Региональные геолого-геофизические работы.

На первой стадии поискового этапа производятся региональ­ные исследования новых, еще слабо изученных территорий, счи­тающихся по общим геологическим данным перспективными на нефть или газ. Целью этих работ являются изучение общих черт геологического строения новой территории, оценка перспектив ее нефтегазоносности и выявление возможных зон нефтегазонакоп­ления. На этой стадии осуществляются региональные геологические, геохимические и геофизические исследования и бурение опор­ных и параметрических скважин. Региональные исследования могут проводиться не только в новых еще не изученных или слабо изученных регионах, но и в нефтегазодобывающих районах.

В процессе региональных исследований должны быть решены следующие основные задачи:

1) установлены литология и возраст осадочной толщи, ее мощ­ность, фациальная изменчивость, основные структурные этажи;

2) выявлены и изучены возможно нефтегазоносные комплексы, породы-коллекторы, покрышки, возможные нефтематеринские толщи;

3) выяснено региональное тектоническое строение фундамента и осадочной толщи, установлены взаимоотношение структурных этажей, зоны стратиграфических несогласий и выклинивания пла­стов и толщ, типы возможных ловушек для скопления нефти и газа;

4) изучены поверхностные выходы и проявления в опорных и параметрических скважинах нефти, газа, битумов и воды;

5) выделены возможные зоны нефтегазонакопления;

6) дана прогнозная оценка нефти и газа;

7) определены первоочередные объекты для дальнейших по­исков;

8) установлены наиболее рациональный комплекс геологиче­ских, геофизических, геохимических и буровых работ и методика их проведения на второй стадии поискового этапа.

В развитых нефтедобывающих районах необходимость прове­дения региональных работ возникает при вовлечении в разведку нижних структурных этажей, а также при выходе с поисковыми работами на новые тектонические сооружения.

При региональных работах применяются следующие виды " исследований:

1) геологические: маршрутная и мелкомасштабная (1: 500 000 и 1: 20 000) геологические съемки;

2) геофизические: аэромагнитная и гравиметрическая съемки (1: 1 000 000, 1: 500 000, 1: 200 000), сейсмические исследова­ния методами КМПВ и MOB по профилям, электроразведка мето­дом теллурических токов;

3) геохимические: обследования естественных источников, ко­лодцев и скважин для изучения геохимического и бактериологи­ческого состава вод; изучение естественных выходов нефти и газа и битуминозных пород;

4) бурение скважин: опорных и параметрических.

Региональные работы должны сопровождаться камеральной и научной обработкой всего полевого материала. Рекомендуется производить комплексную интерпретацию геологических, геофи­зических и геохимических исследований.

Завершающим этапом региональных работ и научного их обобщения является оценка перспектив нефтегазоносности недр.

Она производится по отдельным тектоническим зонам и страти­графическим комплексам. В результате региональных работ дол­жны быть определены первоочередные направления поисков нефти и газа, поставлены конкретные задачи поисковых работ и даны рекомендации по методике их проведения.

 

Подготовка площадей геолого-геофизическими методами к поисковому бурению.

На второй стадии поискового этапа проводятся более детальные геологические, геохимические и геофизические исследования на сравнительно небольших территориях с целью выявления и подготовки площадей к глубокому бурению. По результатам исследования на второй стадии уточняется прогнозная оценка территории, подсчитываются перспективные запасы (категорий С2) и даются рекомендации по бурению поисковых скважин.

При организации поисков прежде всего ставится задача выявить залежи нефти и газа структурного типа. Значительные трудности возникают при выявлении и подготовке структур в нижних структурных этажах осадочного чехла, особенно при резком несовпадении структурных планов. Наиболее сложна подготовка структур по подсолевым отложениям.

Вторая стадия поисковых работ состоит из двух последовательно выполняемых процессов. Вначале выявляют структуры, а затем их детально картируют, подготавливая площадь для заложения поисковых скважин.

