Обработка данных инклинометрии.

Данные инклинометрии могут обрабатываться различными методами, неравноценными с точки зрения математики, по точности результатов. В связи с этим ряд методов был опробован на модельных скважинах для оценки величины расхождений в результатах и выбора наилучшего. Учитывая необходимость работы программы в режиме реального времени, было решено использовать методы позволяющие обходится без использования большого объема памяти и сложных вычислений, что вполне допустимо, учитывая относительно малый шаг по глубине, с которым проводятся инклинометрические измерения. Данные методы позволяют для каждого интервала, соответствующего участку ствола скважины между двумя замерами, найти приращения по трем координатным осям X,Y,Z используя длину интервала и значения азимута и зенитных углов на концах интервала. Суммируя эти приращения и зная координаты точки привязки (для устья скважины (0,0,0), азимут= азимут1, зенит=0) можно определить текущее положение забоя и траекторию скважины.

Ниже приведены описания опробованных методов: (ось X на восток, ось Y на север, ось Z вниз)

Метод усреднения углов - исследуемый участок ствола скважины между двумя точками замера представляется отрезком прямой, причем зенитный угол и азимут на протяжении участка интерполяции принимаются равными средним арифметическим соответствующих углов замеренных на концах интервала. Приращения координат:

Dx = Dl* sin()*cos( ), Dy = Dl* sin( )*sin( ),

(азимут с учетом перехода через нуль)

Dz = Dl*cos( )

Балансный тангенциальный метод - исследуемый участок ствола скважины между двумя точками замера разбивается на два участка одинаковой длины: верхний и нижний. Каждый участок интерполируется отрезком прямой, причем зенитный угол и азимут прямой, интерполирующей верхний участок, принимаются равными соответствующим углам в верхней точке замера, а зенитный угол и азимут прямой, интерполирующей нижний участок, принимаются равными соответствующим углам в нижней точке замера. Приращения координат:

Dx = ,

Dy = ,

Dz = .

Метод кольцевых дуг - исследуемый участок ствола скважины между двумя точками замера представляется как дуга окружности. Каждая дуга лежит на наклонной плоскости, положение которой определяется по известным зенитным углам и азимутам в точках замера. Дуги проводятся таким образом, чтобы касательные вектора в точках замера были касательными к проводимым дугам. Радиус дуги определяется из условия, что длина дуги должна быть такой же, как измеренное по стволу скважины расстояние между точками замера.

Метод, основанный на предположении о линейном изменении параметров (метод трапеций) - предполагается, что на исследуемом участке траектории ствола скважины азимут и зенитный угол изменяются линейно:

, где , , где ,

тогда приращения координат:

Dx =

Dy = Dz =

Для проверки и сравнения этих методов они были опробованы на модельных скважинах. Траектория скважины задавалась параметрическими уравнениями вида: x = x(t), y = y(t), z = z(t). Касательный вектор к траектории скважины в точке соответствующей параметру t = t0 – (x¢(t0),y¢(t0), z¢(t0)). Зная его можно найти значения азимута и зенита в данной точке.

для 1й четверти (для остальных аналогично) Азимут=arcsin( )  
 
 


Зенит=arctg( )

Глубина по стволу l, соответствующая параметру t=t0: l= ,

(константа интегрирования находится из условия l=0 при t=начальному значению). Найденные таким образом тройки значений Глубина, Азимут, Зенит – использовались в качестве исходных данных для проверяемых методов, результаты, работы которых сравнивались со значениями полученными из уравнения траектории скважины.

Ниже указаны три наиболее характерные модели и результаты, полученные на них.

№ Уравнения Глубина по стволу
1. . x = 5*t y = 5*t z =
2. x = axt2+bxt+cx   y = ayt2+byt+cy   z = azt2+bzt+cz c=4(ax2+ay2+az2), b=4(axbx+ayby+azbz) a=bx2+by2+bz2, R=a+bt+c2t , D=4ac-b2 ax=1,bx=6,ay=5,by=1,az=7,bz=1,cx=cy=cz=0
3. x = 5*ln(t) y = t-1 z = 25*ln(t) + const

 

По полученным результатам не удается выделить какой-либо из методов как более точный, хотя следует отметить несовершенство моделей – траектория ствола реальной скважины не является «гладкой» и имеет перегибы в разные стороны, предполагается, что положение инклинометра в какой-либо точке скважины совпадает с направлением касательного вектора в этой точке и т.д. Однако, несмотря на это был сделан вывод, что выбор метода не является существенным и решено взять за основу метод усреднения углов, рекомендованный стандартами ЕАГО.

