|
УДК 553.98:550.832 |
Состояние и задачи геофизических методов исследования геологоразведочных скважин на нефть и газ
П.А. БРОДСКИЙ, Д.Г. БАЙКОВ. Г.Г. ЯЦЕНКО (НПО Союзпромгеофизика)
В последние годы роль и значение ГИС при поисках, разведке и разработке месторождений полезных ископаемых, круг решаемых задач, их техническая оснащенность и эффективность существенно возросли.
При подсчете запасов нефти и газа главенствующая роль в определении основных подсчетных параметров прочно перешла к ГИС. Так, в XI пятилетке при рассмотрении в ГКЗ СССР коэффициенты пористости приняты по данным ГИС для 75 % месторождений, что в 2,4 раза выше, чем в IX пятилетке. Коэффициенты нефтегазонасыщенности приняты по данным ГИС для 90 % месторождений, а положения контактов - для 60 % месторождений, что в 1,5 раза выше, чем в IX пятилетке. Эффективные толщины выделены по данным ГИС на всех месторождениях, разведанных организациями Мингео.
Существенно повысились качество и достоверность определения по данным ГИС подсчетных параметров, о чем свидетельствует увеличение почти вдвое доли месторождений, подсчетные параметры по которым приняты без изменения, и относительное уменьшение числа месторождений, по которым отдельные параметры приняты условно. Для большинства месторождений-гигантов подсчетные параметры приняты по ГИС в авторском исполнении.
Повышение качества подготовки запасов нефти и газа в последнее десятилетие произошло при неуклонно снижающихся объемах отбора керна и количества объектов испытания в колонне на единицу проходки, что дает значительный экономический эффект.
Это стало возможным прежде всего благодаря созданию и внедрению комплекса новых методов и аппаратуры ГИС, предназначенных для количественных определений коллекторских характеристик пласта (АК, ГГК, НК, ИННК), разработке и внедрению прямых методов ГИС (ОПК, ГДК, СКО), новых методик ГИС и широкому внедрению метрологических средств, петрофизическому обеспечению ГИС, обработке материалов ГИС на ЭВМ.
Однако следует сказать, что коренное перевооружение службы ГИС новыми техническими средствами по существу еще только начинается. Это объясняется, с одной стороны, объективными трудностями получения в требуемых количествах возимых средств вычислительной техники и периферийных устройств, необходимых для создания компьютизированных геофизических информационно-измерительных систем, с другой стороны - недостаточной целенаправленностью и концентрацией НИР и ОКР в этих важных направлениях.
Именно XII пятилетка должна стать пятилеткой перехода ГИС на технику нового поколения, на новые технологии производства работ и обработки получаемых данных, с тем чтобы обеспечить их полное и повсеместное применение в XIII пятилетке.
Сейчас в завершающей стадии находится ряд разработок, определяющих пути и средства этого технического перевооружения. Создаются специализированные средства вычислительной техники и на их основе аппаратурные комплексы, позволяющие изменить технологию регистрации и обработки данных ГИС. Начат серийный выпуск специализированного вычислительного комплекса для предприятий ГИС - ВК ГИС СМ на базе ЭВМ СМ-1420 и набора специализированных периферийных устройств. Завершена разработка и передан в серийное производство современный аппаратурный комплекс ГИС «Скважина-2», включающий программно-управляемую каротажную лабораторию, и набор термобаростойкой аппаратуры (до 200 °С и 100 МПа), Программно-управляемая лаборатория включает специализированный бортовой управляющий вычислительный комплекс, конфигурация которого ориентирована на использование распространенного системного математического обеспечения «РАФОС». Начато серийное производство аппаратурного комплекса «Опробование», включающего приборы для опробования пластов и гидродинамического каротажа и наземную экспресс-лабораторию. Это позволит обеспечить широкое применение эффективного метода гидродинамического каротажа.
Однако на ближайшее время и на перспективу до 2000 г. перед методами ГИС выдвигаются новые сложные задачи, требующие значительного усиления исследований и разработок по ряду важнейших направлений.
Для XII пятилетки и на последующую перспективу характерно значительное усложнение геолого-технических условий поисков и разведки. Доля сложных коллекторов нефти и газа, вовлекаемых в разведку, возрастает в 2-3 раза. Уменьшатся средние размеры объектов разведки и возрастут их число и объем работ по подсчету запасов. Увеличатся средние и максимальные глубины, скорости проходки скважин на все виды полезных ископаемых, уменьшатся диаметры. В связи с внедрением третичных методов освоения залежей нефти усилятся требования к детальности изучения строения месторождений для определения промышленных кондиций и рентабельности разработки. В этих условиях повышение роли и эффективности геофизических, геохимических и других методов исследований в скважинах станет одним из важнейших путей роста эффективности поисково-разведочных работ и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.
Для эффективного выделения и оценки коллекторов нефти и газа, определения их подсчетных параметров в сложно построенных объектах (низкопоровых, трещинных, глинистых, тонкопереслаивающихся, неоднородных и других сложных коллекторах, объектах со смешанным насыщением, высоким содержанием связанной воды) потребуются повышение методического уровня ГИС, совершенствование комплексов, методик, метрологического и петрофизического обеспечения ГИС.
