет опыт геомеханического сопровождения строительства скважин с использованием интерактивной постоянно действующей геомеханической модели, обновляемой в процессе бурения. Применяется разработанный и внедренный в компании комплекс программных продуктов (информационная система), позволяющий проводить гидравлические расчеты, прогноз АВПД и геомеханическое моделирование с использованием данных ГТИ и ГИС. Данные работы проводятся в сложных по устойчивости ствола интервалах строительства скважин. Компания ООО НПО «СНГС» имеет большой опыт работ по предоставлению услуг в области геолого-геофизических, геолого-технологических, гидродинамических и геомеханических исследований, комплексной интерпретации их результатов, построения и интеграции информационных систем с использованием открытых стандартов (WITSML, RESQML) и высокопроизводительных вычислительных систем.