Алгоритм бурения горизонтального ствола в трещиноватых карбонатах рифея в условиях аномально низкого пластового давления, Юрубчено-Тохомское нефтегазоконденсатное месторождение

Обращает на себя внимание факт того, что все рассматриваемые выбросы практически неизменной концентрации распространяются через акваторию озера к пос. Танхой и рассеиваются лишь в продольном направлении котловины Байкала.

Исходя из полученных результатов, можно заключить, что используемая модель переноса атмосферных выбросов с учетом рельефа местности и климатических факторов подходит для расчета распределения примесей над акваторией озера Байкал. Используя данную модель, можно анализировать перенос

выбросов Ново-Иркутской ТЭЦ и их влияние на экосистему Байкала. Это дает возможность картирования распределения атмосферных выбросов с учетом рельефа местности, что позволяет объективно оценить ситуацию.

Полученные результаты важны для разработки мониторинговых исследований влияния атмосферных выбросов на прибайкальскую территорию, а также для получения обоснованных прогнозных рекомендаций влияния антропогенного фактора на экосистему озера Байкал.

Библиографический список

1. Алоян А.Е., Пискунов В.Н. Моделирование региональной динамики газовых примесей и аэрозолей // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41. № 3. С. 328-340.

2. Аэрозольное загрязнение атмосферы над озером Байкал и влияние на него промышленных источников / Ю.А. Анохин // Мониторинг состояния озера Байкал. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 44-50.

3. Аргучинцев В.К., Макухин В.Л. Математическое моделирование распространения аэрозолей и газовых примесей в пограничном слое атмосферы // Оптика атмосферы и океана. 1996. Т. 9. № 6. С. 804-814.

4. О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2010 году: гос. доклад. Иркутск: Изд-во Сибирского филиала ФГУНПП «Росгеолфонд», 2012. 409 с.

5. О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2012 году: гос. доклад. Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2013. 337 с.

6. Янченко Н.И., Баранов А.Н. Технико-геоэкологические аспекты распределения фтора при получении алюминия в Байкальском регионе // Проблемы региональной экологии. 2012. № 2. С. 51-55.

УДК 550.822.7

АЛГОРИТМ БУРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТВОЛА В ТРЕЩИНОВАТЫХ КАРБОНАТАХ РИФЕЯ В УСЛОВИЯХ АНОМАЛЬНО НИЗКОГО ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ, ЮРУБЧЕНО-ТОХОМСКОЕ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ

© Р.У. Сираев1, Р.Х. Акчурин2, К.А. Чернокалов3, А.К. Сотников4, С.А. Сверкунов5, А.Г. Вахромеев6

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Приведены результаты бурения первых эксплуатационных скважин на Юрубчено-Тохомском месторождении. В ходе анализа полученных данных выявлены закономерности, присущие названному месторождению. Предложены варианты бурения рифейских отложений, характеризующихся низкими пластовыми давлениями. Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 13 назв.

Ключевые слова: эксплуатационное бурение; горизонтальный ствол; поглощение; регулируемое давление.

ALGORITHM OF HORIZONTAL WELL DRILLING IN FRACTURED RIPHEAN CARBONATES UNDER CONDITIONS OF ABNORMAL LOW RESERVOIR PRESSURE AT YURUBCHENO-TOKHOMSKOYE OIL AND GAS CONDENSATE FIELD

R.U. Siraev, R.H. Akchurin, K.A. Chernokalov, A.K. Sotnikov, S.A. Sverkunov, A.G. Vakhromeev

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article presents the results of drilling the first production wells on Yurubcheno-Tokhomskoe field. The analysis of the obtained data allowed to reveal the regularities characteristic of the discussed field. The variants of drilling Riphean deposits that feature low reservoir pressures are proposed.

1Сираев Рафаил Улфатович, аспирант. Siraev Rafail, Postgraduate.

2Акчурин Ренат Хасанович, аспирант. Akchurin Renat, Postgraduate.

3Чернокалов Константин Александрович, аспирант. Chernokalov Konstantin, Postgraduate.

