ВВЕДЕНИЕ 4
1 Актуальность технологических исследований на примере Ванкорского месторождения 5
1.1 Физико-географическое положение Ванкорского месторождения 5
1.2 Строение криолитозоны на территории Ванкорского месторождения 5
1.3 Геологический разрез на территории Ванкорского месторождения 8
1.4 Типовая конструкция скважины Ванкорского месторождения 13
1.5 Осложнения, возникающие в процессе строительства и эксплуатации скважин в многолетнемерзлых породах 16
1.6 Физико-механические характеристики пород криолитозоны 24
2 Способы ограничения воздействия на мерзлую породу при проводке скважины 27
2.1 Теплообменные процессы при бурении скважин в многолетней мерзлоте 27
2.2 Протаивание прискважинной зоны 30
2.3 Обратное промерзание прискважинной зоны 31
2.4 Бурение скважин в мерзлых породах 31
2.5 Продувка скважин охлажденным воздухом 32
2.6 Промывочные растворы для бурения в многолетнемерзлых породах 35
2.7 Бурение с применением газожидкостных дисперсных систем 38
2.8 Технология бурения на обсадной колонне и хвостовике 40
2.9 Разбуриваемое долото PDC для бурения на обсадной колонне 43
3 Область применение оптимальных способов бурения в мерзлых породах 45
3.1 Практика бурения мерзлых пород с продувкой охлажденным воздухом 45
3.2 Экономическая эффективность применения газожидкостных систем 47
3.3 Опыт бурения скважин с применением малоглинистых и аэрированных растворов 48
3.4 Влияние применяемых технологий при бурении скважин в мерзлых породах на окружающую среду 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
Большинство крупных разведанных и перспективных месторождений природных углеводородов находятся в районах Крайнего Севера Западной Сибири, которые характеризуются повсеместным распространением мерзлых горных пород.
Строительство скважин существенно усложняется: из-за протаивания мерзлых пород не только деформируются и разрушаются наземные сооружения, но и теряет продольную устойчивость, металлическая крепь скважины, получая наклон или волнообразный изгиб в связи с исчезновением контакта обсадных труб с устьем и стенками скважины; при обратном промерзании отмечаются смятия колонн. Все это приводит к разгерметизации скважинного сооружения, к появлению неуправляемых каналов прорыва углеводородного флюида из пласта на дневную поверхность. Это является следствием катастрофических последствий, которые характеризуется снижением скорости бурения, повышением аварийности, избыточности ремонтных работ, сбоем эксплуатационного режима и снижением добываемого флюида.
Одной из основных задач является установление причинно-следственной связи между основными физическими свойствами мерзлой толщи и осложнениями при строительстве и эксплуатации скважин.
Лучший путь избежать осложнений при строительстве и эксплуатации скважин состоит в том, чтобы на базе современной техники бурения и эксплуатации скважин противодействовать нежелательным явлениям на основе технических решений. Для этого нужно знать ряд свойств, определяющих реакцию пород в составе мерзлой толщи на тепловое воздействие.
Практика показывает, что проблема эксплуатации не исчерпывается одним только воздействием тепла скважин на мерзлые породы. Не менее существенно охлаждение самого источника этого тепла потоком нефти или газа со стороны мерзлых пород. Таким образом, возникает еще одна задача - обеспечение благоприятного температурного режима для эксплуатации скважин.
Решение этих задач позволяет повысить качество строительства скважин в районах залегания мерзлых пород и обеспечить их надежную эксплуатацию с одновременным снижением капитальных и эксплуатационных затрат.
Рассмотренные вопросы способов бурения в мерзлых породах с продувкой охлажденным воздухом, аэрированными растворами и пеной, а также с промывкой специальными растворами составляет в настоящее время основное направление технического прогресса в области бурения на Ванкорском месторождении.
В настоящей работе рассмотрены рекомендации по методике регулирования температурного режима при бурении скважин, по технологии бурения в породах с отрицательными температурами, приемы обеспечения выхода и качества керна, мероприятия по предупреждению обрушения породы, потерь циркуляции и связанных с ними осложнений и аварий должны найти широкое применение в повседневной практике бурения скважин в вечномерзлых породах, так как разработанные средства искусственного охлаждения сжатого воздуха, техника и технология бурения скважин с пеной, композиционные составы ПАВ нашли практическое применение и дают ощутимый экономический эффект.
Перспективным направлением совершенствования технологии бурения является создание принципиально новых маловязких промывочных жидкостей с малым содержанием твердой фазы, обладающих структурными свойствами глинистых растворов и не замерзающих при отрицательных температурах.
Рассмотренные в данной работе аналитические зависимости позволяют прогнозировать условия и эффективно управлять технологическим процессом бурения в породах с отрицательными температурами, выбирать параметры охлаждения промывочной среды в целях устранения осложнений и аварий, связанных с температурным фактором.
Часть затронутых вопросов и задач нуждается в дальнейшей разработке, в практическом опробовании применительно к чрезвычайно разнообразным условиям области распространения многолетнемерзлых пород. Решение этих задач позволит повысить качество строительства скважин в районах залегания мерзлых пород и обеспечить их надежную эксплуатацию с одновременным снижением капитальных и эксплуатационных затрат на Ванкорском месторождении.
