министерство образования и науки российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» Геолого-географический факультет В. В. ПоПоВ, Э. С. СианиСян ГЕоЛоГо-ТЕХноЛоГиЧЕСКиЕ иССЛЕДоВания В нЕФТЕГаЗоВЫХ СКВаЖинаХ Допущено Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки магистров 131000 «Нефтегазовое дело», по представлению Ученого совета ФГОУ ВПО «Южный Федеральный университет» ростов-на-дону издательство Южного федерального университета 2011 удк 550.832.9 (. <...> Геологотехнологические исследования (Гти) включают измерения технологических параметров процесса бурения: скорость проходки, нагрузку на забой, скорость вращения ротора, давление в манифольде, параметры промывочной жидкости, а также экспрессные анализы керна пород и шлама. особое место занимает изучение газоносности разреза скважины. <...> Геолого- технологические исследования объединили механический каротаж, регистрацию технологических параметров бурения, экспрессные геологические исследования кернов и шлама, а также газовый каротаж. <...> Газовый каротаж в сШа применяет ся с 1938 г. (и. <...> Юровский, Л. а. алкин и др.), а позже – автоматические газокаротажные станции аГкс-55/59, оснащенные хроматографами и термовакуумными дегазаторами. с начала 1960-х гг., газовый каротаж применяется для изучения газоносности пород на каменноугольных месторождениях. <...> Газ рассматривался как опасный фактор, обусловливающий взрывы газовоздушной смеси и выбросы в горных выработках. был предложен ряд методик, включающих газовый каротаж, в частности комплексная методика мГри (Г. д. <...> Лукьянова на базе газокаротажрасхода, давления, плотности, уровня и мине рализации бурового раствора, скорости бурения и веса инструмента <...>
Геолого-технологические_исследования_в_нефтегазовых_скважинах.pdf
удк 550.832.9 (.92)
ббк 33.133
П 58
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Южного федерального университета
Рецензенты:
проф. каф. промысловой геологии нефти и газа Российского государственного
университета нефти и газа им. И. М. Губкина, д-р геол.-мин. наук,
заслуженный геолог РФ, лауреат премии Правительства РФ в области
науки и техники В. П. Филиппов;
проф., зав. каф. бурения нефтегазовых скважин и геофизики ЮжноРоссийского
государственного технического университета,
д-р тех. наук А. Я. Третьяк
Учебное пособие подготовлено и издано в рамках национального проекта
«Образование» по «Программе развития федерального государственного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
“Южный федеральный университет” на 2007–2010 гг.»
Попов В. В., Сианисян Э. С.
П 58
Геолого-технологические исследования в нефтегазовых скважинах:
учебное пособие. – ростов н/д: изд-во ЮФу, 2011. – 344 с.
ISBN 978-5-9275-0811-2
Пособие посвящено одному из новых быстроразвивающихся направлений
геофизических исследований скважин в процессе бурения. Геологотехнологические
исследования (Гти) включают измерения технологических
параметров процесса бурения: скорость проходки, нагрузку на забой, скорость
вращения ротора, давление в манифольде, параметры промывочной
жидкости, а также экспрессные анализы керна пород и шлама. особое место
занимает изучение газоносности разреза скважины. Гти позволяют оперативно
решать задачи по контролю и оптимизации процесса бурения, прогнозу
предаварийных ситуаций, предупреждать непроизвольные выбросы газа,
строить литологический разрез, выявлять пласты-коллекторы и оценивать
их промышленную значимость.
Пособие предназначено для студентов и преподавателей геофизической,
геологической и буровой специальностей, связанных с поиском, разведкой и
эксплуатацией месторождений нефти и газа.
ISBN 978-5-9275-0811-2
УДК 550.832.9 (.92)
ББК 33.133
© Попов в. в., саинисян Э. с., 2011
© издательство Южного федерального
университета, 2011
© оформление. макет. издательство
Южного федерального университета, 2011
Стр.2
СоДЕРЖаниЕ
Введение ..................................................... 4
1. ЦЕЛЬ, ЗаДаЧи и КоМПЛЕКСЫ МЕТоДоВ ГЕоЛоГоТЕХноЛоГиЧЕСКиХ
иССЛЕДоВаниЙ ......................... 8
1.1. задачи геолого-технологических исследований .................. 8
1.2. классификация глубоких скважин ........................... 10
1.3. конструкции глубоких скважин ............................. 14
1.4. комплексы методов Гти на скважинах разного типа . . . . . . . . . . . . 17
2. ТЕХниКа и ТЕХноЛоГия БУРЕния ГЛУБоКиХ СКВаЖин . . 26
2.1. техника глубокого бурения ................................. 26
2.2. Промывочная жидкость .................................... 40
2.3. технология проходки глубоких скважин ...................... 41
2.4. режимы бурения .......................................... 46
2.5. контроль за параметрами режима бурения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3. ТЕХниЧЕСКиЕ СРЕДСТВа ДЛя ГЕоЛоГо-ТЕХноЛоГиЧЕСКиХ
иССЛЕДоВаниЙ ............................................ 59
3.1. компьютеризированные станции Гти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.2. автоматизированный аппаратурно-методический комплекс
для геолого-технологических исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3. оборудование общего назначения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.4. Геологическая станция для экспрессных геологических
и петрофизических исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.5. установка станции Гти и монтаж датчиков на буровой . . . . . . . . . . 69
3.6. особенности Гти на морских установках ...................... 71
4. ТЕХноЛоГиЧЕСКиЕ ДаТЧиКи ............................. 79
4.1. датчики, входящие в комплект буровой установки, ............. 79