4Сотников Артем Константинович, аспирант. Sotnikov Artem, Postgraduate.

5Сверкунов Сергей Александрович, аспирант, тел. 89500505386, e-mail: dobro_75@mail.ru Sverkunov Sergey, Postgraduate, tel.: 89500505386, e-mail: dobro_75@mail.ru

6Вахромеев Андрей Гелиевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры нефтегазового дела. Vakhromeev Andrei, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Oil and Gas Business.

3 figures. 1 table. 13 sources.

Key words: production drilling; horizontal borehole; absorption; controlled pressure.

С 2010 года начато эксплуатационное бурение на Юрубчено-Тохомском нефтегазоконденсатном месторождении (ЮТМ). На этапе появления первых скважин выяснилось, что Юрубчёнская залежь является крайне сложным объектом глубокого бурения [1-4]. Поэтапно, от скважины к скважине, нарабатывается опыт оперативной технологической работы в сложном по геологическому строению и гидродинамике объекте - в анизотропных рифейских доломитах [5-9]. К 2012 году была освоена и сегодня на практике применяется пионерная технология наклонно-направленного и горизонтального бурения по анизотропному трещиновато-кавернозному карбонатному коллектору. Авторами представлено краткое изложение опыта, по существу алгоритма первичного вскрытия и проводки горизонтального ствола. Внедрение на двух горизонтальных скважинах принципиально новой технологии - на «управляемом давлении» (ТУД) - позволило расширить опыт, дополнить наработанный алгоритм, обозначить новые технологические проблемы.

Бурение первых семи горизонтальных участков протяженностью до 1000 м выполнено по традиционной технологии «на репрессии» с применением обратимой кольматации. Последовательно, от скважины к скважине, от горизонта к горизонту наработаны алгоритмы первичного вскрытия сложного анизотропно-трещинного коллектора в карбонатах рифея, определены ограничения (критерии), которые позволили внести серьёзную корректировку в технологический регламент горизонтального бурения [5-9].

Бурение горизонтальных участков на практике реализуется в условиях постоянного поглощения. Установлено, что первичное вскрытие на ограниченном поглощении имеет определённый критерий рента-бельностии в определённом диапазоне вполне допу-

стимо, эффективно [7]. Экспериментально доказано, что ограничение производительности промывки и постоянное содержание минимального процента коль-матанта вкупе с ограничением механической скорости позволяет проводить бурение по трещиноватому коллектору с определенными невысокими параметрами проницаемости. Это зависит от интенсивности поглощения и темпа её падения с момента вскрытия зоны. Такая кольматация обратима, и это подтверждено результатами испытания/освоения горизонтальных скважин [7, 8].

Важнейшим этапом в горизонтальном бурении по сплошным трещиноватым карбонатам явилось бурение «на управляемом давлении» (рис. 1). В процессе анализа двух скважин, пробуренных по этой технологии, был получен новый важный геолого-технологический материал (рис. 2). По результатам строительства этих скважин подтвержден вывод о том, что «трещинно-каверновая система пустотного пространства вкупе с насыщающей её флюидной системой крайне «чутко» реагирует на изменение давления в процессе бурения» [7].

Установлено, что бурение «на управляемом давлении» без кольматации с сохранением проницаемости трещиноватых зон реально увеличивает дебит поглощения/проявления в зависимости от созданных в горизонтальной части ствола гидродинамических условий. Начиная с определенной длины вскрытого бурением горизонтального участка, скважина поглощает и проявляет одновременно. Предположительно, при последовательном вскрытии проницаемых зон есть условный «предел длины открытого ствола» для каждого технологического подхода - с кольматацией и без неё.

Рис. 1. Гидродинамическая система «скважина-пласт» при бурении под хвостовик по технологии управляемого давления

Вскрытие новых зон поглощений и продолжение бурения без кольматации

а)

б)

Рис. 2. Сравнение графика бурения: а - на управляемом давлении, скважина 234; б - на репрессии, скважина 533 м

Наступает эффект суммирования отдельных поглощающих трещин или момент разового провала при интенсивности поглощения больше 20-25 м3/час, бурение останавливается. Ожидается, что в этих скважинах будет получена максимальная продуктивность в цикле испытания/освоения. Осложненный «катастрофическим» поглощением горизонтальный ствол проектной длины в 1000 м возможно добурить только «на депрессии» [10]. Нельзя исключить применение в таких сложных интервалах разреза «многоствольного бурения» - ещё одного бокового ствола из основного с провалом в аномально-трещиноватую зону.

