ВОЛГОГРАДНИПИМОРНЕФТЬ - 55 ЛЕТ!
УДК 622.243.23
© Коллектив авторов, 2014
Ж
ЛУКОЙЛ
Повышение качества строительства наклонно направленных скважин в сложных горно-геологических условиях Речного месторождения
Р.А. Шадчнев,
A.В. Манкевич,
Т.В. Мельникова, к.т.н. (Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ВолгоградНИПИморнефть» в г. Волгограде),
B.А. Морозов (ОАО «РИТЭК»)
Адрес для связи: Rshadchnev@lukoilvmn.ru
Ключевые слова: строительство, наклонно направленная скважина, предотвращение осложнений, буровые растворы, коммерческая скорость бурения, экономическая эффективность.
Improvement of the quality and efficiency of directional well construction under harsh mining and geological conditions of Rechnoye field
R.A. Shadchnev, A.V. Mankevich, T.V. Melnikova (VolgogradNIPImorneft Branch of LUKOIL-Engineering LLC in Volgograd, RF, Volgograd), V.A. Morozov (RITEK OJSC, RF, Moscow)
E-mail: Rshadchnev@lukoilvmn.ru
Key words: construction, directional well, complications prevention, drilling muds, commercial drilling speed, economic efficiency
The article deals with one of the relevant technological challenges in drilling -improvement of the quality and efficiency of deep directional well construction under harsh mining and geological conditions of Rechnoye field by means of developing and introducing scientific and technical measures to preserve reservoir properties of a productive bed, high quality well construction and further safe operation resulting in hydrocarbon production inflow increase. Integrated economic benefit from constructing directional Antipovsko-Balyk-leyskaya 152 well in Rechnoye field with respect to introduced scientific and technical measures equalled 1,081,600.7 kRUB/year, with payback time of 1 year proving high economic efficiency of these measures.
Речное нефтяное месторождение расположено на территории Волгоградской области в южной части Приволжской возвышенности. Разработка месторождения была начата бурением скв. 29 Антиповско-Ба-лыклейская в 1971 г. при опоисковании положительных структур левобережья. Результатом стал приток пластовой воды с нефтью, что указывало на близость водонеф-тяного контакта (ВНК). Бурением поисковой скв. 146 Антиповско-Балыклейская было открыто Речное нефтяное месторождение. Скважина вскрыла задонские отложения на глубине 5196 м при забое 5219 м, с отходом от вертикали на 1400 м. Средний дебит скважины по нефти составил 41 т/сут.
Положительные данные опробования скв. 29, а также результаты пробной эксплуатации скв. 146 предусматривают дальнейшую разработку и освоение Речного месторождения бурением ряда разведочных и эксплуатационных скважин с целью установления границ нефтяной залежи, изучения строения месторождения, определения геолого-физических и продуктивных параметров пласта, а также подсчета запасов углеводородов.
Речное месторождение по геологическому строению относится к категории сложных, продуктивные пласты характеризуются невыдержанностью толщин и коллек-торских свойств по площади и разрезу. Проявляется одновременное действие следующих факторов: значительного увеличения глубины залегания продуктивных пластов, повышения давления и температуры, чередования
терригенных и хемогенных пород, наличия зон аномально высоких и аномально низких пластовых давлений, агрессивных пластовых флюидов. В этих условиях актуальными становятся проблемы предупреждения и ликвидации возможных аварий и осложнений, приводящих к увеличению баланса календарного времени бурения и стоимости строительства скважин.
Из существующих способов бурения в таких сложных горно-геологических условиях предпочтительным является бурение с искусственным искривлением, позволяющим направить ствол скважины в процессе бурения с отклонением от вертикали по заранее заданному направлению и довести забой до заданной точки. Бурение наклонно направленных скважин с горизонтальным окончанием на Речном месторождении, расположенном под руслом реки Волги, позволит решить следующие основные задачи: 1) безопасно провести разработку и освоение месторождения; 2) сохранить естественную среду на земной поверхности, поскольку работы осуществляются в районах, богатых водными ресурсами и сельхозхозяйственными угодьями;3) эффективно использовать капитальные вложения в строительство разведочных и эксплуатационных скважин.
Строительство наклонно направленных и горизонтальных скважин - сложный технологический процесс, качество выполнения которого зависит от многих факторов, основными из которых являются: 1) геологические (предполагаемая и фактическая стратиграфия и тектоника раз-
реза, толщина пород различном проницаемости, прочности, пористости, наличие флюидосодержащих пород, пластовые давления и др.), при проектировании конструкции скважины они учитываются как неизменные факторы; 2) технологические (механическая скорость бурения, состав и свойства бурового раствора и др.).
