Охрана недр при бурении скважин

Вредные явления, которые могут привести к ухудшению как общего физико-химического состояния недр, так и условий пользования недрами, при бурении возникают вследствие нарушения целостности массива горных пород, вскрываемого скважиной; использования в процессе бурения материалов и веществ, чуждых недрам и обладающих агрес­сивными свойствами; возникновения аварийных ситуаций и некачественного проведения работ (с нарушением технологи­ческих требований); проведения исследований в пробуренных скважинах с отклонениями от принятого комплекса при низ­ком качестве интерпретации результатов исследований.

Указанные причины могут вызвать ряд отрицательных по­следствий.

Нарушение целостности массива горных пород влечет за собой нарушение естественной разобщенности, изолирован­ности нефтегазоносных и водоносных горизонтов и пластов, а также создает возможность возникновения связи глубоких недр с атмосферой. Появляется опасность взаимодействия пластов через ствол необсаженной скважины, по затрубному пространству обсаженной скважины при некачественном це­ментировании или вследствие негерметичности обсадной ко­лонны.

В результате такого взаимодействия в водоносные пласты могут попасть УВ, а нефтегазоносные пласты могут подверг­нуться нежелательному и неконтролируемому обводнению. Свободная циркуляция флюидов по стволу скважины может принести вред залежам других полезных ископаемых, при­сутствующих в разрезе месторождения нефти или газа (например, калийных солей, пресных или целебных мине­ральных вод и т.п.).

Свободное сообщение с атмосферой может послужить причиной открытого фонтанирования скважины нефтью или газом, что нередко приводит к большим потерям УВ и за­грязнению окружающей среды. Кроме того, открытое фон­танирование, как и переток нефти или газа в другие пласты, влечет за собой снижение пластового давления в залежах, создает условия для выделения в пласте газа, растворенного в нефти, или конденсата. Все это осложняет процесс извлече­ния нефти и газа и приводит к большим потерям их в не­драх, т.е. к снижению коэффициентов нефте-, газо- и конденсатоизвлечения.

Может также возникнуть самоизлив скважин водой из подземных горизонтов, приводящий к неоправданным поте­рям пресных или ценных минерализованных вод.

К аварийным ситуациям при бурении, наносящим недрам наибольший вред, относятся катастрофический уход промы­вочной жидкости, открытое фонтанирование, обвалы ствола скважины в процессе бурения. Эти ситуации, как правило, возникают из-за несоблюдения технологии бурения, исполь­зования промывочной жидкости, качество которой не соот­ветствует геологическим условиям.

В результате катастрофических уходов промывочной жид­кости в недра попадают применяемые при приготовлении буровых растворов органические вещества, такие как гуматный порошок, нефть, графит, полифенольный лесохимичес­кий реагент (ПФЛХ), карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), суль­фит-спиртовая барда (ССБ) и другие, а также минеральные вещества - барит, каустическая сода, кальцинированная сода, известь и др. Эти вещества могут привести к изменению ми­кробиологической обстановки в недрах, отравлению пресных вод и т.п.

Применение некачественных промывочных жидкостей (например, с высокой водоотдачей) приводит к проникнове­нию в нефтегазоносные пласты фильтрата этих жидкостей, глинизации коллекторов и тем самым - к резкому ухудше­нию условий освоения добывающих и нагнетательных сква­жин, иногда оканчивающегося полной неудачей.

Некомплексность исследований в пробуренных скважинах и низкое качество интерпретации их результатов нередко служат причиной пропуска ранее неизвестных нефтегазонос­ных пластов, что влечет за собой большие потери нефти и газа в неоткрытых залежах.

Некачественная интерпретация может оказаться также причиной неверного (с недопустимо большими погрешностя­ми) определения значений параметров нефтегазоносных по­род, положения ВНК, ГВК, ГНК, а следовательно, и размеров залежей нефти и газа. Это в свою очередь приводит к непра­вильной оценке запасов, некачественному составлению про­ектов разработки и в конечном итоге — к неправильной оценке народнохозяйственного значения залежи, к большим потерям нефти и газа в недрах.