Для количественных определений необходимо усовершенствовать характеристики зондовых установок основных методов ГИС (различных модификаций электрического, электромагнитного, акустического, нейтронного, плотностного каротажа), создать стабильную аппаратуру этих методов для различных условий с должным теоретическим и методическим обеспечением.
Следует совершенствовать и внедрять в нужном объеме гидродинамические и другие прямые методы ГИС, развивать комплексирование их с другими методами, в том числе при совместных воздействиях.
Необходимо внедрить систему метрологического обеспечения ГИС, оснастить метрологическими средствами геофизические партии и отряды, поверочные пункты, экспедиционные ремонтно-метрологические лаборатории, региональные и отраслевые метрологические полигоны со скважинами-эталонами, что обеспечит единство и надежность количественных измерений.
Создание сложной по составу электронных блоков и узлов программно-управляемой скважинной аппаратуры требует перехода на новую элементную базу и технологию производства электронных схем на основе гибридных микросборок, могущих существенно повысить надежность приборов.
В то же время решение всех задач повышения эффективности методов и аппаратуры ГИС должно быть направлено, прежде всего, на коренное улучшение основных технологических процессов геологоразведочного производства. Геофизические исследования скважин должны в ближайшее время внести серьезный, даже решающий вклад в совершенствование ряда основных технологий геологоразведки. С этой целью поставлены задачи создания новых аппаратурно-методических комплексов для исследований скважин и автоматизированных систем обработки получаемых данных.
Оптимизация разведки опоискованных залежей нефти и газа на основе оперативного текущего подсчета их запасов должна обеспечиваться с помощью разрабатываемой автоматизированной системы «Подсчет» для получения, передачи и обработки материалов геолого-геофизических исследований скважин. Она должна обеспечить высокий уровень использования первичных данных, законченность процессов обработки, контроль качества входной информации, промежуточных и окончательных результатов, автоматизированный выбор модели и алгоритма обработки.
Система предусматривает: 1) получение и контроль первичных материалов непосредственно на нефтегазовой скважине с помощью цифровых программно-управляемых каротажных станций; 2) сбор и первичную обработку материалов с помощью 30-40 экспедиционных вычислительных центров с целью подготовки оперативных заключений; 3) передачу и глубокую обработку материалов на нескольких региональных и отраслевых вычислительных центрах. Такая структура информационной сети позволит эффективно решать на различных уровнях задачи управления разведкой. Вместо оперативной оценки пластов на качественном уровне система должна обеспечивать с помощью ЭВМ количественное определение характеристик всех объектов в разрезе, что сократит возможные пропуски продуктивных пластов.
Решение этих задач создаст информационную основу для выполнения оперативного текущего подсчета запасов нефти и газа, а также обеспечит выработку управляющих решений по оптимизации разведочного процесса, дополнительному проведению комплексных наземных и скважинных геофизических работ в процессе разведки, переинтерпретации материалов сейсмо- и электроразведки с учетом данных ГИС, позволит оптимизировать размещение скважин на площади, сократить число законтурных скважин и в конечном счете обеспечить эффективное использование разведочного метража, исключающее переразведку объектов. Повысится обоснованность запасов, принимаемых на оперативный баланс, а также решений по направлениям и концентрации разведочных работ.
Оптимизация геологоразведочных работ в регионах с учетом наземных и скважинных геолого-геофизических данных и подсчет запасов нефти и газа по крупным, ответственным и уникальным объектам для представления в ГКЗ СССР должны проводиться с использованием отраслевых ВЦ. Благодаря созданию на отраслевых ВЦ банка данных по месторождениям различных типов обеспечивается возможность использования накопленного опыта для эффективного выявления и оценки вновь встреченных объектов в малоизученных районах страны.
Реализация системы «Подсчет», намечаемая в отдельных регионах уже в XII пятилетке, должна дать значительный экономический эффект за счет сокращения числа бурящихся разведочных скважин, пропусков продуктивных пластов и более точного определения их подсчетных параметров.
Оптимизация проводки и исследования поисково-разведочных скважин на нефть и газ должна обеспечиваться с помощью аппаратурно-методического компьютизированного комплекса «Разрез» для комплексных исследований скважин.
Анализ ряда разрабатываемых программно-управляемых лабораторий для различных видов исследований скважин (каротажной, газокаротажной, геолого-технологического контроля и других) показал необходимость создания их на базе единого управляющего вычислительного комплекса, включающего центральный процессор, дисплей, плоттер, НМЛ или НМД.
