Несмотря на то, что в настоящее время технология строительства скважин разработана на достаточно высоком уровне, при бурении возникают внештатные ситуации, наиболее неприятные из которых осложнения. Все это связано с разнообразием залегания пород, вариацией глубин залегания пластов, их мощности и физико-химических свойств. По мере накопления информации совершенствуется технология строительства скважин. От количества и достоверности информации зависит точность прогнозирования возникновения осложнений и эффективность методов борьбы с ними.
Ключевые слова: бурение скважин, поглощение бурового раствора, буровой раствор, цементный раствор, осложнения при бурении скважин
Одним из распространенных видов осложнений при бурении скважин является поглощение промывочных и тампонажных растворов. Ежегодное время, затрачиваемое на борьбу с поглощениями, очень значительно. Поэтому разработка эффективных методов предупреждения и борьбы с поглощением является одной из первостепенных задач, направленных на снижение затрат на бурение скважин и улучшение технико-экономических показателей.
Актуальными вопросами рассматриваемой проблемы на сегодняшний день являются теоретические положения о взаимодействии поглощающих пластов, требования к цементирующим смесям, определение необходимого количества этой смеси, эффективные способы борьбы с поглощениями в скважинах с аномально низким давлением при высокой интенсивности поглощения. Состояние проблемы проводки скважин в поглощающих пластах на современном этапе показывает, что осложнения могут быть предотвращены при комплексном подходе к решению проблемы.
Поглощение бурового раствора является основной причиной простоев на буровой. До сих пор в борьбе с поглощением промывочной жидкости во всех или в большинстве случаев использовался один и тот же подход. Суть концепции поглощения бурового раствора указывает на то, что использование «предпочтительного» пути в настоящее время может стать технически нецелесообразным.
Геометрия образующихся при проводке трещин, с учетом свойств пород, может выявить значительные различия в длине, ширине и степени опасности возможных трещин. Существенные различия в проницаемости между сланцами, песчаниками и известняками также являются бесспорным доказательством недостаточной эффективности применения универсального решения для всех случаев. Сведения подобного рода должны по возможности включаться в превентивные меры по борьбе с поглощением бурового раствора.
Несмотря на то, что взгляд на поглощение промывочной жидкости в буровой отрасли в принципе не изменился за последние годы, новые методы и методики ведения работ оказывают существенное влияние на господствующие в отрасли представления. Прежде чем предпринимать какие-либо меры по ликвидации поглощения, необходимо иметь соответствующую информацию об этой проблеме.
Первостепенно, необходимо определить местоположение зоны поглощения. Так, если поглощение произошло не на забое, не у башмака обсадной колонны и не рядом с зоной, в которой осложнение возникало в последний раз, то для точного определения места поглощения необходимо провести геофизический контроль (температурный или гамма-каротаж). Далее необходимо уточнить тип поглощающей породы. Как правило, для этого используют анализ литологических данных, которые имеются на буровой, или провести анализ событий, которые привели к поглощению. В заключении необходимо оценить масштабы поглощения, которые могут варьироваться от небольшой утечки раствора до катастрофического поглощения с потерей циркуляции.
Борьба с описываемым видом осложнения при проводке скважин включает в себя не только подбор соответствующего материала для борьбы с поглощением (МБП). Важной частью является исследование напряжений в стволе скважины с проведением оптимизированного инженерного расчета [1].
Рис. 1. Классификация поглощений бурового раствора
На этапе проектирования этот подход включает анализ устойчивости ствола скважины, моделирование эквивалентной плотности циркулирующего агента, моделирование геометрии каналов фильтрации в пласте, а также выбор промывочной жидкости и МБП для минимизации влияния на эквивалентную плотность циркулирующего агента.
На стадии процесса минимизация (а в некоторых случаях полного устранения) поглощения в зонах высокого риска достигается путем гидростатического имитирования в реальном времени, анализа данных давления во время бурения, методов оценки расхода раствора и своевременного использования МБП и воздействия на пласт.
Зоны с интенсивным поглощением бурового раствора являются одной из основных проблем для буровых предприятий и поставщиков промывочных жидкостей. Зоны поглощения являются типичными проблемами при проводке скважин, приводя к непредсказуемому повышению стоимости промывочной жидкости, времени простоя, неустойчивости ствола и, в зависимости от типа раствора, возможности неблагоприятного воздействия на окружающую среду [2].
