СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ПЛАСТОВ, НАСЫЩЕННЫХ КРЕПКИМИ РАССОЛАМИ
OPENING METHOD OF HIGH-PRESSURE STRATUMS, SATURATED BY STRONG BRINES

Изобретение относится к технологии строительства глубоких скважин, в частности к способам вскрытия продуктивных пластов.
Разработка месторождений флюидов в высоконапорных пластах осадочного чехла, характеризующихся аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) и большими дебитами перелива [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е. Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИТИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986. Ясашин A.M. Вскрытие пластов, в которых пластовое давление больше гидростатического. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1999, №10. - С.22-25., Былевский Г.А., Кучерук Е.В., Карпушин В.З. Количественная оценка АВПД при геологоразведочных работах на нефть и газ. - М., 1987 - 47 с.], имеет особенность, суть которой состоит в повышенной опасности буровых работ в процессе их вскрытия. До начала бурения в недрах земли существует равновесие между геостатическим и пластовым давлениями. Вскрытие высоконапорного пласта нарушает это равновесие и может сопровождаться аварийными выбросами и фонтанированием подземного флюида, причиняющего огромный ущерб окружающей среде. Такие случаи имели место как при поиске, так и при разработке нефтяных и газовых месторождений.
Известен катастрофический выброс нефти при вскрытии скважиной кровли зоны АВПД на соляном куполе Спиндтлоп в Техасе, США [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е. Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИТИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986]. При этом на земную поверхность было выброшено из скважины 108 тыс. тонн нефти, образовавшей озеро площадью 40 га. Затем возник пожар, превративший всю округу в безжизненную пустыню. Другим примером такой же катастрофы могут служить последствия некорректного вскрытия трещиноватых известняков свиты Кум, залегающих под мощными солевыми отложениями, в скважине N 5 на нефтяном месторождении Эльбрус, Иран [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е.
Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИГИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986. Продуктивный пласт в данной скважине залегал на глубине 2700 м, имел давление 60 МПа и был вскрыт всего на 5 см, после чего скважина фонтанировала нефтью с дебитом 8,1 тыс. т/сут в течение 82 суток, излив на земную поверхность 664 тыс. тонн нефти. Эта нефть на многие десятилетия отравила флору и фауну и загрязнила не только поверхностные, но и подземные воды.
Таким образом, при строительстве глубоких скважин вскрытие высоконапорных пластов может стать причиной аварий, приводящих к загрязнению окружающей среды и многим другим нежелательным последствиям.
3
Опыт разведки подсолевых нефтегазоносных отложений в Иркутской области показывает, что бурение поисковых и разведочных скважин в мощных солевых толщах - покрышках над залежами нефти и газа, осложняется и даже становится невозможным из-за интенсивного притока крепких рассолов из галогено-карбонатных гидрогеологических формаций в пределах соленосной толщи нижнекембрийского возраста. Высокодебитные притоки крепких рассолов получены практически на всех разведочных площадях юга Иркутской области, м/сут: Ковыктинская до 5000; Омолойская до 3600; Балаганкинская до 1800; Балыхтинская до 840, Знаменская до 7000, Рудовская до 3600, Карахунская до 2400 и т.д. [Вахромеев А.Г., Хохлов Г.А. Перспективы прогноза зон рапопроявлений в Верхоленском (Жигаловском) газоносном районе Иркутской области. В сб. Особенности технологии проводки и закачивания скважин в Вост. Сибири и Якутии. СНИИГГиМС, ВостСибНИИГГиМС, Новосибирск, Иркутск, 1988, с.140-142]. Коэффициент аномальности пластового давления составляет 2,05-2.65 [Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна. М.: Наука, 1966. - 332 с. Анциферов А.С. Гидрогеология древнейших нефтегазоносных толщ Сибирской платформы. М.: Недра, 1989].
Приведенные примеры свидетельствуют о том, что вскрытие высоконапорных пластов глубокой скважиной является сложной технологической операцией и представляет серьезную опасность из-за масштаба связанных с этим последствий. Это, прежде всего, обусловлено тем, что незначительные ошибки в выборе оборудования, величины репрессии на пласт и технологических режимов бурения могут привести к производственным осложнениям вплоть до ликвидации скважины и даже к экологической катастрофе.
