|
УДК 553:98:550.812.1.003.13:550.832 |
Повышение эффективности геологоразведочных, работ на нефть и газ на основе совершенствования ГИС
Н.Н. СОХРАНОВ (ВНИИгеофизика), Я.Н. БАСИН (ВНИИгеоинформсистем), Л.Г. ПЕТРОСЯН (ВНИПИвзрывгеофизика)
ГИС являются важнейшим элементом геологоразведочных работ при поиске и разведке нефтяных и газовых месторождений. При этом решаются следующие основные задачи: 1) изучение разреза скважин на месторождении (выделение пластов-коллекторов, прогноз их нефтегазоносности, определение подсчетных параметров и т. п.); 2) информационное обеспечение проводки скважин (выбор объектов и технологии испытания в открытом стволе испытателями пластов на трубах (ИПТ), решение о спуске колонны, выбор объектов испытания в колонне, техническое состояние скважин).
В решении вышеуказанных задач ГИС - наиболее динамичный источник информации, отличающийся высокой эффективностью, оперативностью и относительно небольшой стоимостью ее получения, а также возможностями дальнейшего развития и совершенствования. В связи с этим они играют основную роль в научно-техническом прогрессе и интенсификации геологоразведочных работ на нефть и газ.
Эффективность ГИС складывается из двух факторов: геологического, определяемого кругом решаемых задач, а также точностью и полнотой их решения (геологическая эффективность), и экономического, оцениваемого производительностью работ при выполнении измерений в скважинах, оперативностью обработки полученной информации и выдачи по ним заключений (экономическая эффективность).
Для реализации задач научно-технического прогресса и интенсификации геологоразведочных работ на нефть и газ необходимо всемерное повышение как геологической, так и экономической эффективности ГИС.
В настоящее время при выполнении комплекса работ согласно Технической инструкции по проведению ГИС по данным каротажа достигнуто следующее: 1) при оперативной интерпретации данных в процессе проводки скважины геологическая эффективность, определяемая по инструкциям Мингео СССР и Миннефтепрома, изменяется в широких пределах в зависимости от сложности и изученности разреза; она равна 85-90 % для слабоглинистых песчаников и 60-80 % для карбонатных и сильноглинистых коллекторов; 2) при подсчете запасов средних по сложности месторождений эффективные толщины определяются по данным ГИС в 100 % пластопересечений, коэффициенты пористости - в 72 % и нефтегазонасыщенности - в 79 %.
Необходимо существенно повысить геологическую эффективность оперативной интерпретации данных ГИС, доведя ее до 90 % для всех геологических разрезов, и обеспечить определение коэффициентов пористости и нефтегазонасыщенности до 85-90 % пластопересечений. Решение этих задач зависит как от внутренних, относящихся к геофизической службе, так и внешних условий, определяемых геологическими и буровыми организациями.
К внутренним факторам причисляют: 1) выполнение установленного согласно Технической инструкции по проведению ГИС комплекса ГИС; 2) дополнение комплекса ГИС новыми высокоэффективными видами и модификациями каротажа; 3) повышение качества геофизических измерений в скважине на основе широкого внедрения средств их метрологического обеспечения и цифровой регистрации на скважине (повышение точности измерения геофизического параметра, например, в 2-3 раза часто равноценно по геологическому эффекту использованию нового метода ГИС, но при меньших научно-технических затратах); для достижения, этой цели требуется реализация взаимосвязанных мероприятий методического, технического и организационного характера; 4) повышение уровня и своевременность петрофизических исследований образцов керна с целью обоснования методики интерпретации данных ГИС; 5) совершенствование системы детальной комплексной интерпретации данных ГИС на основе широкого применения ЭВМ, использование новых методов каротажа и полного петрофизического обоснования этой системы.
Внешние условия характеризуются: 1) выполнением технологии бурения скважин, обеспечивающей проведение полного комплекса ГИС и высокую его эффективность в результате достижения оптимальной глубины проникновения промывочной жидкости в пласты-коллекторы и подбора физических свойств фильтрата, 2) своевременным обеспечением опорной информации, включающей отбор и исследование представительного керна с надежной его привязкой по глубине и испытания пластов испытателем на трубах (ИПТ) и опробователями на кабеле (ОПК), проведением специальных ГИС; 3) повышением уровня использования данных ГИС в принятии управляющих решений при бурении и испытании скважин, а также при планировании разведочных работ.