Для выявления структур используют структурно-геологическую съемку, детальную гравиразведку и электроразведку. В процессе этих работ изучается значительная площадь, подлежащая опоискованию. Затем в пределах выявленных структур применяются более совершенные методы исследований, обеспечивающие детальное картирование структур по надежным маркирующим горизонтам: структурное бурение или сейсморазведка. Эти же методы используются для поисков структур в районах, где неэффективна структурная геологическая съемка, и в районах, где не дает положительных результатов электроразведка или детальная гравиразведка.

При постановке структурного бурения или сейсморазведки с целью выявления структур производится опоискование всей территории, подлежащей исследованию, редкой сетью профилей (5—10 км). Профили структурных скважин или сейсмические располагаются вкрест простирания намечающихся структурных зон. В процессе обработки такой поисковой сети устанавливаются при­поднятые зоны, в пределах развития которых сгущаются профили, производится детальное картирование выявленных структур и подготовка их к заложению поисковых скважин.

В сложных геологических условиях, где MOB и МОП не дают положительных результатов, производится сейсморазведка методом регулированного направленного приема (МРНП) или голо­графией.

При наличии в изучаемом районе структур облекания выступов кристаллического фундамента следует применять корреля­ционный метод преломленных волн (КМПВ). Этот метод дает возможность выявлять и картировать выступы фундамента, которым будут соответствовать структуры нижнего этажа осадочного чехла.

В многих тектонических зонах сложного строения, особенно где развиты мощные толщи солей или пласты интенсивно дислоцированы, метод сейсморазведки, даже в его наиболее сложном исполнении не дает желаемых результатов. Для повышения точности сейсморазведки в районах со сложным геологическим строением следует производить бурение параметрических скважин.

Структурное бурение дает хорошие результаты при совпадении структурных планов отложений, залегающих на сравнительно небольшой глубине, со структурным планом продуктивной толщи, являющейся объектом поисков. Структурное бурение наиболее экономично при глубине залегания маркирующих горизонтов до 500—600 м.

Преимущество сейсморазведки перед структурным бурением состоит в том, что она выявляет структуры по маркирующим горизонтам (сейсмическим реперам), залегающим на большой глубине и расположенным либо непосредственно в пределах разреза продуктивной толщи, либо несколько выше или ниже ее. Она дает возможность картировать структуры в нижних структурных этажах, залегающих несогласно с верхними структурными этажами.

В ряде районов накоплен положительный опыт по использованию комплекса этих двух методов.

Эффективность существующих методов выявления и подготовки структур определяется числом структур, подтвердившихся в процессе поискового бурения.

Поисковое бурение.

Основными задачами поискового бурения являются изучение геологического строения площади, выявление перспективных на нефть и газ горизонтов и их предварительная геолого-экономиче­ская оценка. В результате поискового бурения на вновь открытых месторождениях и залежах должны быть оценены запасы нефти и газа по категориям Q и С₂.

Поисковые скважины закладываются на структурах, подго­товленных к глубокому бурению, по взаимно пересекающимся профилям для определения приближенных размеров и форм структур и положения нефтегазоносных пластов в разрезе. Глу­бина поисковых скважин должна обеспечить наиболее полное вскрытие разреза продуктивных отложений. Часть скважин при технической возможности должна быть пробурена до фунда­мента.

При поисковом бурении особое значение имеют изучение гео­логического разреза и опробование скважин. В процессе бурения поисковых скважин необходимо производить отбор керна по всем возможно продуктивным отложениям. Промыслово-геофические исследования в поисковых скважинах должны обеспечивать на­дежное расчленение разреза, выделение в нем пластов-коллекто­ров и покрышек и определение характера насыщения проницае­мых горизонтов. В процессе бурения скважин все пласты, пер­спективные на нефть и газ, должны быть опробованы пластоиспытателями и в колонне. На основании комплексной интерпретации всех геологических и геофизических данных, полученных при бурении скважин, необходимо решить вопрос о целесообразности спуска эксплуатационной колонны.

