В ТННЦ отметили юбилей комплексных исследований керна

Тюмень. Тюменский нефтяной научный центр (ТННЦ), входящий в состав Корпоративного научно-проектного комплекса ПАО «НК «Роснефть» (КНПК), в 2017 году отмечает 10 лет с начала комплексных исследований керна. За это время специалисты Центра исследований керна (ЦИК) ООО «ТННЦ» сделали значительный шаг вперед в изучении так называемых «трудных» коллекторов.

На основе собранного статистического материала ученые получили возможность для разработки уникальных инновационных методик изучения кернового материала.

В отличие от методик разработки недр прежних лет, которые в основным рассчитывались исходя из традиционных для России свойств пород -  поровыми хорошо сцементированными песчаниками, современные методы разработки месторождений требуют других подходов.

- За 10 лет мы от стандартных коллекторов перешли к «трудным», - рассказывает директор ЦИК Ирина Вахрушева. - Качество запасов меняется и нам необходимо развиваться, иначе мы просто не сможем предоставлять заказчикам тот спектр результатов, который позволит им обосновывать необходимость внедрения новых технологий для разработки «трудных» объектов. Для этих целей мы разрабатываем новые технологии исследований. Прошедшее десятилетие было бурным в плане изучения сланцевых нефтематеринских пород, слабосцементированных терригенных отложений Западной Сибири, высокотрещиноватых карбонатов Восточной Сибири. Многие исследовательские центры России развили новые методики исследований,  а компании, изготавливающие лабораторное оборудование стали предлагать новые типы установок и модернизированное программное обеспечение.

По словам Ирины Александровны, с 2007 года объемы работ ЦИК увеличились в три раза, выросла и численность Центра – до 97 высококвалифицированных специалистов из многих регионов России.

- Жизнь не стоит на месте, пройдет еще лет десять, и мы начнем изучать новые объекты, которые сейчас не востребованы - коллекторы, располагающиеся на глубине более 4 км, - резюмирует Ирина Вахрушева.

От  стратегии к практике

Десять лет назад, с началом работы собственной лабораторной базы, ЦИК начал получать задания по изучению как традиционных, так и сложных коллекторов. На начальном этапе это были месторождения Западной Сибири,  юга Тюменской области, ХМАО и ЯНАО, Оренбургской области, а немного позднее и Восточной Сибири.

- Для того чтобы правильно спланировать весь процесс добычи углеводородов, нужно провести разведочные работы. Когда устанавливается место, где есть углеводороды, необходимо оценить, сколько их там находится. В настоящий момент мы работаем с коллекторами, залегающими на глубинах от 400 метров до 4 км. И керн, в данном случае, является одним из наиболее достоверных источников информации. Мы можем визуально увидеть этот керн, с помощью лабораторных методов оценить его физические и минералогические свойства, - рассказывает эксперт  по петрофизическим исследованиям Центра Ян Гильманов. - После комплексных исследований полноразмерного керна, уточнения литолого-петрофизических особенностей горных пород проводятся длительные исследования, на основе результатов которых составляются коллекции образцов для проведения специальных петрофизических, геомеханических, фильтрационных и других исследований. Полученные сведения являются основой для составления проектов по геологии и разработке месторождений.

Исследовать «трудный» керн, в том числе «рыхлый», непросто. По словам Яна Гильманова, на этапе разработки стратегии развития ЦИК, его сотрудники  за несколько лет посетили все крупные российские предприятия и ряд ведущих зарубежных центров США, Англии и Норвегии по изучению керна. В итоге была составлена Стратегия развития ЦИК, которая к настоящему моменту успешно реализована: вот уже 5 лет Центр проводит исследования «трудного» керна на современном лабораторном оборудовании, зачастую уникальном для России.

Путь керна

Любой керн имеет свои особенности, например, керн отобранный из неконсолидированных (рыхлых) или слабоконсолидированных горных пород характеризуется слабой цементированностью – такие породы буквально рассыпаются в руках. Чтобы провести исследования на таком керне, нужно отобрать его из скважины таким образом, чтобы порода не разрушилась при бурении, затем необходимо выполнить работы на буровой, подготовить керн к транспортировке, доставить его в кернохранилище.

- У нас есть такой сервис, как супервайзинг отбора керна, - рассказывает Дмитрий Краснов, начальник отдела подготовки, первичной обработки и хранения керна ЦИК. - Наши специалисты выезжают на буровую площадку и контролируют процесс отбора керна – от сборки керноотборного снаряда перед бурением до упаковки керна в ящики.

После завершения отбора, керн в ящиках погружают на транспорт . После того, как керн доставляют до дороги с твердым покрытием, его загружают в обычный грузовой транспорт – автомобильный или железнодорожный, и отправляют на исследование в научно-исследовательский центр.

- У нас в Центре после поступления керна на первом этапе составляются акты осмотра, приема-передачи, оценки качества отбора керна. Затем начинаем последовательно работать с керном. Аккуратно извлекаем его из ящиков, проводим гамма и плотностной каротаж керна в трубах – привязываем керн к диаграммам ГИС, чтобы понимать, какое смещение данных ГИС от бурения, в какой части разреза отобран керн», - говорит Дмитрий Краснов.

