УДК 553.98:550.812.14.002.236

Методика расчета динамики разбуривания месторождения для ускорения его разведки

В.Я. СОКОЛОВ, Г.С. СТЕЛЬМАХ, В.А. ТИХОМИРОВ (ВНИГИК)

Повышение темпов разведки месторождения нефти и газа сокращает сроки работ. Более того, как показано ранее [1, 2], увеличение темпов, в том числе и за счет одновременного бурения нескольких скважин, сопровождается удешевлением каждой скважины, поскольку бурение на одной площади одновременно нескольких скважин уменьшает удельные транспортные и некоторые другие затраты, что обусловливает снижение стоимости 1 м проходки сравнительно с бурением одиночных скважин.

Вместе с тем при одновременном бурении нескольких разведочных скважин может нарушаться принцип очередности заложения зависимых скважин по результатам бурения определяющих скважин. Это повышает риск появления геологически лишних скважин сравнительно со случаем ведения разведки одним бурстанком, когда этот риск минимален, поскольку выбор местоположения и сама целесообразность заложения и бурения каждой новой скважины определяются результатами по скважинам, пробуренным ранее. Поэтому при максимизации темпов разведки за счет наращивания бурстанков, одновременно работающих на каждом шаге разведки месторождения, необходимо учитывать как возможность обеспечения этим бурстанкам фронта работ на следующем шаге разведки, так и необходимость строгого соблюдения принципа очередности заложения разведочных скважин. Полное отсутствие каких-либо (даже эмпирических) методов решения указанной задачи на практике нередко приводит либо к ведению «осторожной» разведки, когда задействовано мало бурстанков и когда хотя и достигается минимизация числа разведочных скважин (применительно к выбранной методике разведки), но непомерно удлиняется период работ, либо к ведению «смелой» разведки с использованием весьма большого числа бурстанков, при которой период работ хотя и сокращается, но из-за нарушения очередности бурения скважин появляются геологически лишние скважины. В результате и в том и в другом случае разведка месторождения удорожается.

В настоящей статье излагается методика расчета как оптимального числа бурстанков, которые должны работать на каждом шаге разведки, так и динамики этого числа для разведки в целом. Эта методика позволяет максимизировать темпы разведки в рамках строгого соблюдения принципа очередности заложения разведочных скважин, вследствие чего общее их число при планомерном ходе работ будет таким же, как и при разбуривании данного месторождения одним бурстанком.

Расчет выполняется на стадии проектирования работ или при корректировке проекта в ходе их выполнения и включает три этапа: а) выбор системы разведки месторождения, если оно уже открыто пробуренной поисковой скважиной, либо в более общем случае выбор системы поисков и разведки, т. е. выбор сети скважин и последовательности их забуривания в свете имеющихся представлений о строении и нефтегазоносности открытого или предполагаемого месторождения; б) построение схемы соподчиненной зависимости скважин; в) расчет числа бурстанков, работающих на каждом шаге разбуривания месторождения в зависимости от положительных и отрицательных результатов по скважинам, пробуренным на предыдущем шаге.

При выборе проектной сети не обязательно указывать точный пункт заложения каждой скважины, что обычно нетрудно сделать для скважин I очереди бурения (поисковых) и II очереди (первых разведочных), но невозможно для зависимых скважин IV и последующих очередей. Допустимо намечать примерные области, внутри или вблизи которых могут находиться зависимые скважины, необходимость в которых и точные пункты их заложения выяснятся позднее. Главное - четко установить, что необходимость бурения той или иной зависимой скважины сохранится (отпадет) после получения положительных (отрицательных) результатов по конкретным предшествующим, определяющим скважинам. При этом под отрицательным результатом бурения определяющей скважины следует понимать вскрытие ею существенно меньшей сравнительно с прогнозом (на основе которого ведется проектирование разведки) продуктивной толщины, что означает сужение контура первоначально предполагавшегося продуктивного поля, а следовательно, и нецелесообразность заложения зависимых скважин в случае возрастания вероятности их законтурного положения.

Проиллюстрируем принцип расчета темпов разведки на примере проекта разбуривания небольшой антиклинальной складки, подготовленной к бурению сейсморазведкой MOB (рис. 1, а). Рассмотрим первый этап расчета.