При получении промышленного притока нефти или газа сква­жину исследуют. В ней определяют на различных режимах ра­боты дебит, пластовое и забойное давления, газовый фактор, со­держание воды в нефти, количество конденсата в газе и т. п. Если из скважины получен небольшой приток нефти, следует принять меры по его интенсификации. При карбонатных коллек­торах рекомендуется проводить солянокислотные обработки, в пес­чаных пластах — гидропескоструйную перфорацию. Для коллек­торов любого типа может возникнуть необходимость в гидрораз­рывах пластов.

Поисковый этап завершается предварительной промышленной оценкой открытых месторождений или залежей и рекомендациями о целесообразности и характере дальнейших работ на площади.

Основная цель разведочного этапа поисково-разведочных ра­бот — подготовка месторождений к разработке. Для достижения этой цели должны быть решены следующие задачи:

1) изучены тектонические особенности месторождений;

2) установлены литологический состав продуктивных пластов, их общая и эффективная мощность, коллекторские свойства, нефтегазонасыщенность и характер изменения этих параметров по площади и разрезу;

3) определены положения водонефтяного, газонефтяного или газоводяного контактов;

4) установлено промышленное значение нефтяной оторочки;

5) определены дебиты нефти, газа, конденсата, воды, а также пластовое давление, давление насыщения и другие параметры залежи;

6) исследованы физико-химические свойства нефти, газа, кон­денсата и пластовой воды;

7) подсчитаны запасы нефти и газа по категориям В и Q.

Расположение разведочных скважин и расстояния между ними зависят от типа, размера и формы предполагаемой залежи, а также от геологического строения регио­на. Условия разведки структур платфор­менного типа отличаются от условий раз­ведки антиклиналей складчатых областей или соляных куполов крупных депрессий. Чем проще построена складка и чем боль­ше ее размеры, тем реже можно распола­гать разведочные скважины. Расстояние между разведочными скважинами зависит также от изменчивости продуктивных пластов. При неоднородных продуктивных пластах скважины сгущаются. В асим­метричных складках на крутом крыле скважины располагаются ближе друг к другу, чем на пологом. Узкие антикли­нальные складки разведуются попереч­ными профилями скважин со сравнительно небольшими расстояниями между скважи­нами и значительными расстояниями меж­ду профилями.

 

75. Вскрытие пласта первичное, вскрытие пласта вторичное. Виды перфорации. Пескоструйная перфорация, методика вскрытия, оборудования для пескоструйной перфорации. Количество отверстий перфорации в зависимости от породы коллектора.

Вскрытие пласта – это комплекс операций для сообщения продуктивного пласта со скважиной. Различают первичное и вторичное вскрытие пласта.

Первичное вскрытие – это процесс углубления забоя скважины от кровли до подошвы продуктивного пласта.

Вторичное – это создание перфорационных каналов после спуска и цементирования обсадной (эксплуатационной) колонны. После вскрытия пласта скважину осваивают, вызывая приток жидкости из пласта, восстанавливая (частично) продуктивные характеристики призабойной зоны. От эффективности операций вскрытия и освоения продуктивного пласта зависит величина притока жидкости, т.е. эффективность последующей эксплуатации скважин.

