Розв’язання геолого-технологічних задач за даними інклінометрії та сейсмоакустичних досліджень в процесі буріння свердловин

Ключові слова: вертикальне сейсмічне профілювання в процесі буріння, віброакустичний каротаж, спектральні характеристики коливань, телеметричні системи, геолого-технологічні вимірювання, інклінометрія.

Аннотация

Бугрий В. Г. Решение геолого-технологических задач по данным инклинометрии и сейсмоакустических исследований в процессе бурения скважин. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.22 - геофизика. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2010.

Современное бурение на нефть и газ представляют собой технологически сложный и экономически важный процесс. Поэтому при проведении поисково-разведочных работ стоит задача повышения детальности и эффективности комплекса наземных и скважинных геофизических исследований. Одним из путей решения данной проблемы является внедрение в практику геологоразведочных работ современных технологий получения оперативной геолого-геофизической и технологической информации о геологическом строении разреза скважины и околоскважинного пространства непосредственно при проводке скважины.

Для решения этой задачи в диссертационной работе рассмотрена возможность использования сейсмических методов (вертикального сейсмического профилирования ВСП ПБ и виброакустического каротажа ВАК) в процессе бурения. На основе анализа истории развития и современного состояния геолого-технологических и сейсмических методов в процессе проходки нефтегазовой скважины выдвинута идея о совместном использовании данных инклинометрии и сейсмоакустических методов.

Рассмотрены особенности использования бурового инструмента в качестве источника упругих колебаний. Проанализированы основные факторы, которые определяют характеристики виброакустического сигнала долота - тип горной породы, геометрия забоя скважины, неравномерный характер разрушения породы, параметры бурового инструмента (тип долота, колонны бурильных труб), технологические параметры бурения (частота вращения бурового инструмента, нагрузка на долото, физические особенности промывочной жидкости). Основные причины возникновения колебаний в системе “долотогорная порода” систематизированы и классифицированы по их частотному диапазону. Приведена существующая классификация вибраций по частоте, согласно которой выделяются 4 группы колебаний бурового инструмента - инфракрасный диапазон (f < 5 Гц), низкочастотный (f = 550 Гц), колебания среднечастотного (f = 50500 Гц) и високочастотного диапазона (с частотой выше 500 Гц). На основе данных о существующих системах сейсмоакустических исследований в процессе бурения проведен анализ возможности использования вибраций того или иного частотного диапазона в качестве информативного. Оптимальным частотным диапазоном при решении геолого-геофизических задач предложен среднечастотный. Выдвинуто и обосновано путем математического моделирования предположение о существенных погрешностях при регистрации сигнала долота на поверхности с использованием буровых труб как акустического канала связи (особенно при глубоком бурении в условиях Днепрово-Донецкой впадины). Таким образом, проведенные исследования дают возможность утверждать о необходимости создания сейсмических систем в процессе бурения на основе автономных забойных скважинных приборов.

Рассмотрены аппаратурные разработки, в создании которых автор принимал участие, забойного автономного сбрасываемого инклинометра СІ1 и автономного модуля регистрации вибрации АМРВ, экспериментального сейсмокомплекса КНУУкрГГРИ (ЭС КНУУкрГГРИ). Приведено описание аппаратурной составляющей данных приборов, сопровождающего программного обеспечения. Представлены результаты экспериментального исследования аппаратуры СІ1, АМРВ и ЭС КНУУкрГГРИ, сделан вывод об их эффективности при решении поставленных в работе задач.

На основе полученной экспериментальной виброакустической информации метода ВАК автором осуществлен анализ возможностей решения геолого-геофизических и технологических задач. На основе анализа спектральных характеристик продольных и поперечных компонент вибрации проведена литологическая идентификация пород забоя скважины. Предложена методика качественной оценки технического состояния шарошечного долота, которая базируется на анализе соотношений поперечных компонент вибрации.

Ключевые слова: вертикальное сейсмическое профилирование в процессе бурения, виброакустический каротаж, спектральные характеристики колебаний, телеметрические системы, геолого-технологические измерения, инклинометрия.

Summary

Bugriy V. G. The solution of geological and technological tasks using the inclinometric and seismoacoustic researches during the process of well boring. - Manuscript.

Thesis for a Candidate Degree in Geology. Speciality 04.00.22 - Geophysics. Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, 2010.

The work is devoted to the resolution of pressing problem in modern gas and oil geology and geophysics which increases efficiency of borehole geophysics researches complex by introduction the methods of receiving rapid information for the structure of geological surrounding during the well boring in exploration practice work. The history of development and modern place of geological and technological researches, seismic methods and inclinometry during the drilling are analysed. Special attention is attended to the main factors effecting on the system of “a bitrocks” vibration characteristics and peculiarities of wave spreading from the well to the column of the boring pipes.

Necessity of alteration the existent registrating methodology of informative signal in SWD-VSP and VL methods by the borehole bottom implementation is proved on the basis of traced researches. The accent is done on the inclinometry findings availability during the processing and interpretation of vibroacoustic logging. The models of autonomous borehole devices (inclinometric and vibrometric modules) were developed and experimentally tested.

Test validation of vibroacoustic signal processing estimated task solution of lithological section dismemberment possibility and state technical value of the boring instrument. Lithologic classification of rock bottomhole on basis of spectral vibrosignal characteristics is analysed.

Key words: seismic-while-drilling (SWD-VSP), vibro-acoustic logging, spectral characteristic of vibration, telemetry system, mud logging, directional survey. Размещено на Allbest.ru