Технологии проведения гис в ГС в России

В информационном геофизическом обеспечении строительства ГС в России просматриваются следующие направления:

1. Проводка сильнонаклонных и горизонтальных участков ствола ГС с помощью забойных телеметрических систем (ЗТС) с различными каналами связи и с периодическим проведением контрольных замеров инклинометром, промежуточного (привязочного) и окончательного каротажа с применением специальной оснастки и технологий доставки измерительной аппаратуры в ГС.

Первое направление реализуется с помощью зарубежных или отечественных ЗТС, к которым относятся:

· ЗТС с модуляционным гидроканалом фирмы «Анадрил-Шлю-мберже»;

· ЗТС с пульсационным гидроканалом фирмы «Сперри-Сан».

ЗТС фирмы «Анадрил-Шлюмберже» сосредоточены, в основном в предприятиях ОАО «Газпром» (закупки по контракту) в районах Оренбуржья и Западной Сибири. Работы ведутся специалистами инженерного центра по горизонтальному бурению, небольшие объёмы работ выполняются и сервисной службой фирмы «Анадрил-Шлюмберже».

ЗТС фирмы «Сперри-Сан» сосредоточены в ОАО «Сургутнефтегаз» (работы ведутся специалистами инженерного центра) и в фирме «Сперри-Сан-Сибирь» (г. Нижневартовск), специалисты которой и проводят работы на скважинах.

2. Забойная телеметрическая система ЗИС-4, разработанная в ВНИИГИС (г. Октябрьский, Башкортостан), использует комбинированный канал связи (кабель + электромагнитный канал). Комбинирование каналов c беспроводным окончанием позволяет обходить соленосные и водоносные интервалы и увеличивать дальность линии связи. Система ЗИС-4 предназначена для оперативного управления бурением наклонно направленных и горизонтальных скважин при турбинном бурении. В процессе бурения поток промывочной жидкости (ПЖ) приводит в действие генератор, вырабатывающий электрический ток, питающий блоки скважинного прибора. Данная телеметрическая система содержит инклинометр и используется для контроля угла кривизны, угла установки отклонителя, измерения зенитного угла и азимута ствола скважины. В состав системы, кроме инклинометра, входит один градиент-зонд.

3. ЗТС-42 с комбинированным каналом связи, разработанная в ВНИИГИК (г. Тверь), применяется специалистами «Оренбурггеофизика» при проводке ГС и ННС. В ЗТС-42 применён высокоточный малогабаритный преобразователь угловых величин фирмы «Applied Physics» (USA), блок гамма-каротажа, датчик давления и датчик температуры.

4. Другим направлением решения задач ГИС-бурения является проведение исследований с помощью автономных приборов, спускаемых в скважину на бурильных трубах, например, с использованием аппаратурно-методического комплекса «АМК-Горизонт», разработанного в ВНИИГИС (п. Октябрьский, Башкортостан).

В состав комплекса включены следующие методы исследований: ГК, НГК, 3 зонда КС, ПС и инклинометрии. Измерения проводятся за один спуск прибора в скважину в течение 7–10 часов в зависимости от глубины скважины, оперативная обработка информации и выдача материалов исследований производится непосредственно на буровой.

Автономный скважинный прибор наворачивается на буровой инструмент и с его помощью доставляется на горизонтальный участок исследуемой скважины. По истечении заданного времени включается измерительная схема скважинного прибора.

Работой прибора управляет модуль центрального процессора (ЦП), по командам которого производится измерение параметров времени, КС, ПС, ГК, НГК, инклинометрии и их регистрация в блоке хранения информации (твердотельная память). Объем памяти позволяет регистрировать информацию в течении 4–5 часов. Питание электронных схем осуществляется от батареи химических источников тока.

С помощью электронных хронометров синхронно со скважинным прибором включается схема измерения и регистрации глубины в наземном пульте. Информация о перемещении прибора в скважине, получаемая с глубиномера и датчика натяжения талевого каната буровой лебедки, регистрируется в запоминающем устройстве пульта, а затем вводится в ЭВМ.

После окончания исследования скважинный прибор доставляется на поверхность, стыкуется с наземным пультом, после чего с блока хранения информации данные измерений в скважине через пульт вводятся в ЭВМ, обрабатываются, выводятся для контроля на дисплей и печатающим устройством на бумагу в виде каротажной диаграммы.

Основным недостатком АМК «Горизонт» является ограниченный комплекс исследований и привязка глубин к мере бурильного инструмента.

Впоследствии ВНИИГИС провёл разработку расширенного комплекса АМК «Горизонт-2» в состав которого включены автономные скважинные приборы АК с регистрацией волновых картин, двухзондового ГГК-П и ГДК с опробованием пласта. Применение акустического, плотностного, гидродинамического каротажа и опробование пласта должно позволить получать более достоверные данные о его свойствах.

