способ вскрытия высоконапорных пластов, насыщенных крепкими рассолами

Формула изобретения

Способ вскрытия высоконапорных пластов, насыщенных крепкими рассолами, включающий бурение и крепление ствола скважины до кровли высоконапорного пласта, вскрытие бурением высоконапорных пластов с использованием мер противофонтанного выброса, отличающийся тем, что перед спуском колонны, крепящей ствол скважины до кровли продуктивного горизонта, в интервале поглощающего пласта, расположенного непосредственно под региональной водоупорной толщей, методом гидравлического разрыва формируют зону поглощения, после чего осуществляют крепление ствола скважины промежуточной обсадной колонной, обеспечивая связь сформированной зоны поглощения через устьевую обвязку с резервным емкостным парком и наземным насосным оборудованием за счет недоподъема цементного раствора на 80-100 м до башмака предыдущей обсадной колонны, вслед за этим производят вскрытие бурением целевого высоконапорного пласта и, в случае интенсивного рассолопроявления, осуществляют отвод природного рассола закачкой наземным насосным оборудованием или за счет собственной энергии продуктивного высоконапорного пласта по межтрубному пространству в предварительно сформированную зону поглощения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии строительства глубоких скважин, в частности к способам вскрытия продуктивных пластов.

Разработка месторождений флюидов в высоконапорных пластах осадочного чехла, характеризующихся аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) и большими дебитами перелива [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е. Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИТИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986. Ясашин A.M. Вскрытие пластов, в которых пластовое давление больше гидростатического. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 1999, № 10. - С.22-25., Былевский Г.А., Кучерук Е.В., Карпушин В.З. Количественная оценка АВПД при геологоразведочных работах на нефть и газ. - М., 1987 - 47 с.], имеет особенность, суть которой состоит в повышенной опасности буровых работ в процессе их вскрытия. До начала бурения в недрах земли существует равновесие между геостатическим и пластовым давлениями. Вскрытие высоконапорного пласта нарушает это равновесие и может сопровождаться аварийными выбросами и фонтанированием подземного флюида, причиняющего огромный ущерб окружающей среде. Такие случаи имели место как при поиске, так и при разработке нефтяных и газовых месторождений.

Известен катастрофический выброс нефти при вскрытии скважиной кровли зоны АВПД на соляном куполе Спиндтлоп в Техасе, США [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е. Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИТИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986]. При этом на земную поверхность было выброшено из скважины 108 тыс. тонн нефти, образовавшей озеро площадью 40 га. Затем возник пожар, превративший всю округу в безжизненную пустыню. Другим примером такой же катастрофы могут служить последствия некорректного вскрытия трещиноватых известняков свиты Кум, залегающих под мощными солевыми отложениями, в скважине N 5 на нефтяном месторождении Эльбрус, Иран [Кучерук Е.В., Люстих Т.Е.

Прогнозирование и оценка аномальных пластовых давлений по материалам геофизических исследований. ВИНИГИ, серия «Геологические и геохимические методы поисков полезных ископаемых. Методы разведки и оценка месторождений. Разведочная и промысловая геофизика». Т.7, М., 1986. Продуктивный пласт в данной скважине залегал на глубине 2700 м, имел давление 60 МПа и был вскрыт всего на 5 см, после чего скважина фонтанировала нефтью с дебитом 8,1 тыс. т/сут в течение 82 суток, излив на земную поверхность 664 тыс. тонн нефти. Эта нефть на многие десятилетия отравила флору и фауну и загрязнила не только поверхностные, но и подземные воды.

Таким образом, при строительстве глубоких скважин вскрытие высоконапорных пластов может стать причиной аварий, приводящих к загрязнению окружающей среды и многим другим нежелательным последствиям.

Опыт разведки подсолевых нефтегазоносных отложений в Иркутской области показывает, что бурение поисковых и разведочных скважин в мощных солевых толщах - покрышках над залежами нефти и газа, осложняется и даже становится невозможным из-за интенсивного притока крепких рассолов из галогено-карбонатных гидрогеологических формаций в пределах соленосной толщи нижнекембрийского возраста. Высокодебитные притоки крепких рассолов получены практически на всех разведочных площадях юга Иркутской области, м³ /сут: Ковыктинская до 5000; Омолойская до 3600; Балаганкинская до 1800; Балыхтинская до 840, Знаменская до 7000, Рудовская до 3600, Карахунская до 2400 и т.д. [Вахромеев А.Г., Хохлов Г.А. Перспективы прогноза зон рапопроявлений в Верхоленском (Жигаловском) газоносном районе Иркутской области. В сб. Особенности технологии проводки и закачивания скважин в Вост. Сибири и Якутии. СНИИГГиМС, ВостСибНИИГГиМС, Новосибирск, Иркутск, 1988, с.140-142]. Коэффициент аномальности пластового давления составляет 2,05-2.65 [Пиннекер Е.В. Рассолы Ангаро-Ленского артезианского бассейна. М.: Наука, 1966. - 332 с. Анциферов А.С. Гидрогеология древнейших нефтегазоносных толщ Сибирской платформы. М.: Недра, 1989].