В связи с этим первым направлением работ по повышению качества строительства скважин в сложных горно-геологических условиях Речного месторождения стало проектирование конструкции глубокой наклонно направленной скважины с горизонтальным окончанием и рациональный подбор буровых растворов, обеспечивающих максимальное сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта, качественное строительство и дальнейшую безопасную эксплуатацию скважины. Спроектированная конструкция глубокой скважины с горизонтальным окончанием (проектная глубина по вертикали - 4877 м, а по стволу - 5880 м) на Речном месторождении представлена на рисунке.
Как видно из рисунка, указанный разрез характеризуется несовместимыми условиями бурения с градиентами пластовых давлений, изменяющимися от 0,097 до 0,118 МПа/10 м, и зонами с низкими градиентами начала поглощения. Верхние интервалы скважины являются наиболее изученными и представлены песками, глинами, суглинками, иногда опоками. Эти породы неустойчивы из-за набухания глин, в связи с чем их разбуривание сопровождается осыпями, обвалами, поглощениями буровых растворов и прихватами бурового инструмента. Интервал 1275-2180 м представлен отложениями каменной соли и бишофита, которые склонны к течению (интервалы 1390-1410 и 1510-1520 м); между ними расположены прослои крепких ангидритов. Разбуривание таких пород приводит к образованию каверн, что может, в свою очередь привести к осыпям и обвалам вышележащих пород.
Интервалы 2340-2400, 2975-3170, 3730-3760, 3810-4000 м сложены известняками с прослоями доломитов и глин, мергелями и аргиллитами. Их разбурива-ние вызывает частичное или полное поглощение бурового раствора. Наиболее существенным осложнением, которое может возникнуть при бурении глинистых известняков, аргиллитов, мергелей и доломитов в интервале 4856-4877 м, являются нефтегазоводопроявления.
Для предотвращения всех возможных осложнений горно-геологический разрез Речного месторождения
Спроектированная конструкция глубокой наклонно направленной скважины с горизонтальным окончанием на Речном месторождении.
был разделен на четыре основных интервала бурения: кондуктор (0-110 м), I - первая промежуточная колонна (0-1275 м), II - вторая промежуточная колонна (0-2200м), эксплуатационная (0-5380 м) и потайная -хвостовик (5280-5880 м) колонны. (см. рисунок). Отличительной особенностью проводки интервалов бурения до глубины спуска первой и второй промежуточных колонн диаметром соответственно 324 и 244,5 мм является необходимость длительного во времени обеспечения устойчивости ствола скважины диаметром соответственно 393,7 и 295,3 мм, протяженностью более 1000 м, до их крепления.
Производственный опыт бурения наклонно направленных скважин на Речном месторождении показывает, что до настоящего времени не подобран надежный многофункциональный буровой раствор для проходки всей скважины. Особая сложность заключается в различной физико-химической активности взаимодействия раствора
как с глинистыми, так и с хемогенными породами. Применяемые для промывки скважин системы буровых растворов не удовлетворяют в полной мере таким высоким требованиям и не снижают риска возникновения осложнений при бурении. Так, пониженная плотность промывочной жидкости по сравнению с оптимальной может стать причиной сужения ствола скважины в результате течения пород, потери устойчивости стенок скважины, возникновения осыпей, обвалов, ухудшения свойств промывочной жидкости из-за контакта с пластовыми флюидами, ее газирования, что в ряде случаев приводит к открытым фонтанам и грифонам [1, 2]. Высокая плотность буровых растворов обусловливает возникновение поглощений и гидроразрывов, ухудшает процесс освоения продуктивных горизонтов, вызывает преждевременное обводнение скважин при их эксплуатации. Повышенная водоотдача растворов может вызвать набухание глинистых пород, потерю устойчивости стенок скважины, осыпи, обвалы и другие осложнения [3-5].
Повышенные значения реологических параметров растворов могут привести к увеличению гидравлических сопротивлений при выполнении технологических операций в процессе бурения, гидроразрыву пород, снижению скорости бурения и необходимости уменьшения скорости закачки тампонажного раствора при цементировании, ухудшению очистки ствола скважины, а также к загрязнению призабойной зоны и продуктивного пласта [6, 7]. Уменьшение тиксотропных свойств буровых растворов относительно некоторого предела вызывет потерю стабильности промывочной жидкости и выпадение из растворов утяжелителя, выбуренной породы и другие осложнения. Излишняя прочность структуры приводит к прихватам и затяжкам инструмента, что затрудняет спускоподъемные операции и возобновление циркуляции, а также уменьшает противодавление на стенки скважин и вызывает возникновение газонефте-водопроявлений [8].
В связи с этим проводку ствола скважины под кондуктор, первую и вторую промежуточные колонны, а также наклонно направленного участка осуществляли с использованием различных по составу и свойствам буровых растворов, которые выбирали в зависимости от геологического разреза скважины (см. таблицу).
Для проводки ствола скважины под кондуктор и первую промежуточную ко
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.