 

Заключение

Необходимость повышения экономической эффективности (рентабельности) геологоразведочных работ, разработка труднодоступных месторождений и месторождений с трудно извлекаемыми запасами углеводородов требуют применения более эффективных технологий, новых технических средств и грамотного мониторинга на всех стадиях разработки месторождений.

Построение информационных моделей немыслимо без геофизического сопровождения процесса разработки залежей, использования контроля за процессами интенсификации режима работы скважин и месторождений.

Одной из современных технологий увеличения нефтеотдачи продуктивных пластов является разработка месторождений углеводородов наклонно-направленными, горизонтальными и разветвленно-горизонтальными скважинами.

Это потребовало создания новых технических средств и технологий бурения, освоения скважин, вскрытия пластов и эксплуатации месторождений.

Оказались ограниченными методы оптимизации процесса бурения и геофизических исследований пологих и горизонтальных скважин аппаратурой на каротажном кабеле, систем с проводными каналами связи.

Рассмотренные в работе вопросы оптимизации процесса проводки точно направленных скважин и геофизических исследований в процессе бурения бескабельными системами открывают новые перспективы повышения эффективности разведки и разработки месторождений нефти и газа.

Исследования по оценке возможностей каналов связи, накопленный опыт конструирования телеметрических систем различного назначения, позволили определить область применения канала “забой – устье”, их перспективность для решения конкретных технических и геологических задач.

Следует заметить, что некоторая ограниченность пропускной способности разработанных каналов передачи сообщений требуют их использования для передачи оперативной информации, необходимой для управления процессом бурения и прогнозирования геологического разреза с целью выделения зон аномального пластового давления, обнаружения тектонических нарушений, уверенной проводки скважины по продуктивному пласту.

Большая часть данных измерений может быть записана в память для последующего извлечения на поверхность, воспроизведения и анализа.

Достаточно заметить, что более 80 % всех нефтяных и газовых скважин в мире бурятся с горизонтальным окончанием. Выполненный нами анализ эффективности применения новой технологии дает эффект тогда, когда все этапы проводки скважины, ее освоения и эксплуатации выполняются квалифицированно совместными усилиями геологов, геофизиков, буровиков, нефтяников и технологов.

Скважинные измерительные системы с различными каналами связи уже сейчас решают широкий круг производственных задач при бурении скважин, их исследовании, и промышленной эксплуатации.

Бескабельные и комбинированные измерительные системы надо рассматривать как средство получения дополнительной, а порой и единственной информации об объекте исследований при решении конкретной геологической или технической задачи в общем комплексе геологоразведочных работ, в различных отраслях промышленности и научных исследованиях.

Инклинометрия и применение дополнительных геофизических модулей занимает одно из самых существенных положений в проводке, исследовании и документировании траекторий и геофизических параметров наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Повышение требований к точности проводки таких скважин потребовали разработки более точных систем, встраиваемых в буровой инструмент, спускаемых на бурильных трубах.

 

Литература

1. А.А. Молчанов, Г.С. Абрамов. Бескабельные системы для исследований нефтегазовых скважин (теория и практика). /Под общей редакцией А.А. Молчанова– Москва: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003.—450 с.

2.Молчанов А. А., Абрамов Г. С., Терехов Г. В. Электромагнитный канал связи «забой-устье», Наука в СПГГИ (ТУ), № 2, 1999, Санкт-Петербург.

3.Молчанов А. А., Абрамов Г. С., Сараев А. А. Телеизмерительные системы с электромагнитным каналом связи для проводки и геофизических исследований наклонно-направленных и горизонтальных скважин Западной Сибири (опыт применения и перспективы). НТВ АИС «Каротажник», №59,1999.—С.85-91.

4.Абрамов Г. С., Барычев А. В., Камнев Ю. М., Молчанов А. А., Сараев А. А., Сараев А.Н.Опыт эксплуатации и перспективы развития забойных инклинометрических систем с электромагнитным каналом связи. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», №1-2, 2001г., с.23-26.

5.Харкевич А. А. Борьба с помехами.—М.: Наука, 1965.—212 с. с ил.

6.Чупров В. П., Епишев О. Е., Якимов В. А., Камоцкий В. А., Григорьев В. М. Телесистема ЗИС-4 с беспроводным электромагнитным каналом связи. Десять лет эксплуатации.— В кн.: Состояние и перспективы использования геофизических методов для решения актуальных задач поисков, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых».—Октябрьский, 1999.—С. 362-366.