Поисковая скв. 1 (I очередь бурения) проектируется на своде. Если она не откроет месторождения, то предусматривается вывод площади из бурения. В случае же успеха (для иллюстрации принципа расчета рассматривается случай открытия одной сводовой антиклинальной залежи) планируется бурение скважин II очереди для оценки месторождения. Изометричный характер складки предусматривает разведку по системе трехлучевой звезды. Для этого намечаются точки заложения разведочных скв. 2, 3, 4 на исходящих от скв. 1 трех лучах, каждая пара которых образует угол примерно в 120°. Местоположения скважин III очереди и последующих задаются областями (см. рис. l, a). Исключением является скв. 10 (III очередь), заданная не областью, а точкой на небольшом своде в южной части сейсмоструктуры. По сути, скв. 10 поисковая (I очередь). Но, поскольку запасы, которые она может открыть в пределах весьма малого свода, не могут иметь самостоятельного значения, бурение ее становится целесообразным тогда, когда скв. 4 (II очередь) подтвердит распространение открытой основной (по запасам) залежи в южном направлении.

По скв. 2, 3, 4 уточняется оценка масштаба запасов, открытых скв. 1, и проводится первая проверка соответствия предполагаемого по данным сейсморазведки и фактического структурного плана. (При обычной крестовой системе разведки для этих целей потребовалось бы пять скважин). В худшем случае скв. 2, 3, 4 окажутся законтурными, первоначальная (по данным скв. 1) оценка запасов С₁+С₂резко уменьшится и разведку придется законсервировать. Но в благоприятном случае разведка будет продолжена, причем скважины III очереди будут располагаться в пределах (или вблизи) областей, намеченных проектом (см. рис. 1,а).

По результатам бурения скважин III очереди корректируют дальнейший ход работ.

Разумеется, в нашем примере могла бы быть выбрана иная система разведки и другое число проектных скважин. Но, каков бы ни был выбор, главное заключается в анализе возможного хода работ для четкого выделения очередей бурения, что позволит перейти ко второму этапу расчета темпов разведки - к построению схемы соподчиненной зависимости проектных скважин. Для рассматриваемого примера эта схема представлена на рис. 1, б. Стрелками указана соподчиненная связь определяющих скважин со скважинами зависимыми. При отрицательных результатах бурения определяющей скважины ее связь с зависимыми от нее скважинами прерывается. Например, скв. 1 - определяющая для скв. 2, 3, 4. При отрицательных результатах по скв. 1 ее связи с зависимыми скв. 2, 3, 4 прерываются и, как уже отмечалось, необходимость бурения этих трех скважин отпадает. Они должны быть заложены (и пробурены) лишь при получении положительных результатов по скв. 1. В ином случае скв. 6, являясь определяющей для скв. 8, сама зависит от скв. 2, 3, 4. Такая зависимость означает, что скв. 6 не должна буриться при отрицательных итогах по скв. 2, 3, 4. Необходимость в бурении скв. 6 возникает лишь при получении положительных результатов хотя бы по одной из скв. 2, 3, 4. Но точный выбор пункта заложения скв. о может быть сделан только после получения результатов по всем трем скважинам, даже если две другие пробурены с отрицательными результатами, которые (как и в случае положительных результатов) непременно должны быть учтены при выборе местоположения скв. 6. Аналогично этому, например, скв. 11 двойного подчинения должна буриться при положительных результатах по скв. 7 и (или) по скв. 10. Но заложить скв. 11 можно только после получения результатов обязательно по обеим скважинам (скв. 7 и 10).

В схеме соподчиненности скважин любая из них может быть определяющей (зависимой) лишь по отношению к скважине последующих (предыдущих) очередей бурения. Наличие зависимости между скважинами одной и той же очереди бурения - признак ошибки в проекте работ, ибо в данном случае все скважины могут быть только независимыми друг от друга.

Использование схемы соподчиненности скважин дает принципиальную возможность сокращения сроков разведки (и ее стоимости) за счет максимизации числа одновременно работающих на площади бурстанков. Так, из схемы рис. 1, б следует, что если исходные представления о площади, положенные в основу проекта, окажутся верными, то поиски и разведку месторождения можно осуществить за четыре шага, если на 1-м шаге будет работать один бурстанок (скв. 1), на 2-м - три (скв. 2, 3, 4), на 3-м - четыре (скв. 5, 6, 7, 10) и на 4-м - три бурстанка (скв. 8, 9, 11). Если на каком-либо шаге представления о строении и нефтегазоносности площади изменятся, то проект должен быть скорректирован и дальнейшие работы будут проводиться, разумеется, по новой схеме соподчиненности скважин. Но в любом случае максимизация числа бурстанков в условиях строгого соблюдения очередности заложения скважин полностью исключает возможность возрастания риска появления геологически неудачных и лишних скважин сравнительно с разбуриванием данной площади одним бурстанком, когда этот риск минимален.