В качестве примера, рассмотрим Чинаревское месторождение, расположенное на северо-западе Казахстана, представляющее собой сложный известняковый коллектор с естественно трещиноватыми кавернозными пластами, вызывающими сильное или полное поглощение раствора в ряде скважин. Скорость поглощения на Чинаревском месторождении предсказать сложно, варьируется от 1,0 м3/ч до полного поглощения. Попытки закупорки зоны поглощения вызывают затруднения. Разработка стратегии до начала разбуривания потенциально опасной зоны, где возможны осложнения, является особенно важным мероприятием для предотвращения и контроля поглощения раствора.
Типичной практикой в Западно-Казахстанской области является использование промывочной жидкости на водной основе с прокачкой пачек состава для борьбы с поглощением или закачкой цементных пробок в случаях поглощения раствора.
Использование стандартных МБП после возникновения интенсивного поглощения обычно не обеспечивает контроля над ситуацией. Большинство рецептур МБП содержит либо крупные частицы, предположительно способные блокировать зону поглощения, либо жидкости с высокой вязкостью, обеспечивающие химическую закупорку пласта.
Чтобы улучшить характеристики для введения в зоны поглощения, составы МБП были выбраны на основе инженерных расчетов. Оптимизация составов была основана на данных лабораторных исследований по оптимизации составов на основе максимально возможного блокирования трещин. Поглощение раствора в кавернозных пластах не может быть полностью подавлено, но в то же время могут применяться превентивные меры (рис.2).
Рис. 2. Применение превентивных мер для предотвращения поглощения
Значительная часть поверхности частиц МБП и аморфная структура обеспечивают закупорку зоны поглощения, и при необходимости легко удаляются обработкой слабым раствором кислоты. Многие зарекомендовавшие себя в промышленном использовании МБП имеют ограниченную способность к закупорке устьев пор (для обломочных пород) или открытых трещин (для карбонатов).
Сочетание методов обработки МБП и цементной пробки позволило успешно устранить осложнения в пласте (поглощение бурового раствора). По данным акустической цементометрии, ликвидация поглощения при помощи цементного раствора произошла без глубокого проникновения в зону поглощающего пласта [4].
Дополнительные преимущества описанной системы могут быть реализованы при условии, что проводится дополнительная работа по улучшению характеристик специализированного дисперсного состава. Состав отличается простотой подготовки и доставки на буровую и не требует применения специального оборудования.
Различные геолого-технические условия в каждом нефтегазоносном районе обязывают изыскивать приемлемые способы предупреждения поглощений. Для того чтобы использовать эффективные способы борьбы и разработать мероприятия по предупреждению поглощений промывочной жидкости при проводке скважин, необходимо провести ряд испытаний сразу же после вскрытия зоны поглощения.
В связи с огромным разнообразием, как средств для ликвидации поглощений, так и условий, в которых наблюдаются поглощения, при выборе средства, бурильщики должны применять индивидуальный подход и руководствоваться конкретными обстоятельствами.
Литература:
- Мойса Н. Оценка закупоривающих свойств наполнителей для ликвидации поглощений бурового раствора / Н. Мойса, Н. Сухенко // Бурение. Нефть № 6, 2006. — с. 9–11.
- Крылов В. И. Изоляция зон поглощения с применением наполнителей / В. И. Крылов, С. С. Джангиров, Н. И. Сухенко и др. // Обзорная информация. — М.: ВНИИОЭНГ, серия Бурение, 1981. — 304 с.
- Горонович С. Н. Изоляция зон поглощений буровых растворов в порово-трещинных карбонатных коллекторах / С. Н. Горонович, A. M. Селиханович // Юбилейный сборник научных трудов ООО «Волго-УралНИПИгаз». Оренбург: ИПК «Газпромпечать», 2002. — с. 146
- Фокин В. В. Причины низкой эффективности методов борьбы с поглощениями в бурении / В. В. Поляков, В. А. Мнацаканов, А. П. Аверьянов // НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ, 2009. № 3. С. 14–17.