Рассмотрение решаемых задач, функций, состава и загрузки оборудования и кадров позволило сделать вывод о целесообразности разработки единой комплексной программно-управляемой многоцелевой лаборатории для геофизических, геохимических, гидродинамических, геолого-технологических исследований в процессе бурения и оптимизации бурового процесса. Такую лабораторию необходимо перевозить и монтировать в составе бурового оборудования совместно со стационарным каротажным подъемником. Этот комплекс должен обслуживать персонал отряда (бригады) по геофизическим, геохимическим и другим видам исследований скважин, подготовленный для расширения зон обслуживания и работающий в режиме работы буровой бригады (в перспективе - на единый наряд). В период бурения персонал бригады по исследованиям выполняет геолого-технологические, геохимические исследования и работы на ЭВМ для оптимизации бурения, в период каротажа - геофизические, при испытании - геофизические и гидродинамические исследования. Такая технология работ дает существенные методические преимущества: обеспечиваются необходимые своевременность и оперативность ГИС, получение информации для управления процессом бурения, комплексная обработка всей геолого-геофизической информации. При работах в труднодоступных районах резко сокращаются организационные простои, как буровиков, так и геофизиков. Создаются реальные организационно-технические предпосылки для внедрения методов и средств оптимизации бурения с применением ЭВМ. Новая технология обеспечивает проведение ГИС в процессе бурения с зондовыми установками, вмонтированными в компоновку бурового инструмента, и передачу получаемой информации по беспроводному каналу связи. Это позволит ускорить поступление оперативной информации о разрезе, оптимизировать испытательные и противовыбросовые операции в процессе бурения, получить данные «временных» замеров для изучения процессов, протекающих в зоне проникновения.
Принятые в большинстве районов нашей страны рецептуры промывочных жидкостей не позволяют из-за большого содержания песка использовать гидравлический канал передачи забойной информации. Поэтому особое внимание должно быть обращено на совершенствование гальванического канала связи, повышение его помехоустойчивости и глубинности.
Разработка комплекса «Разрез» на базе научного и конструкторского задела, созданного организациями Миннефтепрома, Мингео, Минприбора, должна быть выполнена в XII пятилетке. Его внедрение коренным образом изменит технологию и организацию работ по исследованиям скважин и даст значительный экономический эффект.
Оптимизация технологии испытания разведочных скважин должна осуществляться на основе создания аппаратурно-методического комплекса «Объект», который включает технические, методические и программные средства для геофизических исследований при испытаниях скважин. Он обеспечивает привязку интервалов перфорации и интенсификации пластов к разрезу, предварительные, сопутствующие и заключительные геофизические исследования при испытании, существенно повышая их информативность и результативность. Создание комплекса базируется на ряде работ, выполненных организациями Миннефтепрома и Мингео, и может быть обеспечено в XII пятилетке.
Эффективное использование ГИС для совершенствования основных технологических процессов геологоразведки определяет крупные комплексные задачи НИР и ОКР по аппаратурному и программному обеспечению ГИС.
В то же время следует обратить особое внимание на развитие петрофизического обеспечения ГИС. В последние годы объемы, уровень и аппаратурная вооруженность этих работ были явно недостаточны, что сдерживало возможности изучения сложных коллекторов, развития новых методов ГИС, выдвижения перед ними и решения актуальных геологических задач.
Принципиальное значение имеет постановка перед геофизическими исследованиями нефтегазовых скважин двух новых задач: определения потенциальной продуктивности объектов и коэффициентов извлечения нефти.
Теоретические и методические основы для определения проницаемости пород по данным ГИС закладывались в течение ряда лет. Созданы методы прямого изучения проницаемости (ГДК). Необходимо обосновать и разработать для различных типов отложений принципы и методики комплексного использования материалов ГИС для определения состава притока, потенциальных коэффициентов продуктивности и потенциальных дебитов объектов. Решение этих задач должно стать одной из основных целей комплексной оперативной и сводной интерпретации материалов ГИС, составной частью заключений по скважинам, разделом геофизической части отчетов по подсчетам запасов. Это позволит правильно подойти к методике заканчивания скважин и интенсификации притоков, оценивать достоверность результатов испытаний в колонне, а в дальнейшем - существенно их сократить. Повысится обоснованность определения промышленных кондиций, а также использования материалов ГИС для проектирования вариантов разработки месторождений нефти и газа.
Развитие методов ГИС для изучения прискважинной зоны должно быть направлено на детальное определение ее фильтрационных характеристик и коэффициента вытеснения нефти в промытой зоне. В комплексе с детальной промысловой сейсморазведкой, межскважинными исследованиями, индикаторными методами ГИС это откроет возможность обоснованного определения коэффициента извлечения нефти и использования данных ГИС для оценки уже извлекаемых запасов нефти.
Для решения указанных проблем потребуются создание специальных установок по изучению физикохимии коллекторов и флюидов в пластовых условиях, разработка новых методов, комплексов и аппаратуры ГИС. Безусловно, эти проблемы крайне трудоемки и сложны и будут объектом углубленных исследований в течение как XII пятилетки, так и последующих лет. Важность и сложность решения новых задач, по нашему мнению, пока еще недооцениваются.
Особенностями реализации поставленных выше задач явятся необходимость тесной увязки их с требованиями противозатратного механизма в геологоразведке, новыми формами организации труда в современных условиях, а также необходимость глубокого экономического анализа и обоснования научных и инженерных решений.
Актуальность и народнохозяйственная значимость этих работ потребует их ускоренного проведения, максимальной кооперации сил различных ведомств с использованием всех возможностей вновь созданного МНТК «Геос».