Долгопольский Александр Львович Главный редактор журнала «Инженерная практика»

Рассматриваемая работа посвящена проблемам, возникающим в процессе бурения скважин в трещиноватых карбонатных коллекторах (Buda, Georgetown, Edwards и Glen Rose) нижнемеловой системы, простирающейся параллельно береговой линии Мексиканского залива в Восточном Техасе, и их решению (рис. 2.1). Стратиграфическое положение, глубины и толщина основных обсуждаемых в работе объектов обозначены на рис. 2.2-2.3 и в табл. 2.1.

Типовой проект предполагал бурение вертикальных скважин с достижением объектов наиболее мощного пласта Glen Rose, проведение многостадийного ГРП (МГРП) по технологии Plug & Perf (последовательная перфорация и изоляция интервалов мостовыми пробками) и совместную разработку всех вскрытых объектов без их разделения с подъемом продукции по эксплуатационной колонне (ЭК) диаметром 139,7 дюйма.

ПРОБЛЕМЫ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН ПО «СТАНДАРТНОЙ» ТЕХНОЛОГИИ

Бурение по «стандартной» технологии с использованием буровых растворов на водной основе (РВО) приводило к многочисленным проблемам, существенному превышению плановых сроков и увеличению стоимости строительства скважин. Основную задачу представляло обеспечение устойчивости стенок скважины. Первые серьезные сложности при бурении, по словам автора, возникали при прохождении пласта Midway, представленного чувствительными к размачиванию, движению жидкости и продолжительности воздействия сланцевыми глинами. Стараясь максимально защитить этот интервал от проникновения воды в ПЗП, некоторые операторы даже согласовывали использование растворов на нефтяной основе (РНО), что, впрочем, приводило к убыткам вследствие поглощения РНО другими пластами. Со временем устойчивых положительных результатов удалось добиться с помощью РВО на основе частично гидролизованного полиакриламида.

В то же время после завершения бурения проектным забоем в интервале Glen Rose с применением тяжелых РВО нередко возникали проблемы с извлечением колонны. С одной стороны, высокопроницаемые и высокопористые песчаники Woodbine, толстая фильтрационная корка и невероятный объем выбуренной породы и ее обломков в интервале Dexter (рис. 2.4) делали нерешаемой задачу промывки ствола. Создавалось бутылочное горлышко: в интервале Dexter ствол размывался до диаметра 450-750 мм, тогда как в интервале Woodbine диаметр сохранялся в пределах 222 мм.

Эта проблема отчасти решалась периодическими обратными проработками ствола, а также подъемом компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и исключением из нее стабилизаторов перед вхождением в карбонатные пласты. Однако это повышало стоимость и увеличивало сроки работ. В некоторых случаях успеха удавалось добиться за счет изначального использования КНБК без стабилизаторов.

При этом, как отмечает автор, наибольшую проблему представляли именно нижние 30 м интервала Dexter – непосредственно над продуктивным пластом Buda. Эти 30 м характеризовались мощными газопроявлениями с размытием стенок ствола. При этом повышение плотности раствора не только не способствовало, но даже усугубляло ситуацию: резкое падение эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП) тяжелого раствора в ходе наращивания колонны приводило к обрушению стенок.

Применение материалов для борьбы с поглощениями (lost circulation material, LCM) над карбонатными пластами в итоге давало свои результаты. Однако при бурении карбонатных интервалов результаты применения LCM были неоднозначными, а само решение оказалось крайне дорогостоящим.

В дополнение к этому нижерасположенный пласт Glen Rose характеризовался слегка повышенным пластовым давлением и значительным газосодержанием, что создавало известные сложности с контролем скважины и поглощениями.

И, наконец, отдельную проблему представлял спуск обсадных колонн. Вследствие невозможности полной промывки ствола застрявшие в неровностях его размытых стенок обломки и выбуренная порода при спуске обсадной колонны лавинообразно осыпались на забой. Автор описывает в разной степени успешное применение нескольких методов борьбы с этим явлением. В целом же, как подытоживает автор, различные технологические ухищрения при бурении скважин с применением РВО со временем заметно повысили успешность проектов, но не решили проблему неустойчивости стенок скважин и поглощения комплексно.

Аварии происходили практически в каждой скважине и требовали дорогостоящего перебуривания и т.д.

РНО И БУРЕНИЕ С КОНТРОЛЕМ ДАВЛЕНИЯ

Разумеется, операторы месторождения изучали возможность использования РНО, что в значительной мере решило бы проблему размокания неустойчивых глин наряду с получением и всех остальных преимуществ от безводных растворов. Однако бурение на репрессии было сопряжено с рисками поглощения дорогостоящего РНО, что вдобавок к существенному усложнению и удорожанию растворного комплекса в связи с токсичностью раствора не проходило по экономическим параметрам. В то же время бурению на депрессии или с контролем давления (БКД) препятствовала чрезмерная компрессия интервала сланцевых глин Dexter, объяснявшаяся характером их диагенетического формирования. Как было сказано выше, проблему бурения данного интервала операторы безуспешно пытались решать увеличением плотности РВО вплоть до 1,2 г/см3. Наиболее вероятной причиной, по мнению автора, была именно чрезмерная компрессия пород Dexter, вследствие чего при их вскрытии происходило 30кратное расширение содержавшегося в порах газа, что не могло быть предотвращено никаким разумным повышением удельного веса раствора. Теория подтвердилась снижением интенсивности разрушения стенок интервала Dexter при понижении ЭЦП раствора до 1,04 г/см3. И это наблюдение фактически открыло возможность для использования технологии БКД в сочетании с применением РНО.

Собственно, по словам автора, именно это сочетание технологий вкупе с регламентом их совместного применения и стало в итоге ключом к успешному бурению скважин в рамках рассматриваемого проекта. В работе, в частности, описываются выработанные подходы к проектированию буровых площадок для предотвращения загрязнения почвы и максимально возможного повторного использования РНО.

Кроме того, были разработаны особый свод правил и дерево решений для борьбы с поглощениями РНО и использования LCM. Сложность заключалась в том, что ЭЦП раствора с LCM в затрубном пространстве в ряде случаев превышала градиент гидроразрыва пласта Glen Rose, так что проектной команде пришлось составить пошаговую инструкцию для контроля ЭЦП и технологически усовершенствовать специальный скважинный инструмент для циркуляции LCM.

И, наконец, еще одним слагаемым успеха стал переход к трехколонной конструкции скважины. Спуск промежуточной колонны позволил, в частности, полностью решить проблему поглощения раствора в некоторых интервалах. При этом на сроки работ это никак не влияло, поскольку дополнительная колонна спускалась во время перенастройки буровой для перехода от РВО (верхние интервалы) к РНО.

В заключение автор приводит динамику стоимости метра проходки с БНД на РНО. Если на начальном этапе использования этой технологии на проекте средняя стоимость метра проходки составляла около $900, то на момент подготовки публикации эта цифра опустилась уже до $555 благодаря целенаправленной оптимизации работ. Такой прогресс, по словам автора, обеспечил экономически эффективную разработку наиболее перспективных участков месторождения.