Анализ эффективности методов ликвидации поглощений бурового раствора на месторождениях Самарской области

Analysis of the effectiveness of methods for eliminating the absorption of drilling mud in the fields of the Samara region

K.A. SHIPOVSKIY1,2, V.A. KAPITONOV1,2, M.E. KOVAL1,2, G.V. BASHTANENKO3
1 SamaraNIPIneft LLC, Samara, 443010, Russian Federation
2 Samara State Technical University, Samara, 443100, Russian Federation
3 JSC Samaraneftegaz, Samara, 443100, Russian Federation

В статье рассмотрены методы ликвидации поглощений бурового раствора, реализованные на месторождениях Самарской области в 2018-2022гг. Представлен анализ распределения пробуренных с поглощениями скважин по тектоническим элементам I порядка: Жигулевско-Пугачевскому и Южно-Татарскому сводам, Бузулукской и Мелекесской впадинам, Сокской седловине.

Приведены формулы расчета удельной эффективности методов ликвидации поглощений и доли каждого метода в общем количестве. Рассмотрены результаты расчетов по основным применяемым методам: закачка вязкоупругих составов с кольматантами, установка цементных мостов, установка оборудования для локального крепления стенок скважин, снижение давления эквивалентной циркуляционной плотности бурового раствора на стенки скважины.

Даны рекомендации по увеличению технико-экономического потенциала применения методов ликвидации поглощений бурового раствора на месторождениях Самарской области.

Ключевые слова: бурение, тектонические элементы, методы ликвидации поглощений, зоны поглощений, удельная эффективность методов, кольматанты, цементные мосты, буровой раствор

The article discusses the methods of eliminating the absorption of drilling mud, implemented in the fields of the Samara region in 2018-2022. The analysis of the distribution of wells drilled with absorption by tectonic elements of the first order is presented: the Zhiguli-Pugachev arch, the South Tatar arch, the Buzuluk depression, the Melekess depression, the Soka saddle.
A formula for calculating the specific efficiency of absorption elimination methods is proposed, and the results of calculations for the main methods used are presented: injection of viscoelastic compositions with colmatants, installation of cement bridges, installation of equipment for local fastening of well walls, pressure reduction of equivalent circulating density of drilling mud on the well walls.
Recommendations are given to increase the technical and economic potential of the application of methods for eliminating the absorption of drilling mud in the fields of the Samara region.

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 %.

Литература

1. Жан-Поль Муше, Ален Митчелл. Аномальные пластовые давления в процессе бурения. – М.: Недра, – 1991. – 287 с.
2. Горонович С.Н. Методы обеспечения совместимости интервалов бурения. – М.: ООО «Газпром экспо», – 2009. – 356 с.
3. Шиповский К.А., Капитонов В.А., Коваль М.Е., Недомовный Б.Н., Кнутова С.Р., Гилаев Г.Г. Алгоритм расчета градиентов давления гидроразрыва горных пород при проектировании конструкции скважин // Нефть. Газ. Новации. – 2021. – № 8. – С. 36–40.
4. Шиповский К.А., Циркова В.С., Коваль М.Е., Пили-
пец Е.Ю., Крепостнов Д.Д. Закономерности территориального распределения зон поглощений бурового раствора и методы их ликвидации на месторождениях Самарской области // Нефть. Газ. Новации. – 2020. – № 6. – С. 62–69.
5.Шиповский К.А., Циркова В.С., Коваль М.Е., Кожин В.Н., Закономерности распределения зон поглощений в одиночных рифах депрессионной зоны Камско-Кинельской системы прогибов // Экспозиция. Нефть. Газ. – 2021. – № 1. – С. 34–39.
6.Шиповский К.А., Циркова В.С., Коваль М.Е., Кожин В.Н., Пилипец Е.Ю., Крепостнов Д.Д. Повышение эффективности прогнозирования и предупреждения зон полных и катастрофических поглощений в рифовых постройках Камско-Кинельской системы прогибов // Нефтяное хозяйство. – 2021.
– № 12. – С. 97–101.
7. Сухоруких Г.С., Андреев Д.В. Технология БРД на Самотлорском месторождении // Инжиниринг строительства и реконструкции скважин: материлы XII науч.-практ. конф.
– Самара. – 2022. – С. 18.
8. Воронин А.В., Терихов Д.С., Слюсарь Л.О., Салихов М.А. Отчет о бурении с регулируемым давлением. – Самара:
ООО «СамараНИПИнефть», – 2018. – С. 27.