Горизонтальным бурением Юрубченской залежи вскрыты мощные зоны трещинно-жильного суперколлектора, или «аномального» коллектора (АК), которые чётко фиксируются в процессе вскрытия по провалу инструмента, скачку механической скорости и падению давления циркуляции. Начинается катастрофическое поглощение бурового раствора (БР). Рапопрояв-ляющие аномальные коллекторы (АК) изучены в карбонатных отложениях нижнего кембрия на юге Сибирской платформы [11-13]. Эти зоны высокоперспективны для последующей добычи нефти, но наиболее проблемны для бурения горизонтальных стволов.

Зоны АК вскрыты в рифее на ЮТМ как «на равновесии», так и на репрессии. Вскрываемый горизонтальными стволами АК не выделялся ранее как типичное осложнение в буровом цикле применительно к ЮТМ, не был изучен вертикальным бурением. Таким образом, горизонтальным бурением открыт принципиально новый для концептуальной модели строения рифейской залежи тип магистрально проводящих зон АК, что является поводом для его исследования [3].

Практика апробации ТУД показала, что при бурении первой трети горизонта ствол «глотает» по 10-15 м3/час при изменении эквивалентной плотности циркуляции (ЭПЦ) на 0,01-0,02 г/см3. Единственный вариант борьбы - ввод минимальных порций кольматанта по циркуляции - директивно запрещен. Ближе к сере-

дине ствола, на глубине 400-600 м, одновременно наблюдаются два процесса: скважина и «глотает» и «проявляет». Вероятнее всего, пласт работает по схеме «обратного клапана»: чуть более тяжелый буровой раствор (БР) опускается вниз на водонефтяной контакт (ВНК), а свежая нефть с высоким газовым фактором поступает в ствол и по затрубному пространству и двухфазной смесью поднимается на поверхность. Частичное ограничение производительности насосов не менее 10л/сек. (работа телесистемы) остается. Дополнительно выявлена серьезная проблема, ограничивающая применение ТУД. Это применение открытой системы очистки БР, что не позволяет бурить в режиме проявления.

Выводы. Все девять горизонтальных стволов пробурены в условиях постоянного поглощения (рис. 3). По результатам бурения девяти горизонтальных стволов можно уверенно утверждать, что стандартизированный проектный подход первичного вскрытия рифейских карбонатов не отвечает геологическим условиям: типу коллектора и гидродинамике залежи. Обе технологии - бурение с репрессией и кольматан-том и бурение на управляемом давлении - на практике реализуются в условиях постоянного поглощения.

Алгоритм бурения горизонтальных стволов протяженностью 1000 м на ограниченном поглощении предполагает следующую последовательность операций при вскрытии поглощающей зоны:

а) увеличение содержания кольматанта, придерживание скорости, наблюдение, падает ли интенсивность;

б) если интенсивность не падает, производятся спускоподъемные операции (СПО), закачка кольмата-ционных пачек и т.д., СПО на бурение (до следующей зоны). По результатам бурения в аномальном коллекторе необходимо продумать, разработать и апробировать новый алгоритм на случай провала бурильного инструмента и полного ухода промывочной жидкости. Необходимо выработать критерии принятия опера-

тивного решения проводки горизонтальных стволов (остановка достигнутым забоем, многоствол).

Применение ТУД после апробации на скважинах 234 и 579 позволяет утверждать, что её применение ограничено и суммарной проницаемостью вскрытого коллектора, и физическими особенностями БР (0,82 г/см3), и открытой системой очистки.На практике после вскрытия поглощающих интервалов с параметрами поглощения 15-18 м3/час и более эта технология ничем от классической (на репрессии) технологии не отличается, так как работает только в условиях постоянного поглощения. В табл. 1 приведено сравнение плановой технологии и опробованных технологий бурения.