Опробование АМК «Горизонт» проводилось на горизонтальных скважинах Кущевского ПХГ с положительными результатами (скважины № 111, 158, 159). По отзывам геологического отдела ООО «Кубаньбургаз», качество получаемых геофизических материалов очень высокое, время проведения работ в 2–3 раза меньше, чем при проведении ГИС традиционным способом.

5. В России, наряду с АМК «Горизонт», применяется комплекс АМАК-«ОБЬ», который представляет собой сборку стандартных скважинных приборов, реализующих необходимый комплекс ГИС и работающих в автономном режиме. Реализация автономного режима достигается размещением источников питания (аккумуляторов), блоков твёрдотельной интегральной памяти, преобразователя питания, а также датчиков давления и температуры в составе блоков управления работой автономных приборов в модулях регистрации (МР).

Верхняя часть сборки скважинных приборов содержит сферический поршень (СП), служащий для выталкивания сборки скважинных приборов (ПС, ГК, НГК, ВИКИЗ, ГГК-П, АК, инклинометр и акустический каверномер) из бурильных труб через шток обратного хода. Выше СП расположено замковое соединение (ЗС) и устройство для подъёма и опускания всей сборки скважинных приборов (УПО).

Технология работы с АМАК-«ОБЬ» заключается в следующем.

На мостках буровой производится сборка автономных скважинных приборов, реализующая необходимый комплекс ГИС.

В скважину опускается свеча (25 м) или две свечи (50 м) бурильного инструмента, на конце которого имеется специальный центратор. После этого талевой системой через УПО вся сборка поднимается над устьем скважины и медленно опускается в бурильные трубы. При подходе к замку верхней бурильной трубы замкового соединения специальной оснастки в замок верхней бурильной трубы вставляется ответная часть ЗС, и вся сборка плавно сажается на ЗС, а талевая система освобождается.

После этого производится наращивание очередной свечи бурильного инструмента и обычный спуск бурильного инструмента на забой ГС. В случае необходимости может осуществляться промывка скважины одним буровым насосом, а также вращение бурильного инструмента ротором, а буровой раствор свободно проходит через зазоры между СП и стенками бурильной трубы и через отверстия в СП и штоке обратного хода, создавая избыточное давление на сборке на уровне 20–25 кгс/см².

При доходе до забоя ГС, что фиксируется по глубиномеру и по разгрузке инструмента, инструмент поднимается из скважины на одну или две свечи (в зависимости от длины сборки), после чего на верхнюю часть инструмента наворачивается квадрат и даётся циркуляция сначала одним (на 4–5 мин.), а затем двумя насосами (на время выталкивания сборки из бурильных труб). При работе двух насосов перепад давления возрастает примерно в 4 раза (до 80–100 кг/см²), что приводит к освобождению ЗС сборки из ответной части ЗС, установленной в замке бурильной трубы. После этого сборка выталкивается с помощью СП и штока обратного хода из бурильного инструмента. В момент посадки СП на опорную площадку специального центратора промывочная жидкость будет проходить только через отверстия в СП и штоке обратного хода, что приведёт к повышению давления ещё на 15–20 кг/см² и будет сигнализировать о выходе сборки из бурильных труб.

В дежурном режиме во всей сборке работают только датчики давления, потребляя минимум энергии. До спуска сборки в программу включения сборки в работу вносится уставка по давлению, превышающая гидростатическое давление на 40–50 кг/см². После включения в работу двух насосов одновременно с освобождением сборки из замкового соединения через уставку на датчике давления осуществляется подача питания на все скважинные приборы сборки.

После поступления сигнала о выходе сборки из бурильных труб насосы выключаются, квадрат отворачивается и опускается в шурф, осуществляется подъём бурильного инструмента из скважины с заданной скоростью, не превышающей скорости записи радиоактивных методов (~ 360–400 м/ч); одновременно с подъёмом бурильного инструмента будут осуществляться запись результатов ГИС.

Таким образом, запись геофизической информации будет осуществляться только при движении сборки снизу вверх.

Отключение питания сборки может быть задано по уровню давления, при достижении которого питание на сборку отключается.

После выхода из интервала исследований скорость подъёма инструмента может быть увеличена до 1500–2000 м/ч.

При появлении последней свечи из неё вынимается ответное ЗС, затем свеча поднимается вверх и отворачивается и вся сборка приборов извлекается с помощью талевой системы, подвешивается над ротором и затем плавно опускается на мостки для разборки.

Зарегистрированная информация из автономных приборов через считывающее устройство переписывается в компьютер, в который ранее записывалась информация в функции времени: давление на насосах, вес на крюке, положение клиньев, глубина нахождения центратора, положение талевого блока.

Совмещение информации от наземных датчиков, зарегистрированной на компьютере во время подъёма инструмента, с забойной информацией от сборки, переписанной в компьютер после её подъёма на дневную поверхность, осуществляется путём совмещения шкалы времени в хронометрах компьютера и автономных приборов. Таким образом, вся геофизическая информация оказывается зарегистрированной в функции глубин, как и при обычном каротаже.