Схема соподчиненности скважин позволяет оценить минимальную проектную продолжительность работ при условии максимизации числа бурстанков на каждом шаге разведки месторождения. Однако как изменится длительность работ и каков должен быть порядок забуривания скважин, если на каком-то шаге завоз на площадь новых бурстанков почему-либо невозможен или нежелателен? Для решения этого вопроса перейдем к третьему этапу расчета темпов разбуривания площади.

Как отмечалось, успех скв. 1 предопределяет необходимость бурения скв. 2, 3, 4 (рис 1, б). На какую из них должен быть перемещен бурстанок со скв. 1, если, например, на 2-м шаге на площадь не завезены два новых бурстанка? Все три скважины одинаково необходимы, но не равнозначны по перспективам расширения фронта бурения на площади: успех скв. 2 или скв. 3 предопределяет бурение скв. 5, 6, 7, а успех скв. 4 - четырех скважин (5, 6, 7, 10). Поэтому бурстанок со скв. 1 следует перевезти именно на скв. 4. Если после бурения скв. 4 ограничения на завоз новых бурстанков будут сняты, то последующий (и предыдущий) ход работ можно, основываясь на схеме рис. 1, б, представить вариантом А (таблица). Данные таблицы определяют ход работ для двух крайних случаев: когда на каждом данном шаге бурения результаты по всем скважинам положительны и когда они соответственно отрицательны (В графе 5 указаны скважины, которые следует бурить, если отрицательные итоги данного шага не меняют представления о строении площади.). Все другие случаи будут занимать промежуточное положение. Для контроля правильности составления таблицы следует учитывать, что, начиная со второй строки, сумма скважин в графах 3 и 5 равна числу скважин в графе 4 предыдущей строки.

Расчет показывает, что в варианте А при благоприятном ходе работ и в случае завоза на площадь после 2-го шага еще двух бурстанков общая проектная продолжительность работ составит пять шагов бурения. При неблагоприятном ходе - число шагов может быть таким же или меньшим. Если же после 2-го шага на площади будут работать не три, а скажем, два бурстанка, то, согласно аналогичным расчетам, общая длительность работ возрастет до семи шагов бурения при благоприятном ходе и настолько же или меньше при неблагоприятном ходе работ (см. таблицу, вариант Б). Но те же самые поисково-разведочные работы могут быть закончены, как отмечалось, за четыре шага, причем без повышения риска бурения лишних скважин, если, согласно схеме рис. 1, б, на 2-м шаге будут работать три, на 3-м - четыре и на 4-м - три бурстанка. Таким образом, изложенный подход позволяет уже на стадии проектирования работ рассчитать максимальные темпы разведки месторождения, а следовательно, ее минимальную продолжительность и оценить удлинение сроков работ (которое к тому же удорожит их) в случае неоптимальности числа бурстанков, работающих на каждом шаге разведки. Возможные в ходе работ изменения представлений о строении и нефтегазоносности разбуриваемой площади не меняют существа дела, ибо они влекут корректировку проектной сети разведочных скважин и очередности их забуривания, что всякий раз создает основу для проведения новых расчетов по максимизации темпов разбуривания месторождения, не сопровождающейся возрастанием риска бурения геологически лишних скважин.

В заключение следует подчеркнуть, что в ряде случаев ускорение разведки месторождения за счет минимизации количества ее шагов не обязательно требует максимизации числа бурстанков на каждом шаге, что видно из следующего примера (рис. 2).

После открытия трех залежей поисковой скв. 1 на южном своде антиклинальной складки, подготовленной сейсморазведкой MOB, ожидали, что продуктивные поля каждой залежи охватят всю площадь складки. На пробуренной на северном своде поисковой скв. 2 установлена в том же интервале глубин продуктивность стратиграфически иных пластов. Сужение контуров продуктивности и уменьшение оценки запасов C₁+C₂ потребовали пересмотра первоначального (по данным скв. 1) проекта разведки. Новым проектом на южном своде намечена разведка по крестовой системе, на северном (с несколько большими запасами С₁ + С₂) - по диагональной системе (рис. 2, а). Не затрагивая вопрос о том, хороша или нет выбранная методика работ, отметим, что, как видно из схемы соподчиненности скважин (рис. 2, б), для максимизации темпов разведки, намеченной в соответствии с выбранной методикой работ, начинать ее следует одновременным бурением четырех скважин II очереди (скв. 3, 4, 5, 6). Для этого с учетом наличия на площади одного бурстанка, освобождающегося после бурения скв. 2, необходим завоз на площадь еще трех бурстанков. Однако потом, при одновременном бурении лишь трех скважин III очереди (скв. 7, 8, 9), один бур-станок оказывается лишним, ибо, как следует из схемы (см. рис. 2, б), использовать его для бурения одной из скважин IV очереди (скв. 10, 11) нельзя до получения результатов по скв. 8, 9.