затратам на БР. По анализу результатов бурения девяти горизонтальных стволов и одного наклонного главная проблема бурения всех горизонтальных стволов - это катастрофические поглощения (см. рис. 3). Разработанный алгоритм в целом решает задачу бурения горизонтальных стволов в 1000 м по заданной сетке, хоть и с затратами выше проектных.

Очевидно, следующий шаг - внедрение передовых технологий применительно к сложным рифейским карбонатным коллекторам, исключающее воздействие бурового раствора на продуктивный пласт: бурение на депрессии [10], гарантирующее «чистую» призабой-ную зону пласта за счет непрерывного поступления пластового флюида (нефть) в ствол скважины и эф-

Сравнение плановой технологии и опробованных технологий бурения

Депрессия

- затраты на дополнительное оборудование; - непрерывное бурение по программе (только плановые СПО); - нет потерь БР; - нет дополнительных расходов химических реагентов; - нет закачек ВУС, влияющих на коллектор - циркуляция под контролем; - воздействие на трещинно-проницаемую среду в ПЗП минимально; - АР регулируемое; - очистка как проблемный цикл восстановления истинной проницаемости ПЗП просто уходит, её нет; - только 2-3 дня и всё ПГИ по чистому пласту. - поглощения и осложнения цикла бурения; - остановка (время); - потери топлива и нефти для приготовления бурового раствора, завоз которых необходим позднее; - дополнительные работы СПО, кольматационные пачки; - длительность циклавосстановления циркуляции после СПО; - СПО с изменением удельного веса и заменой БР, чтобы не нарушить забойное давление (Рзаб.), которое проглатывается при потере циркуляции АР ±; - забивается призабойная зона пласта, меняется цикл очистки скважины; - необходимость очистки скважины на режимах (АР), определение продуктивных интервалов, способных очиститься при проведении ГДИ.

Рис. 3. Объем поглощенного бурового раствора при бурении горизонтального участка скважины 152,4 м

Заключение. Обобщая краткий обзор проблематики бурения горизонтальных стволов, подчеркнем, что затраты на бурение горизонтального ствола в 1000 м кратно выше проектных по временным затратам (борьба с геологическими осложнениями) и по

фективную очистку забоя, вынос шлама из скважины. Эта технология позволит бурить на равновесии даже при одновременном проявлении и поглощении, не превышая параметры безопасности, в частности НКПР.

Библиографический список

1. Юрубчено-Тохомская зона нефтегазонакопления - важ- нефтегазоносной провинции / А.А. Конторович [и др.] // Гео-ный объект концентрации региональных и поисково- логия и геофизика. 1998. № 11.

разведочных работ в верхнем протерозое Лено-Тунгусской 2. Гидродинамическое моделирование первоочередного

участка разработки Юрубчено-Тохомского месторождения с учетом геомеханического эффекта смыкания трещин / Ю.А. Кашников [и др.] // Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. 2011. № 4. С. 104-107.

3. Концептуальная модель строения рифейского природного резервуара Юрубчено-Тохомского месторождения / Н.М. Кутукова [и др.] // Нефтяное хозяйство. 2012. № 11. С. 4-7.

4. Геологическая обусловленность проблемных аспектов бурения нефтедобывающих скважин на Юрубчено-Тохомском НГКМ, Эвенкия / А.Г. Вахромеев [и др.] // Инновационные решения в строительстве скважин: тезисы Все-рос. науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. С. 41-45.

5. Комплекс технологических решений и оценка их эффективности при эксплуатационном бурении карбонатных отложений Юрубчено-Тохомского месторождения / Р.У. Сираев [и др.] // Инновационные решения в строительстве скважин: тезисы Всерос. науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. С. 38-41.

6. Эксплуатационное бурение рифейских карбонатов на Юрубчено-Тохомском НГКМ - практика и результаты борьбы с геологическими осложнениями / В.Ю. Никитенко [и др.] // Инновационные решения в строительстве скважин: тезисы Всерос. науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011.

