Отбор керна: размер имеет значение

Структурные подразделения Центра исследования керна и пластовых флюидов, являющегося частью ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг», имеют свои расположения в таких городах, как Пермь, Когалым, Кунгур и Волгоград. В Центре работает более 300 высококвалифицированных специалистов и ученых, включая геологов, геофизиков, петрографов и химиков.

Процесс отбора керна

Отбор керна осуществляется с помощью полой трубы, которая обычно изготавливается из стали и напоминает по форме колонну. Именно поэтому эта труба называется колонковой, а метод извлечения — колонковым бурением.

Внутри этой трубы размещается устройство для сбора проб грунта, которое носит название керноприемник. Основными элементами керноприемника являются головка, трубка и кернорватель, объединяющие свои функции для эффективного извлечения керна.

Процесс извлечения проб в керноприемник проходит в несколько этапов:

1. Сначала весь механизм подводится к месту отбора.
2. Затем осуществляется разрушение породы по периметру трубы, формируя кольцевую выемку.
3. Керноприемник медленно опускается вниз на получаемый цилиндр.
4. Во время бурения все разрушенные частицы породы вымываются из скважины с помощью промывочной жидкости или сжатого газа.
5. После этого керн фиксируется в приемнике и отправляется на поверхность.

Когда проба достигает поверхности, ее извлекают из забойной трубы и помещают в специальные контейнеры, на которых указаны все важные данные о керне, такие как месторасположение скважины, глубина отбора и дата добычи.

После этого керн отправляется в лабораторию для дальнейших исследований.

Исследования керна

Первоначально исследуется внешний вид извлеченной пробы, а затем назначаются лабораторные анализы, в ходе которых определяются следующие характеристики:

• литолого-седиментологические;
• стандартные петрофизические;
• механические;
• геохимические;
• удельное электрическое сопротивление.

Кроме того, проводится детальное изучение минералогического и элементного состава обнаруженной породы.

Лучшие практики исследования керна в Центре

Центр исследования керна (ЦИК) Тюменского нефтяного научного центра (ТННЦ) Роснефти хранит громадную коллекцию керна, извлеченного из самых различных уголков России. Эта коллекция включает образцы горных пород, собранные в виде цилиндрических проб, и, если сложить их все, можно получить колонну длиной свыше 170 км.

Однако на практике керн, привезенный из разных регионов, организован по коробкам, на каждой из которых прописаны регион, месторождение и даже имена специалистов, проводивших добычу. Все коробки расположены в специальном хранилище, и сам факт нахождения среди стеллажей высотой до 10 метров производит впечатление. Каждый год здесь исследуется более 60 тысяч образцов. За 15 лет работы ЦИК было изучено более 1 миллиона проб керна.

На сегодняшний день ЦИК является одним из наиболее высокотехнологичных научных центров в мире. Он сопровождает деятельность 35 нефтегазодобывающих компаний, и результаты его исследований влияют на выбор технологий разработки месторождений с учетом их специфических особенностей.

Процесс исследования состоит из нескольких этапов. Сначала во время геологической разведки проводится первичная оценка наличия углеводородов, затем выполняется детальная оценка запасов, и на конечном этапе определяются оптимальные методы разработки месторождения, которые обеспечат как высокую эффективность, так и бережное отношение к ресурсам, — поясняет директор ЦИК Максим Серкин.

Высококачественные технологии исследования

Посещение лабораторий, в которых проводятся исследования, можно сравнить с увлекательным квестом. Каждое исследование привлекает внимание благодаря своей технологичности и тому, что для каждой горной породы создаются соответствующие условия.

Например, если образец был добыт из зоны с высокими температурами, его могут нагревать до 100 °C и выше. В то время как для образцов, полученных из районов с вечной мерзлотой, исследования проводятся при низких температурах. Это объясняется тем, что нефть ведет себя по-разному в зависимости от температурных условий, — сообщает эксперт центра Олег Морозюк.

Литолог берёт керн и анализирует его с помощью компьютерного оборудования. В лаборатории используются различные высокотехнологичные установки, такие как рентгеновские аппараты и томографы. Однако важно отметить, что из-за высокой степени облучения облучение человека в таких условиях невозможно. Кроме того, в исследовательских лабораториях даже имитируется процесс добычи нефти, ставя модель добывающей и нагнетательной скважины, чтобы наблюдать за процессами заводнения месторождения и извлечения нефти с помощью томографов. Также в центре используется микротомограф, который будет описан позже.