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что вскрытие высоконапорных пластов глубокой скважиной является сложной технологической операцией и представляет серьезную опасность из-за масштаба связанных с этим последствий. Это, прежде всего, обусловлено тем, что незначительные ошибки в выборе оборудования, величины репрессии на пласт и технологических режимов бурения могут привести к производственным осложнениям вплоть до ликвидации скважины и даже к экологической катастрофе.

Известен способ обеспечения безопасности буровых работ при вскрытии высоконапорных пластов, состоящий в использовании для профилактики фонтанного выброса специальных утяжеленных буровых растворов [Калинин А.Г., Левицкий А.З. Технология бурения разведочных скважин на жидкие и газообразные полезные ископаемые. - М.: Недра, 1988. - с 98-99. Булатов А.И., Пеньков А.И., Проселков Ю.М. Справочник по промывке скважин. - М.: Недра, 1984. - 317 с.]. Для их приготовления необходимы дорогостоящие и дефицитные реагенты: бромиды и нитраты поливалентных металлов, биополисахариды, гидроксиэтилированные производные целлюлозы и многоатомных спиртов, барит, целестин, гематит, галенит и др.

Недостатками данного способа являются высокая стоимость бурового раствора, большие сложности в его приготовлении и поддержании необходимых технологических параметров и незастрахованность проводимых работ от спонтанных выбросов и разлива пластового флюида по земной поверхности в тех случаях, когда плотность бурового раствора не обеспечивает превышение гидростатического давления над пластовым.

Задача предлагаемого изобретения состоит в разработке технического решения, позволяющего проводить управляемое вскрытие высоконапорных пластов с аномальными дебитом и давлением, насыщенных крепкими рассолами, с более высокой степенью защиты от спонтанных выбросов и фонтанирования пластового флюида, чем в случае применения известного способа.

Суть предлагаемого технического решения состоит в том, что перед спуском колонны, крепящей ствол скважины до кровли высоконапорного пласта, в интервале поглощающего пласта, расположенного непосредственно под региональной водоупорной толщей, методом гидравлического разрыва формируют зону поглощения, после чего осуществляют крепление ствола скважины промежуточной обсадной колонной и обеспечивают связь сформированной зоны поглощения через устьевую обвязку с резервным емкостным парком и наземным насосным оборудованием за счет недоподъема цементного раствора на 80-100 м до башмака предыдущей обсадной колонны, вслед за этим производят вскрытие бурением целевого высоконапорного пласта и в случае интенсивного рассолопроявления осуществляют отвод природного рассола закачкой наземным насосным оборудованием или за счет собственной энергии продуктивного высоконапорного пласта по межтрубному пространству в предварительно сформированную зону поглощения.

Ниже приводятся конструктивная схема (см. чертеж) и пример осуществления предлагаемого технического решения.

Пример. Бурение скважины (1) до кровли (2) высоконапорного продуктивного пласта (3) ведут в соответствии с освоенной для данного месторождения технологией. Далее в интервале поглощающего пласта, расположенного непосредственно под региональной водоупорной толщей (4), методом гидроразрыва формируют зону поглощения (5), осуществляют крепление ствола обсадной колонной (6), однако цементный раствор закачивают с таким расчетом, чтобы сформированная зона поглощения была открыта и могла сообщаться через устьевую обвязку с наземным насосным оборудованием, то есть оставляют не зацементированным межколонное пространство от зоны поглощения до земной поверхности (7). Затем производят вскрытие бурением высоконапорного пласта (3), его продукцию транспортируют по скважине и в случае аномально высокого дебита перепускают под давлением через устьевую обвязку и далее через узел (8), позволяющий регулировать дебит и давление поступающего из скважины рассола, напрямую по межколонному пространству (7) в заранее сформированную зону поглощения (5).

Резервным, запасным вариантом в этой схеме (примере) предусматривается обвязка скважины с наземными резервными приемными емкостями (9) и наземным насосным оборудованием (10) для принудительной закачки в сформированную зону поглощения. На закачивающей линии предусматривается обратный клапан (11), а регулирование дебита контролируется расходомером (12).

Преимуществом заявляемого способа вскрытия высоконапорного пласта, насыщенного крепким рассолом, является то, что осуществление предлагаемого технического решения позволяет избежать выбросов, фонтанирования и разлива пластового флюида за счет его закачки наземным насосным оборудованием в заранее сформированную зону поглощения.

Способ был успешно опробован на практике при строительстве скважины 3А Знаменского месторождения промышленных рассолов, Иркутская область.