Невыполнение комплекса ГИС в разведочных и поисковых скважинах обычно связано с отказами геофизической аппаратуры, нарушением технологии бурения и плохой подготовкой скважин под каротаж. Поэтому для безусловного выполнения комплекса необходимо повысить качество геофизической аппаратуры, выпускаемой заводами, организовать ремонтную и поверочную службы в геофизических предприятиях, строго выполнять требования к подготовке скважин под каротаж согласно Технической инструкции по проведению ГИС.
Для повышения качества геофизических измерений нужно разработать и широко внедрить поверочные устройства для всех методов каротажа и создать отраслевую сеть региональных и периферийных (базовых) метрологических центров. Практиковать применение региональных стандартов и инструкций геофизических предприятий по регистрации и контролю качества данных ГИС, разрабатываемых для конкретных местных условий на основе отраслевых методических документов.
Петрофизические исследования образцов керна (определение геофизических и коллекторских параметров нефтегазоносных пластов) могут быть реализованы в геофизических предприятиях по единой методике на основе аппаратурно-методического комплекса «Керн», разработанного НПО Союзпромгеофизика. Для этого необходимо организовать их серийное производство.
Имеются реальные возможности для повышения геологической эффективности комплекса ГИС при включении в него многозондовых модификаций нейтронного, бокового и индукционного каротажей, а также новых видов каротажей: диэлектрического, ядерно-магнитного, гидродинамического, плотностного гамма-гамма-каротажа. Внедрение многозондовых модификаций потребует значительного расширения производства многозондовой аппаратуры нейтронного (МНК-2), бокового (Э-9, БКС-2), индукционного (Э-6) и др. Для внедрения диэлектрического (ДК) и ядерно-магнитного (ЯМК) каротажей необходимо завершить конструкторскую разработку аппаратуры КДК и ЯМК в 1987-1988 гг. Широкое применение вышеуказанных методов и модификаций каротажа позволит существенно повысить надежность выделения коллекторов и точность определения их параметров в сложных типах разрезов.
Большие резервы увеличения точности и надежности обработки и интерпретации данных ГИС заключаются в скорейшем освоении и применении разработанных вычислительных технических и программных средств. В Мингео СССР разработан и выпускается заводами Минприбора вычислительный комплекс ВК ГИС/СМ-4,обеспечивающий оперативную интерпретацию данных ГИС в экспедиционных вычислительных центрах. Широкое внедрение их в Мингео СССР является важнейшей задачей. Созданы также программные обеспечения для обработки и интерпретации данных на основе ЭВМ ЕС (АСОИГИС/ОС,АСОИГИС/ДОС). Программные обеспечения успешно используются для определения подсчетных параметров нефтяных и газовых пластов в отдельных организациях Мингео СССР(ВНИИгеоинформсистем, ВНИГИК) и Миннефтепрома (ЦГЭ, Запсибнефтегеофизика). Необходимо распространить этот опыт на другие организации Мингео СССР, Миннефтепрома и Мингазпрома.
Для цифровой записи данных ГИС разработаны и выпускаются цифровые регистраторы Н078 и «Триас»; на базе первого из них создана цифровая лаборатория ЛКС-10ЦVI-01. Разработан и подготавливается к выпуску цифровой регистратор Н090, позволяющий регистрировать также и волновые картины при акустическом каротаже.
Внедрение вышеуказанной техники и методики цифровой регистрации и обработки данных ГИС обеспечивает более полное и глубокое использование геофизической информации и ускорение выдачи результатов обработки и заключений на всех этапах разведки. Наибольший и очевидный эффект от применения ЭВМ достигается при использовании данных ГИС для определения подсчетных параметров, когда в обработке одновременно находится большое число пластопересечений.
Необходимо отметить, что интерпретация материалов импульсного нейтронного каротажа, волновых картин акустического каротажа, многозондовых модификаций каротажа может быть успешной только при условии применения ЭВМ и цифровой магнитной регистрации.
В ближайшие годы машинная интерпретация данных ГИС должна охватить практически все предприятия ГИС, работающие на нефть и газ. Цифровая регистрация данных ГИС окажется также новой технической базой для кардинального повышения точности и достоверности геофизических измерений благодаря исключению погрешностей, присущих аналоговой регистрации, и глубокой обработке результатов ГИС на ЭВМ с применением математических способов подавления помех. Однако такая технология проведения и обработки измерений может быть достаточно эффективной при условии создания и внедрения надежной системы метрологического обеспечения измерений, которая гарантирует не только стандартность измерений, но и получение данных об аппаратурных помехах.
