ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ БЕЗОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НА СКВАЖИНАХ С АНОМАЛЬНО ВЫСОКИМ ПЛАСТОВЫМИ ДАВЛЕНИЯМИ

Введение. Геологическое строение залежей нефти и газа в Российской Федерации характеризуется специфическим стратиграфическим, формационным и фазово-химическим диапазоном нефтегазоносности с самыми разными глубинными условиями, что предопределяет особенность распределения, состава и условий эксплуатации залежей углеводородов. В сложных горно-геологических условиях имеются зоны с аномально высоким  пластовыми давлениями (АВПД). Зоны с АВПД также могут образовываться искусственно в процессе добывания нефти, газа и воды, если нет компенсации пластовой энергии. На сегодняшний день большинство месторождений на территории Российской Федерации находятся на завершающей стадии разработки, а потому нужно максимально увеличить собственную добычу углеводородов из месторождений из АВПД. Самым сложным является строительство качественной скважины с сохранением лучших фильтрационных характеристик продуктивной зоны пласта на эксплуатационных объектах, что находятся на поздней стадии разработки и с пониженными начальными пластовыми давлениями [1-5].  Предпосылкой исполнения этих условий является применение облегченных тампонажных растворов во время строительства новых скважин.

Исследователи [6] считают, что предпосылкой возникновения зон с аномально высоким давлениями является тектоническая эрозия верхних наслоений породы. То есть когда верхние слои породы размываются, а вертикальные напряжения уменьшаются матрица породы восстанавливается как эластичное тело, из-за чего объем пор в породе возрастает, а давление флюида в породе уменьшается. Исследованиями [7-10] определено, что гидродинамические условия флюидной системы в кавернозно -трещиноватых карбонатных коллекторах с АВПД существенно отличаются от обычных гранулярных коллекторов и коллекторов с небольшой трещиноватостью. Наибольшей проблемой во время их первичного раскрытия являются катастрофические поглощения, вызванные АВПД пластовых углеводородных систем и специфическими свойствами трещиноватого коллектора [8].

Цель доклада - определить простые решения для безопасного и эффективного производства работ по исследованию скважин с аномально высоким пластовыми давлениями.

Изложение основного содержания проведенного исследования. Аномальность пластовых давлений обусловлена преимущественно геологическим строением месторождений и разницей плотности нефти, газа, воды и пород, которые их вмещают. Существенное влияние на изменение пластового давления в недрах Земли имеет форма залегания пород и их физическое состояние (уплотнение) [6]. На месторождениях аномально высокое  давление может быть, если экранировочная покрышка залегает неглубоко, поверх нефтеносности высокий и нет активного напора пластовых вод. В таком случае, когда под покрышкой сверхнормальное давление нефти равно геостатическому с увеличением глубины оно растет на величину столба нефти, плотность которой меньше плотности воды в пластовых условиях. Так что с увеличением глубины от экранировочной покрышки при наличии мощного горизонта нефтеносности наблюдаются пластовые давления меньше гидростатических [3].

Авторы [4] выделяют четыре основные причины образования зон с АВПД:

1. Превышение гипсометрической точки бурения скважины над гипсометрическим положением условной пьезометрической поверхности.

2. Падение пластового давления в природном резервуаре в результате миграции флюида по трещинам и большим разрывам до дневной поверхности со следующей дегазацией и непосредственным выходом жидкости.

3. Опускание коллекторов в герметичных условиях на низший гипсометрический уровень, что приводит к пластовым давлениям, меньшим чем гидростатическое.

4. Формирование в осадочной толще земной коры в результате стрессовых тектонических движений полостей тектонических разрывов, что в определенных геологических условиях предопределяет формирование вакуумного пространства, куда возможна миграция флюидов из природных резервуаров.

Пласты из АВПД размещаются в толщах осадочных отложений между непроницаемыми породами с нормальными или аномально высокими и аномально высокими внутрипоровыми давлениями. Их также называют пьезоминимумами [8]. Создание зон с АВПД в природных резервуарах связано с большим количеством факторов в земной коре, в частности обратной упругой деформацией скелетов из-за эрозии перекрывающих ее толщ, а затем привлечением участков снова в погружение и отложением осадочных толщ меньшей толщины; со снижением температур в коллекторах, а также разницей температурных коэффициентов расширения поровых вод и скелета пород [6]. Согласно геодинамической концепции формирования земной коры, во время действия тектонических усилий в земной коре и смятения пластов коллекторов в складки происходит их механическая деформация, что обнаруживается в периферийных частях структур в уменьшении поровых пространств в пласте и формировании трещин сплющивания и образование новых трещин, раскрытие которых увеличивается по направлению к своду складки. Итак, в верхней части складки (ее своде) могут образовываться немалые по размеру раскрытые тектонические нарушения [6].

Были определены простые решения для безопасного и эффективного производства работ по исследованию скважин с АВПД в России.

Описан опыт  [7] применения блокирующих составов в процессе текущего и капитального ремонта скважин АВПД. Контроль над поглощением технологических жидкостей в процессе текущего и капитального ремонта скважин  – одна из актуальных задач для Ярактинского и Ичединского месторождений. Согласно проведенному исследованию, объем поглощения достигает 300-600 м³ при фактической емкости скважин 60 м³. В условиях АВПД для глушения скважин применяются солевые растворы высокой плотности на основе дорогостоящих сухих компонентов. Поэтому выполнение текущего и капитального ремонта скважин в условиях катастрофического поглощения растворов приводит к существенному росту затрат. В этой связи продолжается поиск оптимальных блокирующих составов для использования в процессе текущего и капитального ремонта скважин и представлен опыт применения биополимерных композиций производства ТК «Шлюмберже» (Schlumberger) и ООО «ПСК «Буртехнологии» (г. Пермь).

Описан опыт бурения и освоения скважин в условиях АВПД при наличии зон интенсивного выщелачивания и карстования [8]. Осинский горизонт (Б1) Северо-Даниловского нефтегазоконденсатного месторождения представлен рифами кембрийского возраста, для которых характерно АВПД, а бурение и заканчивание скважин в этих объектах потребуют применения особых технологий. В ходе проведенных опытных работ наибольшую эффективность применительно к данным условиям показала технология бурения в режиме «грязевой шапки», или PMCD, – без выхода циркуляции и при наличии избыточного давления на устье скважины. Окончание скважин выполнено с использованием «глухого» хвостовика с последующим проведением прострелочно-взрывных работ после монтажа фонтанной арматуры.

Выводы.  Докладе были определены простые решения для безопасного и эффективного производства работ по исследованию скважин с АВПД в России. Показано, что разработка месторожденийсо скважинами АВПД  в современных условиях нуждается в строительстве новых эксплуатационных скважин с предотвращением загрязнения призабойной зоны пласта при креплении и обеспечении надежной изоляции заколонного пространства. Достичь этого можно, применяя облегченные и легкие тампонажные растворы, которые делают невозможным большую депрессию на пласт и опасность непредвиденных поглощений тампонажной суспензии и гидроразрыва в пласте.