Разработка технологии бурения скважин в условиях катастрофических поглощений: На прим. 
Степн. месторождения

Степновское подземное хранилище газа (ПХГ) расположено в Саратовском Заволжье и является одним из крупнейших в России и мире с активным объемом газа 5,08 млрд. н куб. м. Создано оно на базе истощенного газового месторождения в 1973 году. Из старого эксплуатационного фонда перешли 12 скважин, а 166 скважин средней глубиной 2150 метров должны быть пробурены.

Из опыта строительства скважин при разбуривании Степновского месторождения известно, что в каждой третьей скважине вскрывались одна или несколько зон катастрофических поглощений. Поглощающие породы залегают на глубинах 400 — 1000 метров в интервале бурения под промежуточную колонну. Дополнительным серьезным препятствием для бурения являлись шламовые пробки, образующиеся на забое и препятствующие наращиванию инструмента.

Для прохождения интервала осложнений в Степновском УБР, проводившем бурение скважин для разработки Степновского месторождения, использовались все известные технологии. При невозможности достижения проектной глубины спуска промежуточной колонны, проводилось забуривание с глубины 400 — 500 метров наклонно-направленного ствола с целью обойти зону поглощения. Если после забуривания 3.4 стволов этого достичь не удавалось, то скважина ликвидировалась. Так из 20 эксплуатационных скважин, заложенных в сводовой части поднятия, 5 скважин (т.е. 25%) были ликвидированы из-за осложнений при бурении под промежуточную колонну.

При бурении первых эксплуатационных скважин ПХГ использовался опыт бурения «удачных» стволов скважин старого фонда. Однако применяемые технологии имели в целом низкие технико-экономические показатели Например, по.

7 скважинам, бурившимся в 1978 -79 г. г., затраты календарного времени на прохождение интервала 400 — 100 метров составили в среднем на скважину 1979 часов, достигая по отдельным скважинам 3. 4 тысяч часов.

Сложившаяся ситуация потребовала разработки принципиально новых способов преодоления осложнений. Для исключения работ по тампонированию зон поглощений и эффективной очистке забоя от шлама автором был разработан способ бурения с обратной эрлифтной промывкой и выносом выбуренной породы на поверхность (авторское свидетельство СССР 979 616). В соответствии с этим способом промывка забоя осуществлялась пластовой водой, непрерывно поступающей к долоту из вскрытых водоносных горизонтов за счет аэрации ее в бурильных трубах.

Опытные работы показали, что при использовании обратной эрлифтной промывки (ОЭП) механическая скорость проходки возрастает до 10. 12 метров в час. Однако при этом в некоторых скважинах, несмотря на многократные проработки с подъемом на поверхность 10 .40 куб. метров шлама, не удавалось углубиться практически ни на один сантиметр. Характер материала, поступающего из скважин указывал на то, что этот шлам представляет продукты обрушения стенок скважин в интервале залегания слабосцементированных обломочных карбонатных пород — известняков и доломитов карбона.

Установление причины поступления такой породы в ствол скважины определило подходы к преодолению этого тяжелого осложнения. Вначале делались попытки формирования устойчивой каверны многократными проработками. Если это не давало результатов, то проводилась многократная закачка цементного раствора в интервал, что не всегда позволяло создать устойчивый ствол и скважину ликвидировали. Проведенный анализ и модельные исследования позволили установить причину недостаточной эффективности известных технологий укрепления неустойчивых пород и на этой основе разработать новую технологию.

В предложенном способе (авторское свидетельство СССР 1 745 887) закрепление слабосцементированных карбонатных пород создается путем многократной проработки укрепляемого интервала с промывкой цементным раствором и энергичным его перемешиванием на забое.

В настоящее время бурение с обратной эрлифтной промывкой в сочетании с укреплением неустойчивых пород цементированием с забойным перемешиванием является наиболее рациональной технологией, гарантирующей проводку скважин в сложных горно-геологических условиях, аналогичным Степновской площади.

С использованием данной технологии на Степновском ПХГ к настоящему времени пробурены 23 скважины с общим экономическим эффектом в масштабе на 1.01. 96 г. 23,9 млрд руб. Максимальный годовой экономический эффект -3,12 млрд руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Анализ многочисленных образцов пород из поглощающих горизонтов позволил установить, что распространение поглощающих комплексов на Степ-новском месторождении объясняется взаимодействием двух факторов — первичной проницаемостью и активным промыванием пород в предъюрское время, что дало возможность прогнозирования закономерностей распределения зон поглощений по площади и глубине.

2. Показано, что бурение интервалов катастрофических поглощений возможно двумя путями :

— ликвидация или снижение интенсивности поглощения бурового раствора до величины, когда оставшаяся циркуляция обеспечивает удовлетворительную очистку ствола;

— использование решений, позволяющих производить постоянное или периодическое удаление шлама без ликвидации поглощения.

3. Установлено, что применение традиционных способов ликвидации или снижения катастрофических поглощений: аэрирование буровых жидкостей, введение в них различных наполнителей, цементирование зон поглощений зачастую не решает проблемы бурения скважин на Степновском месторождении, что обуславливает необходимость разработки методов очистки скважин от шлама при бурении с полным поглощением.

4. Доказано, что при бурении интервалов катастрофических поглощений с полной потерей циркуляции очистка ствола скважины от шлама «методом пузырей» или «контейнерно-сифонным «способом приводит к обвалам трещиноватых стенок скважин, интенсивному кавернообразованию.

5. Разработан способ укрепления неустойчивых пород цементированием с забойным перемешиванием укрепляемой породы и вяжущего,.

6. Предложенный способ бурения пластов катастрофических поглощений с обратной эрлифтной промывкой доказал свою несомненную эффективность.

7. Полученный опыт технологии бурения с обратной эрлифтной промывкой позволяет рекомендовать данную технологию для вскрытия продуктивных пластов, сложенных устойчивые породами с целью снижения противодавления на пласт и уменьшения колыштации коллекторов.

8. Разработан и широко опробован комплекс мероприятий, обеспечивающих успешное бурение интервалов катастрофических поглощений на Степнов-ском месторождении.

9. Общий экономический эффект от внедрения разработанной технологии бурения на Степновском ПХГ составил в ценах на 01.01. 98 г. — 23,9 млрд руб.