Известен способ обеспечения безопасности буровых работ при вскрытии высоконапорных пластов, состоящий в использовании для профилактики фонтанного выброса специальных утяжеленных буровых растворов [Калинин А.Г., Левицкий А.З. Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. - М.: Недра, 1988. - с 98-99. Булатов А.И., Пеньков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра, 1984. - 317 с.]. Для их приготовления необходимы дорогостоящие и дефицитные реагенты: бромиды и нитраты поливалентных металлов, биополисахариды, гидроксиэтилированные производные целлюлозы и многоатомных спиртов, барит, целестин, гематит, галенит и др.
Недостатками данного способа являются высокая стоимость бурового раствора, большие сложности в его приготовлении и поддержании необходимых технологических параметров и незастрахованность проводимых работ от спонтанных выбросов и разлива пластового флюида по земной поверхности в тех случаях, когда плотность бурового раствора не обеспечивает превышение гидростатического давления над пластовым.
Задача предлагаемого изобретения состоит в разработке технического решения, позволяющего проводить управляемое вскрытие высоконапорных пластов с аномальными дебитом и давлением, насыщенных крепкими рассолами, с более высокой степенью защиты от спонтанных выбросов и фонтанирования пластового флюида, чем в случае применения известного способа.
Суть предлагаемого технического решения состоит в том, что перед спуском колонны, крепящей ствол скважины до кровли высоконапорного пласта, в интервале поглощающего пласта, расположенного непосредственно под региональной водоупорной толщей, методом гидравлического разрыва формируют зону поглощения, после чего осуществляют крепление ствола скважины промежуточной обсадной колонной и обеспечивают связь сформированной зоны поглощения через устьевую обвязку с резервным емкостным парком и наземным насосным оборудованием за счет недоподъема цементного раствора на 80-100 м до башмака предыдущей обсадной колонны, вслед за этим производят вскрытие бурением целевого высоконапорного пласта и в случае интенсивного рассолопроявления осуществляют отвод природного рассола закачкой наземным насосным оборудованием или за счет собственной энергии продуктивного высоконапорного пласта по межтрубному пространству в предварительно сформированную зону поглощения.
Ниже приводятся конструктивная схема (см. чертеж) и пример осуществления предлагаемого технического решения.
Пример. Бурение скважины (1) до кровли (2) высоконапорного продуктивного пласта (3) ведут в соответствии с освоенной для данного месторождения технологией. Далее в интервале поглощающего пласта, расположенного непосредственно под региональной водоупорной толщей (4), методом гидроразрыва формируют зону поглощения (5), осуществляют крепление ствола обсадной колонной (6), однако цементный раствор закачивают с таким расчетом, чтобы сформированная зона поглощения была открыта и могла сообщаться через устьевую обвязку с наземным насосным оборудованием, то есть оставляют не зацементированным межколонное пространство от зоны поглощения до земной поверхности (7). Затем производят вскрытие бурением высоконапорного пласта (3), его продукцию транспортируют по скважине и в случае аномально высокого дебита перепускают под давлением через устьевую обвязку и далее через узел (8), позволяющий регулировать дебит и давление поступающего из скважины рассола, напрямую по межколонному пространству (7) в заранее сформированную зону поглощения (5).
Резервным, запасным вариантом в этой схеме (примере) предусматривается обвязка скважины с наземными резервными приемными емкостями (9) и наземным насосным оборудованием (10) для принудительной закачки в сформированную зону поглощения. На закачивающей линии предусматривается обратный клапан (11), а регулирование дебита контролируется расходомером (12).
Преимуществом заявляемого способа вскрытия высоконапорного пласта, насыщенного крепким рассолом, является то, что осуществление предлагаемого технического решения позволяет избежать выбросов, фонтанирования и разлива пластового флюида за счет его закачки наземным насосным оборудованием в заранее сформированную зону поглощения.
Способ был успешно опробован на практике при строительстве скважины 3А Знаменского месторождения промышленных рассолов, Иркутская область.