Бурение вслепую, на ощупь или прогнозируемо?
Еще лет десять назад при разработке собственной телесистемы для бурения я вдохновился шлюмовским PeriScope по возможности определения удельного сопротивления прослоев впереди долота. Однако в Роснэфти все работы по созданию отечественной телеметрической системы с LWD (геофизическими исследованиями скважин в процессе бурения) были похерены интриганами и «закупщиками» импорта - вялым свечкодержателем на зарпалате (огромной! по меркам РФ) и «откатах» быть проще и легче: не надо напрягаться и прилагать какие-либо усилия для достижения результата. Но тогда и не стоит сетовать, когда кроме свечки (стеариновой) ничего не останется в собственности (что сейчас и происходит с Роснэфтью и другими компаниями при продаже акций и месторождений кому ни попадя) ввиду санкций и попрания конкурентных прав отечественного бизнеса.
Однако моя интеллектуальная собственность никуда не исчезла, а все так и продолжает пребывать в состоянии «ноу-хау» золотого прииска. Недавно прошла информация о приборе IriSphere той же фирмы, подробностей о технике исследований нет, но я думаю, она не очень сильно отличается от моих замыслов. Впрочем, у меня более системный подход: для решения обратной матрицы удельного сопротивления породы необходимо более точно знать сопротивление каждого из вмещающих прослоев. А последнего можно добиться только с помощью моего микроимиджевого каротажа, который я изобрел в то же далекое время.
Попытаюсь объяснить данный вопрос самостоятельно, хотя в инете можно найти и более солидные труды. Итак, электромагнитная волна (или ток) проходит между излучателем и приемником какой-то путь, где могут быть расположены породы с различной проводимостью (или обратной ей величиной - сопротивлением), а потому на приемник приходит уже «ослабленная» ЭМ волна да еще с какой-нибудь фазовой задержкой. Так мы можем определить лишь усредненное сопротивление всего пласта (пути ЭМ волны), но не посчитать по широко известной формуле Ома, т.к. нам неизвестны входящие в формулу сумма i-тых компонентов (сопротивлений прослоев). Чем больше «путь» - тем больше размываются экстремальные значения параметра сопротивления в общей статистике «по больнице», а следовательно, и усложняется поиск нужных прослоев и принятие верного решения по дальнейшему бурению.
Вот микроимиджевый каротаж и позволяет восполнить эти знания путем определения толщины и реального удельного сопротивления каждого отдельного прослоя и составить однозначное выражение, которое и сравнивается с предыдущим усредненным значением (что мы получили за несколько метров до бурения этого интервала). Используя различные частоты ЭМ сигнала и прочие премудрости, мы можем сформировать матрицу (карту) пород, составляющих пробуренный интервал, с характерными свойствами.
Для увеличения глубинности метода нужно «разносить зонды» - увеличивать расстояние между излучателем и приемником сигнала, но тогда в этот диапазон будет попадать и большее число прослоев. Часть из них мы изучили с помощью микроимиджевого каротажа (проверив ответ по «среднему» удельному сопротивлению), а остальную совокупность потребуется определять за счет решения обратной матрицы с взаимосвязью значений, полученных нашим «дальним» зондом выше этой точки.
Образно говоря: если наш зонд имеет глубинность исследования 30м, то для расчета вероятного сопротивления непробуренных прослоев в 1м под долотом мы должны взять «усредненное» сопротивление, которое было замерено выше забоя на 29м (точнее, весь диапазон от забоя до 30м), и с помощью точно определенных значений каждого прослоя микроимиджевым зондом - вычислить «усредненное» сопротивление ближайшего к забою метра породы (с попыткой деления его на прослои, согласно данных интервала 0-30м). И такие итерации будут происходить непрерывно, а математический аппарат и вычислительные способности компьютеров позволят прогнозировать свойства нижележащих прослоев более глубокого залегания с какой-то вероятностью, которые будут затем уточняться по данным микроимиджевого каротажа. Если эти свойства будут резко отличаться (те самые экстремумы), то и их определение будет возможно на значительном удалении от долота (забоя), чем сейчас и похваляется иностранная фирма.
Еще один немаловажный аспект - это энергетика исследований. Для увеличения глубинности и «контрастности» каротажа в процессе бурения требуется и подведение достаточной электрической мощности к излучателям «дальних» зондов, но они и востребованы в основном в зонах продуктивных пластов или в поиске пород с нестабильными свойствами, усложняющими бурение. Постоянное использование энергозатратных «впередисмотрящих» зондов будет полезным разве что в параметрических и исследовательских скважинах, в пилотах на месторождении, то есть там, где высокая стоимость опускаемого в скважину оборудования окупится массивом первичных знаний о залегающих породах.
Микроимиджевый каротаж менее «прожорлив» и будет полезен везде, т.к. с его помощью можно определить еще большое количество других параметров, как: трещиноватость пород, углы залегания прослоев (дипометрия), получение имиджа состояния стенок скважины и других. Чем реже будет происходить подъем инструмента для замены батарей, запитывающих каротажные зонды, тем выше скорость бурения и меньше вероятность осложнений, а в целом - ниже стоимость освоения скважины. КНБК с возможностью проведения микроимиджевого каротажа на всю глубину скважины без подъема инструмента (с необходимым запасом батарей в «стандартом» ВЗД) была задумана мной тоже десятилетие назад.
К сожалению, сейчас приоритет в разработках не наш, хотя мы могли бы если и не обогнать именитую «четверку» зарубежных сервисных фирм, то уж догнать-то точно получилось бы. Причем, с меньшими затратами и более неприхотливым оборудованием. Мои оригинальные идеи по разработке комплексов для бурения, каротажа и заканчивания скважин (в т.ч. и на шельфе) все еще остаются недосягаемыми для современного уровня по ряду параметров и ждут своего стратегического партнера.