При вскрытии продуктивного пласта промывочная жидкость попадает в призабойную зону и снижает ее проницаемость. Это связано с частичной или полной закупоркой поровых каналов глинистыми частицами или другими дисперсными компонентами, содержащимися в жидкости, возникновением фазовых проницаемостей, набуханием глин, появлением начального градиента давления при фильтрации жидкости или увеличением его первоначальной величины. Особенно существенно снижение естественной проницаемости при вскрытии глинистых или глинизированных пластов. Основной отрицательный эффект связан с набуханием глин при поступлении в пласт пресной воды. При этом вследствие сужения поровых каналов проницаемость может снижаться многократно. Кроме того, в системе «глинизированная пористая среда – вода» обычно существует начальный градиент давления, величина которого в зависимости от конкретных условий может составлять от нескольких тысячных до десятых долей мегапаскаля на метр. Вследствие этого реальный дебит скважины всегда меньше, чем ее потенциально возможный, который можно получить из совершенно незагрязненного пласта. Поэтому при вскрытии пласта стремятся к созданию таких условий, при которых загрязнение («поражение») было бы минимальным. Кроме того, при вторичном вскрытии пласта необходимо выполнение таких требований как сохранение прочностных характеристик эксплуатационной колонны и цементного камня, а также ограничение поступления пластовой воды к забою скважины, что достигается выбором соответствующего интервала перфорации. С целью снижения рассмотренных негативных факторов для вскрытия пластов готовят специальные составы с необходимыми реологическими характеристиками. В качестве основы растворов используют воду или углеводородные жидкости, например, различные нефтепродукты.

 

Вторичное вскрытие продуктивного пласта производят перфораторами различных конструкций. Эта операция называется перфорацией. Существует несколько типов перфораторов: пулевые, торпедные, кумулятивные, гидропескоструйные.

При пулевой или торпедной перфорации образование отверстий в колонне и каналов в пласте происходит за счет энергии пуль и торпед, получающих ее при взрыве заряда, находящегося в специальных камерах.

При кумулятивной перфорации отверстия в обсадной колонне образуются в результате прожигания металла направленной огненной струёй. При этом происходит незначительное разрушение цементного камня за колонной.

При гидропескоструйной перфорации образование перфорационных отверстий и каналов происходит за счет ударного воздействия движущейся с большой скоростью струи жидкости. Для повышения абразивного воздействия в жидкость добавляют песок.

При перфорационных работах к регулируемым параметрам относятся диаметр и число перфорационных отверстий на 1 м длины колонны обсадных труб.

На результаты вскрытия пласта перфорацией влияют различные факторы, поэтому при планировании технологических операций вскрытия и освоения продуктивных пластов необходимо учитывать конкретные геолого-промысловые условия, например, свойства пласта и промывочной жидкости, технологические параметры процесса – репрессию на пласт при вскрытии и депрессию при освоении, тип перфоратора и плотность перфорации и т.п.

 

Во время строительства газовых и нефтяных скважин основной задачей является качественное вскрытие продуктивного пласта. От того насколько грамотно будут осуществлены работы, зависит будущая производительность скважины. Само по себе вскрытие продуктивного пласта - это проникновение забоя в продуктивный пласт и пересечение этого пласта стволом скважины.

Вскрытие продуктивных пластов можно подразделить на два вида:

Первичное вскрытие – бурение скважины;

Вторичное вскрытие – перфорация обсадной колонны на уровне разрабатываемого продуктивного пласта.

Сущность процесса вторичного вскрытия пластов - создание каналов в цементном кольце, обсадной колонне и участках горных пород, загрязнённых в процессе бурения скважины частицами бурового раствора. Главной задачей при проведении данных работ является создание гидродинамических связей между скважинами и продуктивными пластами. При этом необходимо минимизировать любые негативные воздействия на коллекторские качества ПРП (призабойной зоны пласта) и не нарушить обсадные колонны и цементное кольцо.

Одной из важнейших операций, которые оказывают влияние на дальнейшую эффективную эксплуатацию скважин, является вторичное вскрытие пластов.

В зависимости от сложности поставленной задачи, скважинных условий и характеристик пласта-коллектора применяются кумулятивная, гидромеханическая или сверлящая перфорация. Основная часть работ по данному виду вскрытия нефтегазоносных пластов в настоящий момент осуществляется при помощи

метода кумулятивной перфорации. Его доля составляет до 90% от общего числа вторично вскрываемых продуктивных пластов. Такую популярность кумулятивная перфорация получила за счёт того, что этот метод достаточно прост, не отнимает много времени и имеет относительно невысокую стоимость работ и применяемых материалов.

