Исходными данными для проведения анализа эффективности методов ликвидации поглощений бурового раствора является промысловая информация с результатами работы технико-технологических решений для борьбы с осложнениями применительно к различным горно-геологическим условиям на месторождениях Самарской области. Одним из основных факторов, влияющих на условия осадконакопления, напряжение горной породы, наличие разломов и других дизъюнктивных нарушений, является региональная тектоника. Влияние тектоники на наличие (или отсутствие) зон осложнений в горно-геологическом разрезе установлено многочисленными зарубежными и российскими исследованиями [1, 2, 3].
Систематизированная информация об интервалах и интенсивности зон поглощений, режимах бурения при их проходке, параметрах бурового раствора, методах и сроках ликвидации, а также полученных результатах борьбы с осложнением, собирается в специальном реестре, который ведется службой бурения нефтегазодобывающей организации в процессе строительства скважин. Накопленная информация по осложнениям требует статистической обработки промысловых данных для анализа применяемых методов ликвидации поглощений и оценки их эффективности. Это необходимо для дальнейшего поиска и выбора оптимальных технико-технологических решений для ликвидации осложнений.
Для решения обозначенной задачи в статье выполнен анализ распределения пробуренных с поглощениями скважин по основным тектоническим элементам I порядка Самарской области (рис. 1). Данный подход позволяет учитывать существующие закономерности территориального распределения зон поглощений по региональным тектоническим элементам: Жигулевско-Пугачевскому своду; Сокской седловине; Мелекесской впадине; Южно-Татарскому своду; Бузулукской впадине [4,5,6].
Примерно 73 % случаев поглощений бурового раствора при бурении скважин на месторождениях Самарской области приходится на Бузулукскую впадину. Это связано с тем, что большинство разрабатываемых нефтяных месторождений территориально расположено в пределах данного тектонического элемента со сложным горногеологическим разрезом (рис. 1).
Анализ результатов бурения эксплуатационных и поисково-разведочных скважин за 2018–2022 гг. показал, что на месторождениях применяются различные методы ликвидации поглощений бурового раствора, которые в данной работе обобщены в четыре основные группы:
• закачка вязкоупругих составов с кольматантами (ВУС);
• установка цементных мостов (ЦМ);
• установка оборудования для локального крепления стенок скважин (ОЛКС);
• снижение давления эквивалентной циркуляционной плотности бурового раствора на стенки скважины (снижение ЭЦП).
Удельная эффективность (Еуд) показывает долю положительного, отрицательного или не проинтерпретированного результата применения каждого метода ликвидации поглощений, причем, суммирование ведется по годам:
где, ∑(a,b,c) – количество положительных, отрицательных или не проинтерпретированных результатов; ∑[a+b+c] – общее количество случаев применения рассматриваемого метода ликвидации поглощений.
Для расчета доли применения метода ликвидации поглощений (ω) применялась формула, в которой суммирование ведется по годам:
где, M(1,2,3,4) – количество применений одного метода ликвидации поглощений, ед; [M1+M2+M3+M4 ] – общее количество примененных методов, ед.
Значения удельной эффективности Εуд, рассчитанные на основе анализа реестра осложнений по месторождениям Самарской области за 2018–2022 гг., представлены на рис. 2.
В табл. 1 представлены результаты анализа удельной эффективности Εуд с разбивкой по тектоническим элементам I порядка Самарской области.
Доля применения ВУС составляет примерно 80% от общего объема других методов, используемых для ликвидации зон поглощений бурового раствора. В 74 % случаев применение ВУС показало положительный результат (рис. 3). В целом удельная эффективность Εуд применения ВУС изменяется от минимальных 72 % в Бузулукской впадине до максимальных 86 % на Жигулевско-Пугачевском своде (табл. 1). Анализ показывает, что технология ВУС имеет потенциал увеличения эффективности применения. Например, на скважинах, расположенных на месторождениях в Бузулукской впадине, показатель Εуд может быть увеличен с 72 % до 86 %.
Анализ удельной эффективности кольматантов, входящих в состав ВУС, показывает максимальные положительные результаты – 79–88 % – у реагентов К 1, К-3 и К-5 (рис.3). При этом доля применения этих реагентов составляет 3–8 % от общего объема используемых кольматантов, применяемых на месторождениях Самарской области.
Доля цементных мостов (ЦМ) составляет примерно 12 % от общего объема методов, применяемых для ликвидации зон поглощений бурового раствора. В 76 % случаев применение ЦМ показало положительный результат. Удельная эффективность Εуд технологии ЦМ изменяется от минимальных 25 % в Сокской седловине до максимальных 100 % на Южно-Татарском своде.
