Условия надежного и качественного строительства разведочных и эксплуатационных скважин с учетом горно-геологических особенностей месторождений УР

Надежность и безопасность принимаемых при строительстве скважин определяется комплексом организационно-технических решений, соответствием принятых при проектировании решений реальным условиям бурения и эксплуатации. Для обоснованного принятия решений необходимо выявить и четко описать присущие процессу опасности.

Возможные в процессе строительства (и эксплуатации) скважины отказы, связанные с горно-геологическими особенностями конкретного участка буровых работ, распределены следующим образом:
• отказы с критическими последствиями:
1. Флюидопроявления, выбросы, открытый фонтан – подобный отказ угрожает жизни людей, потере объекта, способен нанести значительный экологический ущерб большим территориям.
2. Взрывы, пожары угрожают жизни людей (персонала) и возможна потеря объекта.
3. Нарушение герметичности колонн при эксплуатации угрожает нанесением невосполнимого ущерба окружающей среде.
• отказы с некритическими последствиями:
1. Аварии с бурильным инструментом и обсадной колонной могут привести к потере части ствола скважины, значительным материальным затратам.
2. Осложнения в процессе бурения могут приводить к потере части ствола скважины, а также значительным материальным затратам.

Главными условиями качественного строительства скважин являются соблюдение требований групповых рабочих проектов (ГРП) и Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности, а также многолетний опыт работы при проводке различных типов скважин, в том числе на месторождениях со сложными геологическими разрезами.

Групповыми рабочими проектами на строительство скважин в УР предусматривается подъем цементного раствора за всеми обсадными колоннами до устья. Целью спуска и цементирования кондуктора до устья на месторождениях УР является перекрытие неустойчивых отложений верхнепермского отдела, установки противовыбросового оборудования (ПВО) для дальнейшего бурения под эксплуатационную колонну и изоляция пластов-коллекторов, содержащих пресные воды, являющиеся источником водоснабжения для населения сельской местности. Основной водоносный горизонт, используемый для водоснабжения, приурочен к отложениям татарского яруса, сложенного пористыми и трещиноватыми песчаниками. В процессе углубления и крепления скважины ГРП предусматривает следующие требования по охране водных объектов от загрязнения:
•вскрытие зоны пресных подземных вод с промывкой скважины пресной водой или буровым раствором, приготовленным на основе малотоксичных материалов и химреагентов;
•исключение проникновения пластовых флюидов в приповерхностную гидросферу;
•обеспечение принятой в проекте глубины спуска обсадных колонн и высоты подъема тампонажного раствора за ними;
•углубление скважины после крепления кондуктора только при наличии положительного заключения о качестве цементирования методами ГИС (геофизических исследований скважины) и проверки качества крепления методами гидроиспытаний (герметичность колонн);
•обеспечение герметичности шламовых амбаров для сбора и временного отработанного бурового раствора и буровых сточных вод, исключающей фильтрацию загрязненных компонентов через его стенки и днища, контроль над их герметичностью.

После ОЗЦ (ожидание затвердевания цемента) и монтажа ПВО кондуктор испытывается на герметичность гидравлически избыточным давлением на 90 атмосфер и проводятся ГИС: АКЦ (акустический контроль цемента) и ГГЦ (гамма-гамма цементометрия). АКЦ характеризует состояние контакта цементного камня с колонной и породой, по ГГЦ определяют характер распределения цементного камня за колонной: сплошность, высоту подъема, однородность, удельный вес цемента.
Пласты-коллекторы, слагающие верхнепермские отложения, как правило, высокопроницаемые. Поэтому при бурении под кондуктор часто наблюдается поглощение промывочной жидкости интенсивностью до 20 м3/час. С целью обеспечения проектной высоты подъема цемента за кондуктором проводится ряд мероприятий для ликвидации зоны поглощения: установка цементного моста с последующим его разбуриванием, закачка в поглощающие пласты тампонирующего вещества с добавлением кольматантов (опил, резиновая крошка, отходы кожаного производства). В случае усадки цементного раствора за кондуктором или, если после ГИС выдается заключение о недоподъеме цементного раствора до башмака предыдущей колонны (направление, спускается на глубину 30 м), проводятся работы по дозаливке: определение приемистости затрубного пространства и цементирование затрубного пространства с обязательным контролем качества цементирования по ГИС и последующим испытанием затрубного пространства на герметичность.

 При цементировании эксплуатационных колонн также существует вероятность недоподъема цементного раствора до проектной высоты. Связано это, в первую очередь, с наличием интервалов поглощения при вскрытии высокопроницаемых известняков серпуховского и турнейского ярусов. Поглощение в этих породах может быть полным, т.е при их вскрытии пропадает циркуляция промывочной жидкости. Основными мероприятиями по обеспечению проектной высоты подъема цемента являются изоляция зон поглощения путем установки цементных мостов с предварительной закачкой вязких тампонов, а также применение ступенчатого цементирования обсадных колонн для снижения давления столба цементного раствора на проницаемые пласты.
Аварии с бурильным инструментом могут происходить по трем причинам: ошибка буровой вахты при бурении, износ инструмента и вскрытие неустойчивых пород, склонных к осыпанию и набуханию. Такими породами являются глинистые отложения верейского, тульского горизонтов, «саралийнской толщи» в нижней части турнейского яруса, кыновского и пашийского горизонтов. Групповыми проектами предусматривается вскрытие таких пород на буровом растворе с минимальной водоотдачей и оптимальной вязкостью и удельным весом, обеспечивающим устойчивость стенок и сохранение ствола скважины. Также предус-матривается закрепление неустойчивых интервалов цементными мостами, при условии дальнейшего углубления и вскрытия нижележащих объектов. При бурении этих осложненных интервалов необходим тщательный контроль параметров бурового раствора, грамотные действия вахты при появлении просадок или затяжек бурильного инструмента при СПО, при промывке скважины, подготовке ствола к спуску обсадных колонн, а также визуальный контроль и плановое проведение дефектоскопии и отбраковка инструмента.

В Удмуртской Республике газовые месторождения отсутствуют, нефтяные не имеют аномально высоких пластовых давлений. Тем не менее, в разрезе продуктивных пластов имеются газовые шапки, состоящие до 80% из азота (Патраковское, Красногорское, Зотовское, Золотаревское, Кулигинское и другие месторождения), приуроченные в основном к верейским отложениям. Попавший в буровой раствор газ снижает его плотность, уменьшая противодавление на пласт, что может привести к нефтеводопроявлению и перерасти в открытый фонтан. При освоении скважин (со спущенной и зацементированной эксплуатационной колонной), вскрывшей газовые пласты (или нефтяные пласты с газовой шапкой), есть высокая вероятность прорыва газа за счет меньшей вязкости по межколонному пространству к перфорационным отверстиям, что также может привести к нефтеводопроявлению и перерасти в открытый фонтан. ГРП на строительство скважин в таких условиях предусматривает ряд мер с целью изоляции газа:
- перекрытие газовых пластов эксплуатационной колонной с последующем вскрытием нефтяных пластов долотом меньшего диаметра и спуском хвостовика. За счет спуска и цементирования хвостовика с герметизирующим устройством, а также перекрытия газовых пластов эксплуатационной колонной с герметизирующим устройством создается качественная изоляция газа, увеличивается межремонтный период работы скважины;
- для временной блокации газа рекомендуется установка цементного моста напротив интервалов газовых пластов с последующим разбуриванием моста и спуском эксплуатационной колонны.