References

1. Zhan-Pol' Mushe, Alen Mitchell. Anomal'nyye plastovyye davleniya v protsesse bureniya [Anomalous formation pressures during drilling]. – Moscow, Nedra Publ., – 1991, – p. 287. (In Russian).
2. Goronovich S.N. Metody obespecheniya sovmestimosti intervalov bureniya [Methods for ensuring compatibility of drilling intervals]. – Moscow, «Gazprom ekspo» Publ., – 2009, – p. 356. (In Russian).
3. Shipovskiy K.A., Kapitonov V.A., Koval' M.Ye., Nedomovnyy B.N., Knutova S.R., Gilayev G.G. Algoritm rascheta gradiyentov davleniya gidrorazryva gornykh porod pri proyektirovanii konstruktsii skvazhin [Algorithm for calculating pressure gradients of hydraulic fracturing of rocks in the design of well design]. Neft'. Gaz. Novatsii [Oil. Gas. Innovation], – 2021, – no. 8, – pp. – 36–40. (In Russian).
4. Shipovskiy K.A., Tsirkova V.S., Koval' M.Ye., Pilipets Ye.Yu., Krepostnov D.D. Zakonomernosti territorial'nogo raspredeleniya zon pogloshcheniy burovogo rastvora i metody ikh likvidatsii na mestorozhdeniyakh Samarskoy oblasti [Patterns of the territorial distribution of drilling fluid loss zones and methods for their elimination at the fields of the Samara region]. Neft'. Gaz. Novatsii [Oil. Gas. Innovation], – 2020, – no. 6, – pp. 62–69. (In Russian).
5. Shipovskiy K.A., Tsirkova V.S., Koval' M.Ye., Kozhin V.N., Zakonomernosti raspredeleniya zon pogloshcheniy v odinochnykh rifakh depressionnoy zony Kamsko-Kinel'skoy sistemy progibov [Regularities in the distribution of absorption zones in single reefs of the depression zone of the Kama-Kinel trough system]. Ekspozitsiya. Neft'. Gaz. [Exposition Oil. Gas], – 2021, – no.1, – pp. 34–39. [In Russian).
6. Shipovskiy K.A., Tsirkova V.S., Koval' M.Ye., Kozhin V.N., Pilipets Ye.Yu., Krepostnov D.D. Povysheniye effektivnosti prognozirovaniya i preduprezhdeniya zon polnykh i katastroficheskikh pogloshcheniy v rifovykh postroykakh Kamsko-Kinel'skoy sistemy progibov [Improving the efficiency of forecasting and warning zones of complete and catastrophic losses in reef structures of the Kama-Kinel trough system]. Neftyanoye khozyaystvo [Neftyanoe khozyaystvo], – 2021, – no. 12, – pp. 97–101. (In Russian).
7. Sukhorukikh G.S., Andreyev D.V. Tekhnologiya BRD na Samotlorskom mestorozhdenii [PRD technology at the Samotlor field]. Inzhiniring stroitel'stva i rekonstruktsii skvazhin Materily XII nauch.-prakt. konf. [Engineering of construction and reconstruction of wells. Materials of XII scientific-practical. Conf.] Samara, – 2022, – p. 18. (In Russian).
8. Voronin A.V., Terikhov D.S., Slyusar' L.O., Salikhov M.A. Otchet o burenii s reguliruyemym davleniyem [Controlled pressure drilling report], Samara, «SamaraNIPIneft'» Publ., – 2018, – p. 27. (In Russian).

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей

    Авторизация


    регистрация

    Шиповский К.А.

    Шиповский К.А.

    к.т.н., главный менеджер проектов отдела технологий бурения, доцент кафедры бурение нефтяных и газовых скважин

    ООО «СамараНИПИнефть» , Самарский государственный технический университет

    Капитонов В.А.

    Капитонов В.А.

    к. т. н., главный специалист отдела сервисных технологий в бурении, доцент кафедры бурение нефтяных и газовых скважин

    ООО «СамараНИПИнефть», Самарский государственный технический университет

    Коваль М.Е.

    Коваль М.Е.

    к. т. н., заместитель генерального директора по инжинирингу бурения, директор проектноисследовательского и образовательного центра «Инжиниринг объектов нефтегазового комплекса»

    ООО «СамараНИПИнефть», 2 Самарский государственный технический университет

    Баштаненко В.Г.

    главный специалист отдела технологий бурения

    АО «Самаранефтегаз»

    Просмотров статьи: 2192

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru