Актуальность изучения криолитозоны нефтегазовых месторождений бурением глубоких инженерно-геологических скважин

Основные перспективы нефтегазодобычи в РФ связаны с регионами распространения многолетнемерзлых пород (ММП). Интервал ММП является источником ряда осложнений на всех этапах строительства и эксплуатации скважин [1], основными из которых являются осыпи и обвалы при бурении мерзлых пород, обладающих высокой кавернозностью, образование приустьевых воронок, смятие эксплуатационных колонн от обратного промерзания ММП [2].
Выделяется несколько групп распространения ММП (рис. 1). Для северной части Западной Сибири характерно их сплошное распространение, глубина залегания которых может достигать 600 м. При этом подавляющая часть инженерно-геологических скважин бурится на глубину до 15 м, что позволяет изучить лишь самый верхний слой криолитозоны.
Слагающие криолитозону породы характеризуются высокой степенью анизотропии своих свойств, как по глубине, так и по площади. Это обуславливает необходимость применения различных технико-технологических решений при строительстве скважин на одном и том же месторождении, зачастую дорогостоящих и не всегда эффективных.
Таким образом, геокриологические характеристики ММП требуют тщательного и детального изучения [3]. Инженерно-геологические скважины, пробуренные на стадии изысканий на всю глубину ММП, позволяют получить достоверные фактические данные, локально изучить интервал ММП и проводить термобарический мониторинг спуском термокос и барокос, выполнить литологическое расчленение интервала, определить пространственное положение границ криолитозоны, выявить закономерности изменения теплофизических и прочностных характеристик.
Опыт бурения таких скважин в северо-восточной части Западной Сибири выявил следующие особенности и закономерности [3, 4]:
– интервал глубин до 3 м характеризуется высокой степенью сезонного изменения физического состояния пород, в летний период температура слоя достигает +5 °С, кровля криолитозоны залегает на глубине до 4 м;
– отдельные прослои в интервале от 0 до 200 м обладают очень высокой кавернозностью (иногда до 6–8), что приводит к осыпям и обвалам стенок скважин при бурении, снижению качества крепления интервала;
– интервалы ММП крайне неоднородны по петрографо-литологическому составу, теплофизическим свойствам грунтов, кавернозности и пористости;
– наименьшие температурные значения в летний период зафиксированы в интервале от 5 до 16 м (до -11 °С);