7. Новые технологии в проводке нефтедобывающих скважин с горизонтальным окончанием в анизотропных карбонатных коллекторах (на примере Юрубчено-Тохомского НГКМ) / В.М. Иванишин [и др.] // Вестник Иркутского государственно-

го технического университета. 2012. Вып. 6 (65). С. 32-38.

8. Vakhromeev A.G. First deep horizontal boreholes drilling and pumping foroilextraction (at) the Urubcheno-Tohomskoe oil-gas-condensate: 5th Saint Petersburg International Conference & Exhibition 2012, Saint Petersburg, 2012.

9. Siraev R.U. Ways of the decision of geology-technological problems at opening rifewcarbonate adjournment UTM: 2-th Irkutsk International Conference Geobaikal 2012, Irkutsk, 2012.

10. Депрессионная технология: проблемы, решения, эффективность / Д.Л. Бакиров [и др.] // Инновационные решения в строительстве скважин: тез. Всерос. науч.-техн. конф. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011.

11. Вахромеев А.Г. Структурно-гидрогеологическая модель высокодебитных напорных коллекторов галогенно-карбонатной формации юга Сибирской платформы: тез. докладов XVI Всерос. совещания по подземным водам Востока России. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 2000.

12. Вахромеев А.Г. Закономерности локализации «предельно-насыщенных» рассолов в разрезе осадочного чехла на юге Сибирской платформы: мат-лы Всерос. совещания по подземным водам Сибири и Дальнего Востока. Иркутск: Изд-во ИЗК СО РАН, 2006. С. 151-154.

13. Ilin A.I., Vakhromeev A.G., Kompaniets S.V. Features of the forecast of geological conditions of drilling of deep wells according to electromagnetic sounding: 5th Saint Petersburg International Conference & Exhibition 2012, Saint Petersburg, 2012.

УДК 622.831

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГЕОТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ С МАЛОИЗУЧЕННЫМ ГЕОМЕХАНИЧЕСКИМ СОСТОЯНИЕМ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД

© Е.Л. Сосновская1, Л.И. Сосновский2, В.А. Филонюк3

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

На основе обобщения результатов многолетних исследований авторов разработаны основные положения оценки геомеханического состояния горных массивов золоторудных месторождений жильного типа. Разработанные методы и методики рекомендуется использовать для обоснования параметров геотехнологий при освоении месторождений с малоизученными геомеханическими условиями. Ил. 4. Табл. 5. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: жильные месторождения; геомеханические условия; системы разработки с магазинировани-ем руды; системы разработки подэтажных штреков; мероприятия по повышению устойчивости эксплуатационных блоков.

SUBSTANTIATION OF MINING TECHNOLOGY PARAMETERS FOR FIELDS WITH INSUFFICIENTLY EXPLORED GEOMECHANICAL CONDITION OF ROCK MASSIFS E.L. Sosnovskaya, L.I. Sosnovsky, V.A. Filonyuk

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Having generalized the results of their long-term researches the authors developed the main principles for evaluating the geomechanical state of the rock massifs of gold ore vein deposits. Elaborated methods and techniques are recommend-

1Сосновская Елена Леонидовна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952) 405216, e-mail: 1.gor@istu.edu

Sosnovskaya Elena, Candidate of Geological and Mineralogical sciences, Associate Professor of the Department of Mineral Deposits Development, tel.: (3952)40-52-16, e-mail: 1.gor@istu.edu

2Сосновский Леонид Иннокентьевич, доктор технических наук, профессор кафедры разработки месторождений полезных ископаемых, тел.: (3952) 405216, e-mail: 1.gor@istu.edu

Sosnovsky Leonid, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Mineral Deposits Development, tel.: (3952)405216, e-mail: 1.gor@istu.edu

3Филонюк Виталий Андреевич, доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии, тел.: (3952) 405349, e-mail: filonyuk@istu.edu

Filonyuk Vitaly, Doctor of Geological and Mineralogical sciences, Professor of the Department of Applied Geology, tel.: (3952)405349, e-mail: filonyuk@istu.edu