Следует особо подчеркнуть, что выполнение вышеуказанных рекомендаций не достигнет желаемой цели, если не будут приняты меры по строгому соблюдению технологии бурения нефтяных и газовых скважин. Известно, что свойства промывочной жидкости (ПЖ) и глубина ее проникновения в пласты влияют на эффективность ГИС, особенно на электрический (ЭК) и электромагнитный каротажи, используемые для выделения коллекторов и определения их нефтегазонасыщения. Наилучшие условия для решения этих задач по данным ЭК обеспечиваются при неглубокой зоне проникновения (ЗП). В разрезах, представленных трещиноватыми коллекторами, избежать глубокого проникновения ПЖ по трещинам невозможно. В таких разрезах для определения характера насыщения пород нужно создавать благоприятные условия для решения этой задачи методами ГИС с небольшой глубиной исследования (импульсный нейтрон-нейтронный каротаж - ИННК, ДК), что достигается при бурении скважин на ПЖ с нефтяной основой при малых репрессиях. Практически для каждой геологической ситуации могут быть выбраны оптимальные условия вскрытия и комплекс ГИС, обеспечивающие наиболее правильное решение основных задач каротажа. Трудность такого подхода состоит в том, что технология бурения, как правило, направлена прежде всего на повышение скорости проходки. Это часто входит в противоречие с требованиями ГИС. Кроме того, иногда условия вскрытия, благоприятные для решения разных задач, не совпадают между собой. Так, например, для изучения нефтегазонасыщенности требуется обеспечить неизменность остаточного водонасыщения пласта-коллектора (отсутствие ЗП), а для его выделения необходимо образование ЗП. Выход из этого противоречия состоит в бурении так называемых базовых скважин, назначение которых - получение опорной информации для обоснования, настройки и контроля системы интерпретации данных ГИС. Повышенная информативность о разрезе в таких скважинах достигается за счет выбора технологии вскрытия, наиболее благоприятной для ГИС и отбора керна, проведением в них специальных геофизических исследований, большого объема отбора и выноса керна и поинтервальных испытаний с геофизическим контролем.
Опыт использования данных ГИС для определения подсчетных параметров убедительно показал важность получения надежной опорной информации. Влияние количества и качества этой информации на точность и достоверность средних значений подсчетных параметров и принятых флюидальной и фильтрационной моделей залежи нефти и газа часто оказывается решающим, особенно на этапе разведки месторождения.
ГИС играют важную роль в повышении эффективности испытаний скважин, а следовательно, геологоразведочного процесса. При изучении объектов с низкопроницаемыми коллекторами снижение качества испытаний и несогласованность их результатов с данными ГИС и керна служат наиболее серьезным препятствием успешной оценки коллекторских свойств пород.
Радикальное повышение эффективности ГИС для принятия оперативных решений при заканчивании скважин может быть достигнуто также путем широкого применения в процессе бурения геолого-технологических исследований (ГТИ) и ИПТ. Комплексное использование (интеграция) ГИС, ГТИ, ИПТ и ОПК позволит существенно увеличить достоверность оценки нефтегазоносности скважин (положение пластов-коллекторов и характер их насыщения), кроме этого, ГТИ помогут управлять технологией бурения, что даст большой экономический эффект.
Как показал опыт проведения ГТИ на предприятиях Запсибнефтегеофизики, решение только задачи определения отработки долота на забое позволило на скважинах, где проводились ГТИ, практически полностью исключить аварии, связанные с оставлением инструмента на забое, существенно увеличить продолжительность долблений и за. счет этого уменьшить число спуско-подъемных операций (СПО), что привело на ряде скважин к сокращению времени и стоимости бурения скважин на 20- 30%.
Для широкого внедрения ГТИ в практику разведочного и эксплуатационного бурения нефтяных и газовых скважин необходимо обеспечить серийный выпуск станций геолого-технологического контроля (СГТ).
Как уже отмечалось выше, на эффективность ГИС и интенсификацию геологоразведочного процесса существенное влияние оказывают производительность геофизических измерений в скважинах и оперативность их обработки и интерпретации.
В настоящее время на выполнение полного объема ГИС в разведочных скважинах применяемой техникой и методикой затрачивается 3-5 сут, что составляет в ряде районов до 10 % времени бурения. Большие затраты времени на проведение ГИС вызваны отсутствием комплексной многозондовой комбинированной аппаратуры, а также все еще значительной долей непроизводительного времени (50-70 % времени каротажа). Непроизводительные затраты времени связаны в основном с двумя причинами: 1) неполадками (отказами) скважинной геофизической аппаратуры; 2) плохой подготовкой скважин к каротажу, в результате которой приборы медленно опускаются на забой (в интервал каротажа) или вовсе не доходят до нужной глубины, что вынуждает повторно промывать скважину.