Для изучения капиллярных характеристик породы керн очищается и помещается в специализированные установки, в то время как геомеханические характеристики анализируются в других условиях. Измерения пористости и проницаемости проводятся в третьей установке с использованием газа.

Такие уникальные установки выпускаются в ограниченных объемах. В начале своей работы многие из них были импортными, но со временем появился и отечественный аналог, который стал более удобным и эффективным. Эти машины уже оборудованы электронными системами, которые позволяют автоматизировать процессы исследования. ТННЦ стал важным фактором для развития производств на российском рынке, и теперь лабораторные центры отечественных нефтегазовых компаний и научных институтов также используют подобное оборудование.

На текущий момент, как указал генеральный директор Андрей Аржиловский, более половины оборудования ТННЦ составлено из отечественных разработок. Базовые технологии исследования керна на протяжении длительного времени проводились на российских лабораторных установках.

В тех областях, которые относятся к инновационным технологиям, где мы конкурируем с мировыми лидерами, применение иностранного оборудования по-прежнему необходимо. Однако мы также ставим перед отечественными производителями задачу создать аналогичное оборудование на нашей территории. Это крайне важно для развития научно-технологического потенциала страны, — подчеркивает он. — Легко, конечно, закупить импортные установки и научить специалистов на них работать. Однако что это даст в долгосрочной перспективе? Когда наши сотрудники участвуют в разработке оборудования вместе с отечественными конструкторами, это безусловно дает гораздо больше преимуществ и знаний.

Параметры и техника отбора керна

Основные требования процесса керноотбора заключаются в полном выносе, оптимальной скорости бурения и максимальном количестве метров, которые могут быть отобраны за один рейс.

Наше оборудование позволяет собирать неограниченное количество секций согласно требованиям геологов. Например, если предполагается, что на глубине от 1000 до 1020 м могут находиться запасы нефти, эти 20 метров можно пройти за один рейс с одной секцией или двумя. Однако два рейса влекут за собой дополнительные затраты. Максимально за один рейс мы смогли отобрать 56 метров.

На данный момент клиенты требуют отбора керна на глубине 18 метров. Для выполнения данной задачи было разработано специальное оборудование с 6-метровой секцией. Отбирая по три секции, можно достигнуть этих 18 метров. Геологи увеличивают интервалы отбора, и одной из тенденций является проведение операций на глубине 27 и 36 метров за рейс. Разработка новых конструкций касается не только длины, но и совершенствования внутренних компонентов. — делится директор направления Керн ООО ВНИИБТ-БИ Степан Макаров.

В процессе проходки нагрузка на режущий инструмент определяется на поверхности перед спуском в скважину. Если нагрузка окажется слишком низкой, процесс отбора может занять много времени. А при избыточной нагрузке может произойти захват инструмента и преждевременное прекращение работ.

Существуют два основных требования к процессу. Первое связано с минимизацией рисков — например, использование специальных соединений, позволяющих в случае захвата бурового инструмента вытаскивать содержимое вместе с керном, даже если сам инструмент остается в скважине. Второе требование касается технико-экономических показателей и направлено на снижение затрат на оказываемые услуги. К этому относятся увеличение длины секций керноотборного снаряда, чтобы за один рейс можно было извлечь максимальное количество метров, — объясняет руководитель сектора по отбору керна АО НПП Бурсервис Эдуард Зарипов.

Спецификация изолированного герметизированного керна

Для минимизации повреждений керна в процессе отбора и повышения точности анализа инжиниринг требует применения технологии изолированного герметизированного керна.

Во время бурения и извлечения керна необходимо обеспечить его полную изоляцию от фильтрата бурового раствора, чтобы сохранить естественную насыщенность флюидов и избежать попадания посторонних примесей. Мы используем изолирующий клапан, и когда керноотборный снаряд достигает призабойной зоны, изолирующая жидкость, состав которой определяется в зависимости от требований, может быть на водной или на масляной основе с добавлением ПАА, полностью заменяет буровой раствор в контактной зоне. После этого во время бурения, когда формируется столбик керна, обрабатываемая порода формирует керн. Керн в этот момент обволакивается защитным составом, что обеспечивает его сохранность и первозданный вид, — отмечает Эдуард Раисович.

Кернохранилище с восьмиметровыми стеллажами

Кернохранилище в Перми будет представлять собой интересный проект, с высотой стеллажей, достигающей восьми метров. Это на три метра выше, чем в хранилище в Кунгуре. Для удобства поднятия керновых образцов на верхние ярусы будут использоваться специальные подъемные механизмы.

