Совершенствование методов борьбы с поглощениями в интрузиях долеритов глубоких разведочных скважин Сибирской платформы

Проблемы совершенствования технологий, повышения качества и эффективности буровых работ во многом определяются успешностью применяемых методов регулирования технического состояния необсаженного ствола (герметичность и прочность стенок) в процессе бурения и заканчивания нефтяных и газовых скважин. Наиболее частыми видами осложнений, нарушающими технологию буровых работ, являются поглощения буровых и тампонажных растворов. При этом ежегодные затраты на борьбу с осложнениями в нефтегазодобывающей отрасли составляют от 8% до 16% календарного времени бурения и от 5% до 10% финансовых средств. Причем не поддаются строгому учету общие затраты на ликвидацию брака при строительстве скважин: восстановление герметичности крепи, межпластовые перетоки и заколонные флюидопроявления, недохождение цементного раствора на расчетную высоту, прорыв пластовых флюидов к фильтру скважин и т. д.

Анализ последних 10 лет показывает, что эффективность традиционных методов борьбы с поглощениями в среднем составляет 30%. Затраты времени в общем балансе на бурение возросли до 18−23%.

Сложившиеся обстоятельства связаны с острым дифицитом информационного обеспечения методов борьбы с поглощениями по оценке фильтрационных характеристик поглощающих пород, геолого-технических условий производства изоляционных операций, гидравлического состояния поглощающей скважины. А также с низкой эффективностью применяемых технологий изоляции поглощающих пластов, особенно, в интрузиях долеритов Сибирской платформы и недостаточно профессиональным уровнем исполнителей работ.

Таким образом, совершенно очевидно, что дальнейшее совершенствование и повышение технологической эффективности и технико-экономических показателей методов борьбы с поглощениями имеют важное научно-прикладное значение и являются актуальными.

Цель работы. Повышение качества и эффективности строительства глубоких разведочных скважин на Сибирской платформе модификацией и внедрением комплекса методов борьбы с поглощениями в трапповых интрузиях.

Основные задачи исследований и разработок.

1. Обобщение и аналитическая оценка современного состояния работ по борьбе с поглощениями буровых и тампонажных растворов в глубоких скважинах на Сибирской платформе.

2. Модификация и адаптация комплекса технологий по изоляции поглощений в зонах эндоконтактов и трапповых интрузий.

3. Совершенствование методических основ и метода расчета технологических параметров процесса изоляции поглощающих пластов.

4. Промысловые испытания и внедрение комплекса технологий по гидромеханическому упрочнению ствола в интрузиях долеритов Сибирской платформы.

5. Оценка качества и технико-экономических показателей комплекса технологий по борьбе с поглощениями в глубоких разведочных скважинах на Сибирской платформе.

Методы исследований. Для решения научно-прикладных задач диссертационной работы использованы принципы системного подхода, классическая теория гидромеханики сплошных сред, комплекс промыслово-геофизических и гидродинамических методов исследований скважины и пластов, методики аналитической оценки результатов промысловых исследований и испытаний.

Основные защищаемые положения.

1. Оценка геолого-физических, механических свойств и фильтрационных характеристик интрузий долеритов.

2. Модифицированный комплекс методов изоляции поглощений в зонах эндоконтактов и интрузий.

3. Требования, предъявляемые к методам исследования, изоляции и оценки технологической эффективности работ при борьбе с поглощениями в интрузиях долеритов.

4. Результаты промышленных испытаний и внедрения разработок при борьбе с поглощениями в глубоких скважинах на Сибирской платформе.

Научная новизна.

1. Результаты промысловых исследований и аналитических обобщений по оценке геолого-физических и фильтрационных характеристик интрузий долеритов. Установлены существенные отличия трещиноватости, физико-механических и коллекторских свойств интрузий долеритов от карбонатных пород.

2. Разработаны научно-прикладные обоснования механизмов изоляции проницаемых пород и способы их реализации в конкретных геолого-технических условиях борьбы с поглощениями.

3. Реализация системных принципов при разработке комплекса технологий по гидромеханическому упрочению ствола в процессе бурения скважин, обеспечивающих нелинейный рост качественных и технико-экономических показателей буровых работ.

Практическая ценность.