4.2. датчики, входящие в комплект станции Гти . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3. датчики для автоматического измерения технологических
параметров (станции «разрез-2» и «сириус») . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.4. датчики для измерения параметров бурового раствора . . . . . . . . . . 91
4.5. измерение свойств бурового раствора на входе и выходе
из скважины ............................................. 98
4.6. датчики виброакустического каротажа (вак) . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5. аППаРаТУРа и оБоРУДоВаниЕ ДЛя оПЕРаТиВнЫХ
ГЕоЛоГиЧЕСКиХ иССЛЕДоВаниЙ КЕРна и ШЛаМа ПоРоД . 110
5.1. аппаратурно-методические ком плексы для оперативных
геологических исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.2. аппаратура для экспрессных геологических исследований . . . . . . 111
341
Стр.341
Геолого-технологические исследования в нефтегазовых скважинах (ГТИ)
5.3. аппаратура для капельно-хроматографического люминесцентнобитуминологического
анализа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.4. оборудование для подготовки проб .......................... 126
6. аППаРаТУРа и оБоРУДоВаниЕ ДЛя иССЛЕДоВаниЙ
ГаЗоноСноСТи ............................................. 130
6.1. комплекс аппаратуры и оборудования для отбора и анализа газовых
проб из бурового раствора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.2. дегазаторы и система транспортировки газовоздушной смеси .... 131
6.3. Газоаналитическая аппаратура станций Гти . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.4. Экспресс-хроматограф «рубин» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.5. Полевой экспресс–хроматограф ГХ-П001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.6. усовершенствованный хроматограф ГХ-П001м ............... 152
6.7. Хроматографы серии ICSH ................................. 159
6.8. Газоанализатор аГат-4и. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
6.9. Газоанализаторы «астра» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
6.9. масс-спектрометры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.10. времяпролетный масс-спектрометр ЭмГ-20-7 . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.11. Физические методы анализа углеводородов в пластовом флюиде 180
7. МЕТоДиКа ГЕоЛоГо-ТЕХноЛоГиЧЕСКиХ иССЛЕДоВаниЙ . 190
7.1. технология геолого-технологических исследований на буровой . . 190
7.2. технология проведения оперативных геологических
исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
7.3. Геолого-технологические исследования горизонтальных
скважин ................................................ 196
7.4. метод обращенного вертикального сейсмопрофилирования (овсП) . .201
8. КоМПЬюТЕРиЗиРоВаннЫЙ аППаРаТУРно- ПРоГРаММнЫЙ
КоМПЛЕКС СТанЦии ГТи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
8.1. система сбора, обработки и отображения информации на буровой 203
8.2. система сбора геолого-технологической информации ........... 205
8.3. устройство сбора геологической информации . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.4. система обработки и интерпретации геолого-технологической
информации WellBase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
9. РЕШЕниЕ ГЕоЛоГиЧЕСКиХ и ТЕХноЛоГиЧЕСКиХ ЗаДаЧ
МЕТоДаМи ГТи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
9.1. Литологическое расчленение и выделение нефтегазоносных
пластов в разрезах скважин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2. обработка материалов Гти и интерпретационные модели . . . . . . . 228
342
Стр.342
Геолого-технологические исследования в нефтегазовых скважинах (ГТИ)
9.3. оценка фильтрационно-емкостных свойств образцов
горных пород . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
9.4. определение удельной энергоемкости горных пород
по данным Гти (энергокаротаж) ............................ 234
9.5. определение пористости песчано-глинистого разреза
по механическому каротажу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
9.6. определение поровых давлений в процессе бурения ............ 240
9.7. технология оценки нефтегазоносности разреза и оптимизации
проводки скважины в процессе бурения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
9.8. интерпретация данных газового каротажа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.9. Экстракционно-дистилляционный метод (Эдм) исследования
нефтенасыщенности горных пород по буровому шламу . . . . . . . . . 257
9.10 . оптимизация нагрузок на долото при бурении забойными
двигателями ............................................ 262
9.11 . Прогноз горно-геологических условий разработки угольных
и газоугольных месторождений по данным Гти . . . . . . . . . . . . . . . 267
9.12 . закономерности изменения во времени физических свойств
пород после подъема образцов на поверхность ................. 279
9.13 . Фотогеологическая документация керна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
10. ЭФФЕКТиВноСТЬ ГЕоЛоГо-ТЕХноЛоГиЧЕСКиХ
иССЛЕДоВаниЙ ПРи СТРоиТЕЛЬСТВЕ СКВаЖин . . . . . . . . . 292
10.1. анализ систем газового каротажа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
10.2. контроль качества геолого-технологических исследований . . . . 302
10.3. контроль качества бурения и служба супервайзера ............ 308
10.4. достижения службы Гти ................................. 315
10.5. организация геолого-технологических исследований .......... 321
10.6. дальнейшее развитие информационной базы Гти . . . . . . . . . . . . 325
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
использованная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
список используемых сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
343
Стр.343