Тема 6.8.2 Проектування й освоєння обріїв з високим тиском

Опыт разведки подсолевых нефтегазоносных отложений показывает, что бурение поисковых и разведочных скважин в мощных солевых толщах – покрышках над залежами нефти и газа нередко осложняется и даже становится невозможным из-за наличия рапопроявлений – высоконапорных фонтанов внутрисолевых рассолов. Основные причины возникновения таких аварий следующие:

• внезапность аварийного проявления, высокие дебиты рассолов, достигающие 30000м³/сут;

• аномально высокие пластовые давления (АВПД), создаваемые рапой (300–400 атмосфер);

• высокая минерализация рапы (до 600 г/л и более) и значительное содержание в ее составе солей магния и кальция.

До начала бурения в недрах существует динамическое равновесие между пластовым давлением и горным (геостатическим). Бурением это равновесие нарушается, что особенно сильно сказывается на геодинамике недр при вскрытии скважиной зоны АВПД.

Огромный ущерб окружающей среде может быть нанесен в результате аварийных выбросов и неконтролируемого фонтанирования скважин подземными флюидами – водой, газом и особенно нефтью. В подавляющем большинстве случаев аварийные ситуации возникают при неожиданном вскрытии скважиной зоны АВПД.

Рапопроявления, отмечавшиеся при бурении глубоких поисковых скважин на нефть и газ в характеризуются различной интенсивностью: от незначительных, вызывающих коагуляцию бурового раствора и повышенный расход химических реагентов для их обработки, до нескольких тысяч кубических метров в сутки. Максимальными дебитами характеризуются рапопроявления, приуроченные к галогенно-карбонатной гидрогеологической формации, объединяющей проницаемые интервалы разреза в пределах соленосной толщи нижнекембрийского возраста, в основном к осинскому, реже к балыхтинскому горизонтам усольской свиты. В меньшей степени это относится к горизонтам бельской, булайской и ангарской свит нижнего кембрия.

Несмотря на огромный интерес к проблеме АВПД широкого круга специалистов – геологов, геофизиков, геохимиков и инженеров, занимающихся поисками, разведкой и разработкой нефтяных и газовых месторождений, очень мало внимания до сих пор уделяется изучению АВПД с точки зрения охраны окружающей среды, хотя огромное значение АВПД в этом аспекте очевидно. АВПД – потенциальный источник аварий в процессе бурения. Из краткого обзора видно, что неожиданное вскрытие зон АВПД – основная причина открытых фонтанов и выбросов пластовых флюидов. Зачастую это приводит к загрязнению окружающей среды, большим материальным затратам, а часто и к человеческим жертвам.

Подведем краткие итоги. Объекты с АВПД представляют наиболее серьезную опасность из-за масштаба связанных с ними явлений, по существу технических катастроф. На первом этапе – разведки и пионерного освоения КГКМ – это один из наиболее значимых факторов, требующий всестороннего осмысления. Недоучет этих факторов приводит:

– к аварии и затратам на перебуривание, замене оборудования;

– к серьезным экологическим последствиям, иногда катастрофического масштаба;

– гораздо позже – может происходить смятие обсадной колонны (недостаточная толщина стенки, некачественный цементаж заколонного пространства), – с активизацией перетоков из зоны АВПД в зоны с гидростатическим давленим на АНПД – т. е. в верхние водоносные горизонты, либо вниз – в продуктивный горизонт – газовую залежь.

Для формирования системы экологической безопасности на КГКМ актуально:

– опережающее изучение АВПД и разработка методики геолого-геофизического прогноза зон локализации АВПД в плане и разрезе;

– постановка специальных геологоразведочных работ (ГРР) – комплекса полевой электроразведки и сейсморазведки и дополнительного объема переинтерпретации существующих полевых геофизических материалов;

– построение прогнозных карт на АВПД на территории производства ГРР и пионерного освоения КГКМ (прогнозирование горно-геологических условий строительства скважин в соленосной части разреза осадочного чехла);

– проектирование буровых работ:

а) с учетом прогноза зон АВПД;

б) введением дополнительных изменений конструкции глубоких скважин;

в) разработкой регламентов вскрытия и проходки зон АВПД;

г) разработкой методики изоляции пластов-коллекторов с АВПД и устья скважин, центрированием обсадных колонн, и цементажом заколонного пространства, составом цемента и регламентом этих работ;

д) оперативным контролем ИТР за процессом ведения буровых работ;

е) разработка дополнительных мер по экологической безопасности через формирование полигонов захоронения.