1. Разработка комплекса модифицированных технологий по гидромеханическому упрочнению ствола в процессе бурения скважин.

2. Усовершенствование методики последовательной гидроизоляции комплекса флюидонасыщенных пластов в массиве горных пород при бурении скважин в условиях АНПД и АВПД.

3. Разработка метода расчета технологических параметров процесса тампонирования поглощающих пород трещинных коллекторов и 7 интрузий долеритов, адекватного их геолого-физическим и фильтра ционным характеристикам.

4. Достижение нелинейного роста технологических и технико экономических показателей изоляционных работ в 2,5−3,9 раза в срав нении с показателями традиционных методов борьбы с поглощениями.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Аналитические обобщения и критическая оценка сложившихся в современной теории и практике строительства скважин представлений, научно-технических направлений развития, показателей качества и эффективности изоляционных работ выявил ряд негативных тенденций. Так в вопросах совершенствования и развития технологии изоляционных работ не уделяется должного внимания методам гидродинамических исследований поглощающих скважин и пластов, контроля и регулирования гидромеханических процессов тампонирования фильтрационных каналов призабойной зоны, а также механизмам снижения приемистости поглощающих пород различных категорий сложности. Все отмеченное свидетельствует о том, что современный уровень развития технологии борьбы с осложнениями характеризуется состоянием существенной неупорядоченности этой сложной геолого-технической системы «скважина — п пластов», типичными для которой являются дефицит информативности, низкая эффективность организации и управления технологическими процессами борьбы с осложнениями.

2. Рассмотрены системные принципы совершенствования и развития технологии изоляционных работ за счет формирования информационной базы промысловых данных, с использованием экспресс-методов гидродинамических исследований, оперативного контроля и управления технологическим процессом тампонирования каналов поглощающих пород, разработки тампонажных смесей с предельными по прокачиваемости структурно-механическими свойствами и метода расчета параметров режима нагнетания их в зону поглощающих пород, упорядоченной реализации механизмов изоляции поглощающих и флюидопроявляющих пластов.

3. По результатам комплексных исследований (геологических, гидродинамических и геофизических) обобщены геолого-физические характеристики интрузий долеритов, негативно влияющие на технологию изоляционных работ. Это преимущественное развитие трех систем ортогональных трещин: поперечные, продольные и пологие вдоль структуры теченияэндои экзоконтактные изменения трещиновато-сти и ростом густоты трещин вблизи контактов интрузий с материнской породойповсеместное развитие вертикальных столбов отдельности интрузий (силы) — большинство внутрислойных трещин геометрически похожих на «кирпичную кладку». Преобладающий размер трещин в трапповых интрузиях (до 80%) изменяется от 0,25−10″ 3 м до 2,0−10″ 3 м. Трещины с раскрытостью от 2,0−10−3 до 6,0−10−3 м составляют порядка 14%, а более 6,0−10−3 м, около 6,0%. Толщина проницаемой части трапповых интрузий из-за приуроченности их в основном к контактным зонам изменяется в пределах от 3−5 м до 15−20 м, редко превышая последние.

4. Усовершенствован комплекс методов исследования и изоляции поглощающих пластов разработкой новых методических подходов по оперативной оценке технического состояния ствола, упрощением технологических схем производства изоляционных операций, модификации структурно-механических свойств тампонажных систем и унификации метода расчета технологических параметров процесса изоляции поглощающих пород различной интенсивности.

5. Усовершенствована методика обоснования механизма изоляции поглощающих пластов по регламентированным показателям коэффициента приемистости и расчета технологических параметров его реализации: подача насоса, давление нагнетания, радиуса проникновения, требуемого объема, структурно-механических свойств тампо.

158 нажных смесей и времени их структурообразования (коагуляции или начала схватывания).

6. Результаты внедрения комплекса исследовательских, изоляционных методов и методических разработок при борьбе с поглощениями в глубоких поисково-разведочных скважинах Сибирской платформы привели к нелинейному росту технологической эффективности и технико-экономических показателей работ в сравнении с традиционными методами. При этом показатель результативности изоляционных операций на зону поглощения повысился в среднем в 2,45 раза, затраты времени снизились в 3,88 раза, расход тампонажных материалов сокращен в 2,9 раза, а финансовые затраты снижены в 2,2 раза.