Отрицательный результат применения ЦМ (более 58 % случаев) приходится на ликвидацию зон полных поглощений в верхних интервалах разреза (казанский ярус) на месторождениях в Сокской седловины. Данная технология борьбы с полными поглощениями в верхних интервалах разреза недостаточно эффективна и приводит к дополнительным технико-экономическим издержкам. Лучший результат показывает метод бурения зоны полного поглощения на гидрозатворе, газожидкостной смеси (ГЖС) с дальнейшим спуском и цементированием осложненного интервала обсадной колонной.
При ликвидации полных, и особенно катастрофических поглощений, в отложения карбона и девона безальтернативным методом остается применение ОЛКС со сварными соединениями профильных труб. В 82 % случаев применение ОЛКС дало положительный результат. Удельная эффективность Εуд данной технологии составляет от 81 % в Бузулукской впадине до 100 % на Жигулевско-Пугачевском своде. Основная проблема применения ОЛКС – относительно длительное время на подготовку, расширение ствола, спуск и развальцовку перекрывателя в скважины (5–6 и более суток). Доля применения ОЛКС незначительна от общего объема методов и составляет примерно 6 %.
Наименее распространенным методом ликвидации поглощений являтся снижение ЭЦП. В данную группу включены такие технологии как бурение на роторной КНБК, снижение производительности буровых насосов при бурении с ВЗД, а также бурение на газо-жидкосной смеси (ГЖС). Бурение на гидрозатворе, снижение литража буровых насосов, как правило, применяется в комплексе с другими методами борьбы с осложнениями (ВУС, ЦМ, ОЛКС), что не позволяет отдельно анализировать их эффективность.
Доля технологии ГЖС составляет менее 2 % от общего объема методов борьбы с поглощением. За период 2018–2022 гг. с применением технологии ГЖС пробурено шесть скважин в верхних интервалах неогеновых и пермских отложений, в верхнем карбоне, а также одна скважина в зонах поглощений нижнего карбона и верхнего девона. В 54 % случаев применение ГЖС дало положительный результат. Удельная эффективность Εуд метода ГЖС составляет от 17 % в Бузулукской впадине до 100 % на Южно-Татарском, Жигулевско-Пугачевском своде.
Положительный опыт бурения на ГЖС зоны полного поглощения в верхних интервалах геологического разреза завершается спуском и цементированием обсадной колонной (кондуктора или технической колонны).
Отрицательный результат отмечен при бурении на ГЖС в каменноугольной и девонской системе (окский надгоризонт, турнейский и фаменский ярусы) на Сарбайско-Мочалеевском месторождении. При бурении методом ГЖС на глубине 1883 м получено полное поглощение, которое было ликвидировано углублением на гидрозатворе, спуском и установкой ОЛКС-216С.
Опыт бурения интервалов полных и катастрофических поглощений в Западной и Восточной Сибири показал эффективность применения метода бурения на регулируемом давлении (БРД). Данная технология позволяет предупреждать потерю циркуляции бурового раствора за счет управления плотностью промывочной жидкости путем ее аэрирования газожидкосной смесью с герметизированным устьем. Основые преимущества применения БРД [10,11]:
• бурение на забойном давлении ниже давления поглощения и ГРП;
• предупреждение дифференциальных прихватов;
• сохранение естественной проницаемости призабойной зоны продуктивного горизонта.
Для применения БРД при строительстве скважин необходимо специализированное оборудование: роторный устьевой гермитизатор (РУГ), автоматический дроссельный манифольд с датчиками давления, пульт управления, обратные клапаны, компрессорная станция и иное вспомогательное оборудование.
Таким образом, анализ и оценка удельной эффективности применяемых методов ликвидации поглощений на месторождениях с различными горно-геологическими условиями строительства скважин показывает существующий потенциал оптимизации применяемых технологий борьбы с осложнениями для поиска, выбора и применения наилучших технико-технологических решений.
Выводы
1. Классифицированы основные группы методов ликвидации поглощений бурового раствора, применяемый на месторождениях Самарской области.
2. Выполнен анализ территориального распределения пробуренных с поглощениями скважин по основным тектоническим элементам I порядка Самарской области.
3. Удельная эффективность применения ВУС оценивается на уровне 74 % и имеет потенциал увеличения 12 %.
4. Удельная эффективность применения ЦМ оценивается на уровне 76 % и имеет потенциал увеличения на 12–14 %.
5. Применение ОЛКС достаточно эффективно и оценивается на уровне 82 %, потенциал увеличения – 5–8 %.
6. Удельная эффективность применения ГЖС оценивается на уровне 54 % и имеет существенный потенциал увеличения – 25–30 %.