Мероприятия по охране недр при бурении предусматри­ваются в геолого-техническом наряде (ГТН), который состав­ляется для каждой скважины, подлежащей бурению. ГТН служит основным документом для буровой бригады, обязан­ной руководствоваться им до конца работ.

ГТН содержит геологическую и техническую части. В гео­логической части наряда приводятся: ожидаемый геологичес­кий разрез скважины; литологическая характеристика пород с указанием категорий их крепости; углы падения пластов; глубины, на которых возможны осложнения и аварийные ситуации; интервалы отбора керна и шлама, проведения гео­физических исследований (и их обязательный комплекс); конструкция скважины с указанием работ, направленных на оценку продуктивности отдельных пластов; пласты, против которых должна быть произведена перфорация колонны; положение и характеристика водоносных горизонтов; дан­ные об ожидаемых пластовых давлениях и др.

В технической части наряда в соответствии с данными геологической части должны быть предусмотрены соответст­вующая конструкция скважины, технология бурения и ка­чество промывочной жидкости, обеспечивающие предотвра­щение обвалов газо-, нефте- и водопроявлений, наруше­ний нормальной циркуляции промывочной жидкости и снижение продуктивности вскрываемых нефтегазоносных пород.

Чтобы избежать открытого фонтанирования в процессе бурения и при вскрытии нефтеносных или газоносных плас­тов с высоким давлением, применяют соответствующие рас­творы при обязательной установке на устье скважины противовыбросового оборудования. При вскрытии скважинами пористых и сильнодренированных пород следует применять промывочную жидкость с удельным весом, минимально допу­стимым в данных геологических условиях, с высокой вязкостью, тиксотропией и низкой водоотдачей. Для предупрежде­ния поглощения или ухода промывочной жидкости следует пользоваться профилактическими растворами, обработанны­ми соответствующими реагентами.

При бурении скважин на эксплуатируемом месторождении для предотвращения уходов промывочной жидкости в пласты со сниженным пластовым давлением необходимо ограничить эксплуатацию скважин, ближайших к бурящейся скважине, до окончания бурения или перекрыть эксплуатируемый пласт промежуточной колонной.

К важным мероприятиям по охране недр при бурении скважин относится правильная и прочная изоляция нефтега­зоносных и водоносных пластов друг от друга. Для этого не­обходимо строго выполнять все правила цементирования скважин, предусмотренные соответствующей инструкцией с обеспеченной предусмотренной высотой подъема цемента за колонной.

Перед началом работ по креплению скважины геолог вме­сте с инженером-буровиком должны разъяснить буровой бригаде особенности крепления и опробования данной сква­жины, указать интервалы проработки, длительность промывки, параметры промывочной жидкости. Нельзя допускать разрыва во времени между перфорацией интервала залегания продуктивного пласта и освоением скважины. Это может привести к снижению проницаемости пород в результате воздействия промывочной жидкости и к искажению пред­ставлений об истинной продуктивности пласта. В случае вы­нужденного простоя скважины до освоения ее ствол необхо­димо заполнить пластовой жидкостью.

После цементирования каждую скважину следует испытать на герметичность обсадной колонны в соответствии с дейст­вующими правилами и нормами. Испытание на герметич­ность эксплуатационных колонн осуществляют опрессовкой или (при высоких пластовых давлениях) опрессовкой и сни­жением уровня. Если результаты испытания неудовлетвори­тельны, скважина должна быть передана либо на изоляционно-ремонтные, либо на изоляционно-ликвидационные рабо­ты.

Скважины, пришедшие в аварийное состояние в процес­се бурения или вследствие неустранимой негерметичности колонны, могут создавать угрозу недрам и окружающей сре­де на поверхности. Иногда в таких скважинах некоторая часть ствола или весь ствол остаются необсаженными и их ликвидация представляет значительные трудности. Лик­видация аварийных скважин - сложный процесс, поэтому следует добиваться безаварийной работы, что значительно легче, чем проведение ликвидационных работ. Эти работы также надо проводить качественно, соблюдая установленные правила и нормы. Особенно внимательно нужно относиться к аварийным скважинам, вскрывшим нефтеносные, газоносные или водоносные пласты. В таких скважинах обяза­тельно должны быть проведены работы по изоляции указан­ных пластов.