В связи с изложенным, ход работ в варианте В (см. таблицу), предусматривающем на 3-м шаге разбуривания площади завоз трех бурстанков, а на следующем 4-м шаге - вывоз с площади одного бурстанка, нерационален, хотя количество шагов разведки (с 3-го по 5-й шаг) минимально. На 3-м шаге лучше завести на площадь лишь два бурстанка, сдвинув бурение скв. 6 (или скв. 5) с 3-го шага на 4-й и соответственно бурение скв. 7 с 4-го шага на 5-й. В этом случае (см. таблицу, вариант Г), улучшается использование завезенных на площадь бурстанков, уменьшается их потребное число и в то же время сохраняются предпосылки для завершения разведки за минимально возможное число шагов, или за минимально возможные сроки (применительно к выбранной методике поисков и разведки).

Описанный прием - сдвиг времени заложения отдельных скважин на более поздние шаги разбуривания, не влекущий увеличения общего числа шагов, - может быть особенно полезен при разведке крупных или сложных месторождений, когда осуществляется многошаговый процесс бурения многих скважин. В этих случаях расчетное число используемых бурстанков может пилообразно колебаться от шага к шагу, и применение указанного приема позволит существенно скорректировать и улучшить динамику разбуривания месторождения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Соколов В.Я. Опыт решения геологических задач при поисково-разведочных работах на нефть и газ в Восточной Туркмении. - Обзор ВНИИОЭНГ. Сер. Нефтегаз. геол. и гео-физ. М, 1971, с. 1 - 105.

2. Халимов Э.М., Егоров Р.А. Экономическая эффективность геологоразведочных работ и фактор времени. - Геология нефти и газа, 1983, № 3, с. 1 - 11.

Таблица

Варианты разбуривания площадей

Шаг разведки	Число бурстанков при положительных итогах предыдущего шага	Номер скважин
		бурящихся на данном шаге разведки при положительных итогах предыдущего шага	подлежащих бурению на последующих шагах
			при положительных итогах данногошага¹	при отрицательных итогах данного шага¹
1	2	3	4	5
Вариант А (см. рис. 1)
1	1	1	2, 3, 4
2	1	4	2, 3, 5, 6, 7, 10	2, 3
3	3	2, 3, 10	5, 6, 7, 11	5, 6, 7
4	3	5, 6, 7	8, 9, 11	11
5	3	8, 9, 11	-	--
Вариант Б (см. рис. 1)
1	1	1	2,3,4	-
2	1	4	2,3,5,6, 7, 10	2, 3
3	2	2, 3	5, 6, 7, 10	5, 6, 7, 10
4	2	7, 10	5, 6, 9, 11	5, 6
5	2	5, 6	8, 9, 11	9, 11
6	2	9, 11	8	8
7	1	8	-	-
Вариант В (см. рис. 2)
1	Открытие месторождения скв. 1
2	1	2	3,4,5,6,7,8,9, 10, 11	3, 5, 6, 7
3	4	3, 4, 5, 6	7,8,9, 10, 11	7,8,9, 10, 11
4	3	7, 8, 9	10, 11	10, 11
5	2	10, 11	-	-
Вариант Г (см. рис. 2)
1	Открытие месторождения скв. 1
2	1	2	3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11	3, 5, 6, 7
3	3	3, 4, 5	6, 7, 8, 9, 10, 11	6, 7, 8, 9, 10, 11
4	3	6, 8, 9	7, 10, 11	7, 10, 11
5	3	7, 10, 11	-	-

¹ Выделены скважины, которые могут буриться на следующем шаге.

Рис. 1. Случай разведки, при которой минимизация числа ее шагов требует максимизации числа бурстанков на каждом шаге.

а - план расположения скважин: б - схема соподчинения скважин. 1 - сейсмоизогипсы, м; 2 - пункт заложения скважины: 3 - область возможного заложения скважины; 4 - предполагаемый контур продуктивности; 5 - номер скважины; 6 - очередь бурения; 7 - зависимость скважин

Рис. 2. Случай разведки, при которой минимизация числа ее шагов не требует максимизации числа бурстанков на каждом шаге.

а - план расположения скважин; б - схема соподчинения скважин. Усл. обозн. см. на рис. 1