Оптимизация бурения горизонтальных скважин в динамически изменяющихся горно-геологических условиях

В данной работе решалась задача оптимизации бурения ГС в динамически изменяющихся горно-геологических условиях на активно и длительно разрабатываемом месторождении, когда ранее успешно использованный подход со временем утратил свою эффективность. Ключевыми моментами нового подхода стали оптимизация траекторий, планируемых к строительству ГС, и выбор параметров бурения на базе результатов совмещенного геомеханического и гидродинамического моделирования.

Опубликовано:

"Горизонтальные скважины 2024". Казань, 13-16 мая 2024. Сборник материалов конференции. ISBN: 978-5-9651-1492-4

Авторы:

Стародубов В.А.1, Непоп Р.К.1, Смирнов Н.Ю.1

1 ООО ПетроГМ

Резюме:

В настоящее время повышение рентабельности разработки и увеличение продукгивносги эксплуатируемых месторождений углеводородов делает актуальным для компаний операторов внедрение новых технологий, среди которых особое место занимает строительство горизонтальных скважин (Г С). ГС позволяют увеличить площадной охват разрабатываемых залежей и, как следствие, показатели добычи. Однако ввиду частичной/неравномерной выработки коллекторов появляются новые вызовы, требующие переосмысления старых подходов к бурению и разработке. Так в процессе эксплуатации рассматриваемого в статье одного из месторождений западной Сибири со временем возникли осложнения при строительстве горизонтальных скважин. Было отмечено, что ранее опробованные и успешно применяемые подходы и стратегии бурения со временем перестают работать в текущих быстро меняющихся горно-геологических условиях разработки месторождения, находящегося на поздних стадиях своего жизненного цикла. Это приводит к риску возникновения осложнений и аварий при ироительслве новых скважин, прежде всего, за счет падения пластового давления и изменения напряженно-деформированного состояния горного массива. Для минимизации этих рисков требуется разработка новых подходов и технологий бурения, применение которых должно сократить время строительства скважин, что в результате позволит повысить эффективность эксплуатации месторождения.

В данной работе решалась задача оптимизации бурения ГС в динамически изменяющихся горно-геологических условиях на активно и длительно разрабатываемом месторождении, когда ранее успешно использованный подход со временем утратил свою эффективность. Ключевыми моментами нового подхода стали оптимизация траекторий. планируемых к строительству ГС, и выбор параметров бурения на базе результатов совмещенного геомеханического и гидродинамического моделирования. В основу проведенного моделирования был положен комплексный анализ данных (среди которых в рассмотренном кейсе немаловажную роль играли данные сейсморазведки и буровая информация) с учетом динамического истощения пласта коллектора во времени до и в процессе строительства скважин. Кроме того, построенные 1D, 3D и 4D геомеханические модели месторождения учитывали влияние разработки соседних участков. Это позволило при проектировании новых скважин проводить текущую оценку (на момент их строительства) напряженно-деформированного состояния горного массива и упруго- прочностных характеристик породы во вскрываемом разрезе вдоль различных траекторий проектируемых ГС. Результатом стала оптимизация плановых траекторий (определение оптимальных направлений, азимутов и углов входа в пласт) и технологических параметров бурения с учетом пластовых давлений на момент бурения скважин при текущем сценарии разработки месторождения. Отметим, что важной частью опробованного подхода являлось сопровождение бурения в режиме реального времени, которое обеспечило проведение оперативного обновления модели и расчета устойчивости ствола скважины. Постоянный контроль параметров бурения при геомеханическом сопровождении позволял своевременно предотвращать возникновение всевозможных рисков, связанных с геологическими и технологическими условиями бурения.

Успешная реализация предложенного подхода обеспечила сокращение временных затрат на этапе планирования и уменьшение, вплоть до полного устранения, рисков геологических осложнений при бурении в условиях истощения пластов коллектора в динамически меняющихся горно-геологических условиях. Результатом стало проведение безаварийного бурения и существенное (кратное) уменьшение сроков строительства горизонтальных скважин по сравнению с ранее пробуренными.

Полный текст статьи вы можете найти здесь.
Или напишите нам, и мы расскажем вам об этой проблематике подробней.

При реализации данного проекта выполнено:

Оптимизация траекторий и конструкций скважин

По результатам Расчета Устойчивости Стенки Ствола скважины производится оптимизация конструкции и траектории скважин. Это комплексный итерационный процесс, так как изменение одного параметра требует пересмотра других.

Сопровождение бурения

Цель геомеханического сопровождения - снижение неопределенности и предотвращение возникновения геологических осложнений непосредственно в процессе строительства скважины.

Скважинное
моделирование

1D – или скважинное моделирование является базовым для геомеханического моделирования. 1D – геомеханическая модель — это численное представление Механических Свойств, Давлений и Напряжений (МСДН) горной породы вдоль траектории скважины. Такая модель должна достоверно описывать поведение горного массива с точки зрения деформаций и разрушений.

3D – геомеханическое моделирование

3D – геомеханическое моделирование позволяет полноценно учесть изменение геологического разреза по латерали и влияние тектоники. В результате моделирования определяются механические свойства, давления и напряженно-деформированное состояние в каждой точке исследуемого объема. Модель строится от дневной поверхности до горизонтов, лежащих под разрабатываемыми пластами.

4D – геомеханическое моделирование

4D – геомеханическое моделирование – это построение динамической модели - необходимые параметры моделируются не только по объему горного массива, но и во времени.