Важнейшим этапом считается рентгеновская компьютерная томография керна в трубах, чтобы уже на ранних этапах оценить его пригодность к исследованиям. На томограммах керна выполняется виртуальная разметка – в соответствии с программой исследований отмечаются места изготовления образцов на различные виды исследований.

Особенностью работы с рыхлым керном является то, что изготовить из него образцы правильной геометрической формы в большинстве случаев удается лишь на недавно извлеченном из недр керне, который еще не потерял свою естественную влажность. Чтобы керн не успел высохнуть, его распиливают небольшими партиями – по 4-6 метров за одну рабочую  смену. С каждым распиленным метром керна проводится полный цикл работ – фотографирование полноразмерного керна, разметка, изготовление образцов, отбор, описание, упаковка в специальные материалы, регистрация. Именно поэтому процесс изготовления образцов из слабоконсолидированного керна занимает намного больше времени, чем из традиционного коллектора и в работе с таким типом керна привлекается большое количество специалистов различных направлений.

После изготовления цилиндры помещаются в термоусаживаемую трубку для предотвращения разрушения образца. На торцы цилиндров помещаются сетки, препятствующие высыпанию частиц песчаника.

- Технология изготовления образцов из рыхлого керна появилась не сразу, она отрабатывалась годами, модернизировалась и дополнялась, вводились новшества. Ведь какой-то одной методики при исследовании рыхлого керна не бывает – он разный, или сильно слоистый, или есть выдержанные песчаные пласты; газовая, нефтяная или водонасыщенная часть разреза, разная степень консолидации, влажности и т.д. - заключает Дмитрий Краснов.

Непрерывный процесс

Изучение кернового материала лабораторными методами позволяет с высокой точностью определить основные петрофизические характеристики породы. Результаты исследований широко применяются в подсчете запасов, построении моделей пласта, интерпретации ГИС. Основная масса изготовленных образцов проходит через лаборатории отдела петрофизических исследований керна.

Отдел петрофизических исследований керна состоит из двух лабораторий. Лаборатория стандартных петрофизических исследований керна занимается массовым изучением фильтрационно-емкостных свойств образцов. Лаборатория специальных петрофизических исследований керна  проводит эксперименты повышенной сложности, направленные на решение конкретных задач.

- За годы работы в отделе выработан свой подход к изучению коллекторов разного типа, - говорит начальник отдела петрофизических исследований керна ЦИК Валентина Щербина. - На изучение поступают как стандартные породы, так и породы с различными особенностями. Это слабосцементированные или рыхлые породы, кавернозный керн, трещиноватые породы баженовской свиты, высокоглинистые породы березовской свиты и другие. Задача исследователей - получить информацию, не разрушив структуру нефтесодержащей породы.

Затем в лаборатории приступают к исследованиям повышенной сложности – определению механических, электрических, акустических, и других свойств в условиях, максимально приближенных к тем, в которых находятся горные породы в нефте-водонасыщенном пласте.

Одним из важных видов исследований является определение капиллярных и электрических свойств горных пород методом полупроницаемой мембраны в отдельных кернодержателях в термобарических условиях.

В последнее время ЦИК стал активно развивать геомеханические исследования, в частности изучение деформационно-прочностных свойств.  

- В целом, за последние годы объем изучения фильтрационно-емкостных исследований стал больше», - говорит Валентина Владимировна, - в связи с чем в ЦИК разработаны методики исследования для коллекторов ТРИЗ. В прошлом году разработано 15 методик, в этом – еще 5 находится на утверждении.

В приоритете – отечественный производитель

Современная нефтегазовая отрасль предъявляет высокие требования к технологическому развитию компаний. С каждым годом акцент блока разведка и добыча смещается в сторону геологическисложных участков недр с  трудноизвлекаемыми запасами. Добыча таких ресурсов является экономически выгодной только при условии применения передовых технологий и уникальных разработок.        

- 2007 год, - год старта комплексного исследования керна силами специалистов ЦИК. Именно с этого времени развитие пошло семимильными шагами, - считает заместитель директора ЦИК по техническим вопросам Анатолий Хорин, - за 10 лет мы шагнули очень далеко - у нас появился компьютерный томограф с фильтрационной ячейкой, индивидуальный капилляриметр и центрифуга с возможностью создания условий близких к пластовым, фильтрационная установка с гамма просвечиванием.

Хорин отмечает, что в ТННЦ много инновационного оборудования. Специалисты регулярно проводят анализ технологий в машиностроении, предлагаемых как отечественными, так и зарубежными компаниями Технологии оцениваются с точки зрения применимости в области изучения и лабораторных исследований керна и пластовых флюидов.

Импортозамещение является для ТННЦ определяющим фактором в закупке лабораторного оборудования. С каждым годом процент использования российского оборудования растет.

Перспективы

В ЦИК ТННЦ работает  высокопрофессиональный коллектив. Большое внимание руководство Центра уделяет обучению специалистов,  повышению их квалификации, заключению договоров с крупнейшими вузами России.  Есть у ЦИК и собственная база обучения: экспертный совет на ежегодной основе проводит обучение сотрудников по всем направлениям. Более опытные специалисты назначаются наставниками для молодых специалистов и передают им свой накопленный опыт.

- Перспективы Центра исследований керна ТННЦ достаточно устойчивые. Пока есть задачи в области геологии и разработки, мы не останемся без работы. При этом мы готовы к изменениям и развитию новых направлений деятельности, - заключает Ирина Вахрушева.