Отбор керна, шлама

В процессе бурения скважины, проводится отбор керна и шлама для целей изучения вещественного состава литологических разновидностей по разрезу скважины [6].

Интервалы отбора керна и шлама определяются проектом и зависят от назначения буровой скважины. «Временная классификация скважин, бурящихся при геологоразведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений (залежей)», утвержденная приказом МПР России от 07.02.2001 г. № 126, предусматривает:

- при бурении опорных скважин проводить сплошной отбор керна и отбор шлама через 1-5 м проходки;

- при бурении параметрических скважин проводить отбор керна в размерах, обеспечивающих установление и уточнение границ стратиграфических подразделений и изучения вещественного состава и физических характеристик комплексов отложений, слагающих разрез до горизонтов включительно, но не менее 20% от глубины скважины. В интервале возможного вскрытия нефтегазоперспективных горизонтов проводить сплошной отбор керна и отбор шлама через 1-5 м проходки;

- при бурении структурных скважин проводить отбор керна в объеме, необходимом для построения разреза и определения его характеристик;

- при бурении поисково-оценочных скважин проводить сплошной отбор керна в интервалах предполагаемого залегания нефтегазоносных горизонтов, а также на границах стратиграфических подразделений, отбор шлама осуществлять в пределах нефтегазоносных горизонтов через интервал 1-5 м;

- при бурении разведочных скважин проводить отбор керна в интервалах залегания продуктивных пластов в количестве, обеспечивающем достаточное освещение коллекторских свойств;

- при бурении эксплуатационных скважин отбор керна проводить по продуктивным пластам в объеме, устанавливаемом проектом с учетом конкретных задач той или иной группы скважин.

Объемы отборов керна и шлама, определенные «Временной классификацией …», являются минимальными. Оптимальный объем отбора керна и шлама определяется проектом строительства конкретной скважины и, кроме того, предусматривается корректировка в процессе бурения со стороны геологической службы.

Привязка керна к разрезу скважины осуществляется промером бурового инструмента, результаты которого заносятся в специальный журнал и оформляются актом отбора керна.

Для проведения анализов по определению остаточной нефтенасыщенности образцы нефтенасыщенного керна после извлечения тщательно герметизируют, обертывая сначала полиэтиленовой пленкой, затем смоченной в разогретом парафине марлей (тканью). Образцы керна скважин, пройденных на безводной основе, погружают под уровень бурового раствора, снабжая их металлическими этикетками, привязанными проволокой.

Учитывая, что цель проходки скважины – получение информации о положении границ стратиграфических подразделений, литологических разностей, основных отражающих горизонтов, пластов-коллекторов; о наличии пластов-коллекторов; о характере и объемном содержании флюидов в пластах-коллекторах; о наличии интервалов с высокой (промышленной) концентрацией твердых полезных ископаемых, - полную информацию о вышеперечисленных данных можно получить только при 100% отборе керна. Однако, непрерывный отбор керна является трудной и дорогостоящей операцией. Кроме того, в тектонически ослабленных интервалах, даже с применением специальных методов отбора керна, не исключена вероятность его частичной потери. Поэтому, 100% отбор керна предусмотрен только при проведении опорного бурения в неизученных районах. В остальных скважинах керн отбирается в ограниченных количествах. В связи с этим, геологическая документация разрезов подавляющего числа скважин осуществляется на основе геофизических исследований в скважине (ГИС), которые позволяют косвенным образом решить в какой-то степени те же проблемы, что и отбор керна.

Основная информация о наличии во встреченных пластах-коллекторах притоков флюидов, в первую очередь – углеводородных, достигается опробованием этих пластов в открытом стволе.

Отбор керна осуществляется специальным колонковым долотом [35], состоящим из бурильной головки и керноприемного устройства (рис. 5.1.).

Рис.5.1. Колонковое долото [35]

1 – бурильная головка, 2 – керн, 3 – керноприемник, 4 – корпус керноприемного устройства, 5 – клапан.

Бурильная головка (1), разрушающая породу по

периферии забоя, оставляет в центре скважины колонку породы (керн – 2), поступающую при углублении скважины в керноприемное устройство, состоящее из корпуса (4) и керноприемника (3). Корпус керноприемного устройства соединен с колонной бурильных труб. При заполнении керноприемника керном, керн отрывается от субстрата с помощью кернорвателя, расположенного в нижней части керноприемного устройства. Для удержания керна при подъеме снаряда используется расположенный также в нижней части колонны кернодержатель и клапан (5), пропускающий буровой раствор при заполнении керноприемного устройства керном.

Керноприемные устройства изготавливаются как для использования при роторном бурении (основной тип Р с несъемным керноприемником) так и при турбинном (тип Т, со съемным керноприемником – исполнение 1 и с несъемным керноприемником – исполнение 2).

Выпускаемые промышленностью колонковые долота типа Р: «Недра», «Силур», «Кембрий» используются с лопастными, шарошечными и алмазными бурильными головками. Колонковые долота, используемые при турбинном способе бурения (турбодолота типа Т) имеют марки: КТД-3 (со съемным керноприемником и с шарошечными бурильными головками) и КТД-4С (со съемным или несъемным керноприемником, с шарошечными или алмазными бурильными головками).

Основным недостатком отбора керна стандартными вышеизложенными способами является его низкий выход при проходке по рыхлым и трещиноватым породам, а также невозможность использования для определения нефте-, газонасыщенности прямым методом при бурении с буровым раствором на водной основе (РВО). Необходимость получения керна для этой цели определила обязательное бурение на открытой залежи при проведении разведочных работ скважину с буровым раствором с нефтяной (углеводородной) основой – РНО (РУО).

Поиск альтернативных решений в конце прошлого века привел к созданию специальных технологий по отбору керна. Так, на НПП «СибБурМаш» разработана и внедрена технология бурения с отбором изолированного керна, исключающая негативное влияние РВО, минимизирующая его фильтрацию в керн и обеспечивающая водонасыщенность вынесенного керна пластовой. Отбор керна осуществляется специализированным керноотборником изолирующим (КИ) с изоляцией керна в процессе отбора пластиковым чехлом (рис.5.2.).

Рис.5.2. Керноприемник изолирующий (КИ)

Вынесенный керн размещают в керновые ящики (рис.5.3), на которые несмываемой краской наносится информация о скважине, интервале проходки, указывается номер долбления в заданном интервале, дата отбора керна и стрелкой порядок его укладки в ящик. После макроописания керна геологом на буровой его фотографируют, а в случае необходимости гидроизолируют (парафинируют). Керновый ящик закрывают крышкой и упакованный таким образом керн транспортируют в специализированную лабораторию.

Керн из керноприемника изолируемого (КИ) поступает уже в фторопластовой упаковке (рис.5.4). После изоляции торцевых частей этот керн может храниться достаточно долго. Недостатком является отсутствие возможности предварительного макроописания на буровой непосредственно после выноса.

Шлам отбирают с помощью специального набора сит через равные интервалы разреза. Пробы шлама промывают, просушивают и укладывают в бумажные пакеты и этикетируют. В ряде случаев поступает заказ на отбор непромытого шлама. В этом случае пробы пакуются в специальные пробные мешки.

При получении положительного результата при опробовании в открытом стволе скважина, после окончания бурения, крепится обсадной эксплуатационной колонной и цементируется. По завершению крепления скважины, устье скважины оборудуется колонной головкой, герметизирующей затрубное пространство. Колонная головка представляет собой флянец, навинченный на кондуктор, и пьедестал, навинчивающийся на верхний конец эксплуатационной колонны. Для отводов газа из затрубного пространства используется контрольный отвод с вентилем.