Таким образом, резервами снижения затрат времени на каротаж и повышения его производительности являются те же мероприятия, что и для повышения геологической эффективности ГИС. Осуществление этих мероприятий может существенно снизить затраты непроизводительного времени и за счет этого повысить производительность ГИС от 25 до 50 %.
Более радикальным направлением повышения производительности геофизических измерений в скважинах является также перевооружение предприятий многоканальной и комплексной скважинной аппаратурой, состоящей из модулей. Это перспективный путь, позволяющий уменьшить затраты времени в 2-3 раза, но весьма трудный и требующий многолетних усилий. В XII пятилетке можно ожидать увеличения производительности электрического каротажа на 20-30 % за счет освоения производства и внедрения в геофизических предприятиях комплексной многоканальной цифровой аппаратуры для электрического каротажа ЭК-1. Эта аппаратура обеспечит проведение БКЗ, трехэлектродного бокового каротажа и замеры профилемером за один спуск прибора в скважину с передачей получаемой информации из скважины на поверхность в цифровой форме, что расширит диапазон измерения (проведение каротажа без перекрытий) и гарантирует большую точность.
Применение многометодных комплексных приборов, кроме увеличения производительности измерений, улучшит точность увязки данных по глубине и этим повысит качество интерпретации.
Значительное повышение производительности обработки получаемой информации и оперативности выдачи заключений по данным ГИС можно ожидать от внедрения цифровой регистрации и обработки данных ГИС на ЭВМ. Цифровая регистрация на скважине позволит оперативно передать данные ГИС по каналам связи в вычислительный геофизический центр и АСУ предприятия. Положительный опыт такой передачи имеется в геофизических предприятиях Миннефтепрома и в Главтюменьгеологии. Внедрение вычислительных комплексов ВК ГИС/СМ в геофизических экспедициях при цифровой регистрации данных сократит время на обработку ГИС и выдачу по ним заключений по скважине до 1 - 1,5 сут в зависимости от интервала исследования.
Уменьшение времени на проведение ГИС может быть достигнуто сокращением комплекса ГИС в разведочных скважинах на заключительной стадии разведочных работ, когда разрез хорошо изучен. Необходимым условием этого является получение надежной опорной информации в ранее пробуренных базовых скважинах, на основе которой могут быть найдены опорные пласты, корреляционные связи и статистически обоснованные критерии классификации пород, позволяющие успешно решать геологические задачи.
В заключение необходимо отметить диалектическое противоречие, возникающее при решении вопросов повышения эффективности ГИС. С одной стороны, повышение геологической эффективности прямо связано с расширением комплекса ГИС, с другой - это расширение влечет за собой увеличение затрат времени на каротаж и, следовательно, бурение скважин. Устранение этого противоречия и кардинальное решение задач, стоящих перед ГИС, в условиях ускорения научно-технического прогресса в геологоразведочных работах на нефть и газ требуют полного технического, методического и интерпретационного перевооружения промыслово-геофизической службы СССР на современном уровне электронно-вычислительной техники. Это станет возможным только после разработки аппаратурных геофизических комплексов «Скважина-2», «Разрез» и других, выполняемой в настоящее время научно-исследовательскими институтами и опытно-конструкторскими организациями Мингео СССР и Миннефтепрома. Комплексы будут оснащены многозондовыми сборками модульной скважинной аппаратуры и комплектом поверочных устройств. Измерения будут проводиться компьютеризированной лабораторией, которая обеспечит управление процессом измерения и регистрации данных ГИС при практически неограниченном комплексировании одновременно выполняемых измерений. Спуско-подъемные операции будут контролироваться и управляться процессором лаборатории. Комплекс «Разрез» обеспечит также геолого-технический контроль за процессом бурения. Эта аппаратура позволит выполнить предварительную обработку получаемой информации, что существенно сократит время обработки и интерпретации данных в вычислительных центрах. Внедрение аппаратурных геофизических комплексов «Скважина-2» и «Разрез» планируется начать во второй половине XII пятилетки.
Все описанные мероприятия должны обеспечить решение большинства поставленных задач повышения эффективности геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и внести существенный вклад в ускорение научно-технического прогресса и интенсификацию геологоразведочного процесса.