Для раскладки и реконструкции колонок керна, а также их маркировки предусмотрены специальные столы, оборудованные для работы с нефтью. На этих столах керн фотографируется в различных условиях, в том числе при дневном и ультрафиолетовом свете. Здесь же производится анализ газопроницаемости и проводится спектральный гамма-каротаж (изменение гамма-излучения в зависимости от состава керна) с последующим послойным литологическим описанием. Завершающий этап включает отбор проб для стандартных и специализированных лабораторных исследований.

В административно-лабораторном корпусе будет установлено свыше 300 единиц инновационного лабораторного оборудования с функцией онлайн-управления. В корпусе также предусмотрены системы видеонаблюдения за процессом работы, а для анализа и обработки результатов используются нейронные сети.

Исследования и будущие перспективы месторождения

Исследование керна — это один из ключевых этапов разработки месторождения, позволяющий выделить породы-коллекторы. Эти горные породы способны аккумулировать нефть и газ, и под определенными условиями отдавать их, что можно выяснить в лаборатории. Результаты лабораторных исследований керна используются для расчёта запасов, а также при подготовке проектной документации для месторождений. Самое главное, что керн предоставляет прямую геологическую информацию, — объясняет Алексей Бондаренко.

Особенное значение лабораторные испытания приобретают при разработке трудноизвлекаемых запасов нефти, известных как ТрИЗы. Специалисты центра, совместно со Сколковским институтом науки и технологии, разработали более 30 специализированных методик исследований керна, относящегося к доманиковой формации.

В ходе работы мы анализируем нефть и определяем её свойства. Например, возможное наличие сероводорода, который способна «подъедать» железо, указывает на необходимость выбора специальной марки металла при проектировании трубопроводов. Или может случиться так, что порода обладает достаточным количеством порового пространства или хорошо развитыми фильтрационными каналами, однако вязкость нефти не позволяет извлечь её легкими методами, такими как фонтанный способ или с помощью насосов. В таких случаях требуется применение специальных технологий. Перед их внедрением обязательно проводится апробация на керне, — рассказывает Алексей Бондаренко.

Опыт работы с инструментами

С этим инструментом я познакомился менее года назад. Раньше я полностью обходился без него, и это действительно изменило мою работу.

Я давно искал возможность провести мастер-класс, который продемонстрировал бы весь процесс работы. Он охватывал бы все ключевые этапы и детали.

• Кабошон;
• Калийная паста;
• Каллот, зажим-каллот;
• Калькулятор щелочи, мыльный калькулятор;
• Камея;
• Канва;
• Канзаши, кандзаси;
• Канитель;
• Канотье;
• Капля;
• Капор;
• Капри;
• Каптал, каптальная лента;
• Карвинг, тайский карвинг;
• Каргопольская игрушка;
• Кардер;
• Кардмейкинг;
• Кардочес, шерстяная вата;
• Кардсток;
• Кармин;

Что такое Берет?

Все материалы этого раздела предназначены исключительно для личного использования.
Любое воспроизведение и/или распространение без указания на первоисточник запрещено без официального согласия Ярмарки Мастеров.

• Российский рубль;
• Украинская гривна;
• BYN Белорусский рубль;
• Казахский тенге;
• $ Доллар США;
• € Евро;
• AU $ Австралийский доллар;
• CA $ Канадский доллар;
• Китайский юань;
• DK kr Датская крона;
• ¥ Японская иена;
• NKr Норвежская крона;
• S $ Сингапурский доллар;
• kr Шведская крона;
• Fr Швейцарский франк;
• £ Фунт стерлингов;
• Турецкая лира;

• О нас;
• Отзывы клиентов;
• Новости;
• Журнал;
• Правила;
• Часто задаваемые вопросы;
• Импакт-отчет;

• Подарочные карты;
• Популярные товары;
• Популярные мастер-классы;
• Новинки;
• Хиты;
• Доставка для покупателей;
• Товары по регионам;
• Корпоративные заказы;
• Собрать вишлист;

• Handmade in Russia;
• Тарифы;
• Подарочные сертификаты;
• Программа привилегий;
• Бренд стори;
• Юридическим лицам;
• Требования к фотографиям;
• Доставка для продавцов;
• Рекомендации новичкам;
• Как писать хорошие тексты;

Чтобы скачать, отсканируйте QR-код или перейдите по ссылке с мобильного телефона.