 

ПУЛЕВАЯ ПЕРФОРАЦИЯ

 

Пулевой перфоратор представляет собой трубу длиной 1 м и диаметром 100 мм, которая заряжается спрессованным порохом и 10 стальными пулями. /1/

 

На каротажном кабеле пулевой перфоратор спускают в скважину, заполненную глинистым раствором, устанавливают против заданного интервала продуктивного пласта и делают выстрелы. Глубина отверстий в породе не превышает 5-7 см. Многие пули застревают в эксплуатационной колонне, в цементном камне, и только небольшое число их пробивает колонну и цементный камень. Практически в настоящее время не находит применения. /4/

КУМУЛЯТИВНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ

 

Кумулятивные перфораторы имеют заряды с конусной выемкой, которые позволяют фокусировать взрывные потоки газов и направлять их с большой скоростью перпендикулярно к стенкам скважины.

 

Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел колонны, цементного камня и породы достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой поверхности заряда взрывчатого вещества, облицованной тонким металлическим покрытием. Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов - продуктов облицовки - пробивает канал. Кумулятивная струя имеет скорость в головной части до 6-8 км/с и создает давление 3-5 тыс. МПа. /5/

 

При выстреле кумулятивным зарядом в колонне и цементном камне образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8-14 мм. Все кумулятивные перфораторы имеют горизонтально расположенные заряды и разделяются на корпусные и бескорпусные. Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные - одноразового действия. В кумулятивных перфораторах выстрелы производят замыканием электрической цепи в установке. За один спуск делают 10-12 выстрелов. Для бескорпусных перфораторов кумулятивные заряды делают в стеклянных или пластмассовых оболочках и устанавливают в круглые сквозные отверстия алюминиевой ленты.

 

Бескорпусные перфораторы спускают в скважину на каротажном кабеле. При выстреле стеклянные или пластмассовые оболочки полностью разрушаются. Бескорпусные перфораторы позволяют значительно увеличить массу кумулятивных зарядов и, следовательно, их пробивную способность. /5/

 

ГИДРОПЕСКОСТРУЙНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ

 

пласт месторождение вскрытие перфорация

 

На нефтяных промыслах применяют также гидропескоструйный перфоратор. Гидропескоструйный перфоратор состоит из толстостенного корпуса, в который ввинчивается до десяти насадок из абразивно-стойкого материала (керамики, твердых сплавов) диаметрами отверстий 3-6 мм. Гидропескоструйный перфоратор спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах. Перед проведением перфорации скважины с поверхности в НКТ бросают шар, который перекрывает сквозное отверстие перфоратора. После этого с помощью насосных агрегатов через НКТ в скважину закачивают жидкость с песком. Нагнетаемая жидкость с песком выходит только через насадки. Концентрация песка в жидкости обычно составляет 80-100 кг/м, диаметр частиц кварцевого песка 03-0.8 мм. /1/

 

Однако, поскольку этот метод довольно трудоемкий, его применение целесообразно лишь в тех случаях, когда более дешевые методы пулевой, снарядной и кумулятивной перфорации не дают нужного эффекта

 

Гидропескоструйную перфорацию применяют для вскрытия пластов в процессе опробования разведочных скважин, вскрытия пластов в скважинах, оборудуемых для раздельной эксплуатации двух и более пластов одной скважиной, вскрытия пластов с трещиноватыми коллекторами. При таком способе вскрытия пласта не получают должного эффекта в интервалах, ранее обработанных соляной кислотой или после гидроразрыва, а также после повторного вскрытия высокопроницаемых пластов с низким пластовым давлением.

 

В карбонатных коллекторах с низкой проницаемостью используют комбинированный способ вскрытия пласта: перфорированием или открытым забоем с последующей солянокислотой обработкой.