Введение к работе
Актуальность работы. В связи с тем, что многие нефтегазодобывающие районы России исчерпывают запасы нефти и газа в верхних горизонтах,значительное внимание в последние годы уделяют большим глубинам, где часто прогнозируются высокие плотности ресурсов и залежи углеводородов. Решить проблему перспектив нефтегазоносности больших глубин можно только с помошью глубокого и сверхглубокого бурения, которое, кроме того, дает значительный объем уникальной научной информации о развитии тектонических, сециментационных, магматических, метаморфических и других процессов, способствующих возникновению месторождений углеводородного сырья.
Однако,несмотря на то, что в России в кристаллическом щите пробурена самая глубокая в мире Кольская скважина, объем бурения глубоких и сверхглубоких скважин в нефтегазоносных районах незначителен. Достаточно отметить, что только четыре скважины -Бурунная в Чечне (7501 и), Колвинская (7057 м) и Вуктыльская, 58 (7026 м) в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и Тюменская на севере Западной Сибири (7502 м) - пересекли рубеж 7 км, тогда как за рубежем таких скважин насчитывается несколько десятков. Недостаточные объемы бурения на большие глубины вызваны многими технико-технологическими проблемами, но в большей степени обусловлены осложнениями при вскрытии глубокозалв-гаюших горизонтов. В связи с этим актуальной является проблема изучения осложнений при бурении на большие глубины на примере самой глубокой в нефтегазоносных районах России Тюменской сверхглубокой скважины (СГ-б).
Цель' работы. Обеспечение бурения сверхглубоких скважин в осадочном чехле до проектной глубины путем разработки и внедрения комплекса технико-технологических средств, направленных на предупреждение и ликвидацию осложнений (прихватов, газоводопро-явлений и других).
Основные задачи.
-
Комплексное изучение геолого-геофизических и технологических факторов возникновения осложнений при бурении Тюменской: сверхглубокой скважины.
-
Анализ особенностей осложнений при бурении глубоких и
сверхглубоких скважин (СГС).
-
Теоретическое и лабораторное моделирование процессов, влияющих не возникновение осложнений.
-
Разработке комплекса мероприятий предотвращения и ликвидации осложнений при строительстве сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.
Научная новизна.
-
Впервые выполнена комплексная оценка и проведена типизация геолого-геофизических и технологических факторов, приводящих, к осложнениям при бурении и проведении технологических операций на глубинах более 6000 и в Западной Сибири.
-
Установлены статистические закономерности изменения мехвнических свойств горных пород глубокопогруженных триасовых и юрских отложений севера Западной Сибири и их влияние на проведение буровых работ.
-
Выявлены дополнительные факторы, характеризующие особенности появления прихватов бурильного инструмента в результате перепада давления на глубинах более 6600 м, в частности, значительная роль потери устойчивости бурильной колонны и изменения свойств бурового раствора в условиях больших глубин.
-
Обоснована и опробована технология забуривания нового ствола на глубинах более 6000 м.
-
Разработана и внедрена система расчетов для ликвидации прихватов бурильного инструмента на больших глубинах методом понижения уровня бурового раствора в скважине.
Защищаемые положения.
-
Типизация основных факторов возникновения осложнений при бурении сверхглубоких скважин в условиях высоких температур, АНІД и гаэоводонасшенного глубинного коллектора.
-
Незначительное влияние времени контакте бурильных труб и глинистой корки на появление прихватов под действием перепада давлений на глубинах более 6600 м, связанное с повышением роли потери жесткости колонны.
-
Обобщенный разрез по механическим свойствам глубинных юрских и триасовых пород севера Западной Сибири.
-
Комплекс технико-технологических мероприятий по предо-
тврвшению и ликвидации осложнений при бурении на глубинах более 6000 и.
Практическая ценность и реализация работы.
Проведенное исследование позволяет учитывать и оперативно планировать мероприятия по предотвращению и ликвидации осложнений при бурении сверхглубоких скважин, связанные с проявлением процессов природного и технологического характера. Благодаря разработанному при участии автора комплексу мер осуществлено бурение самой глубокой скважины в нефтегазоносных бассейнах России. Для севера Западной Сибири обобщены данные по изменению физико-механических свойств пород на больших глубинах и разработан комплекс эффективных мер по бурению и креплению сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.
В процессе строительства Тюменской скважины по рекомендациям ввтора научно обоснованы и внедрены методы ликвидации прихватов под действием перепада давлений с помощью понижения уровня бурового раствора и забуривания новых стволов на больших глубинах, осуществлено комплексное исследование осложнений при бурении на больших глубинах, позволившее разработать меры их предупреждения. Результаты исследований автора вошли в рекомендации, инструкции и научные отчеты ГНИЛ "Недра".
Апробация результатов.
По материалам данного исследования автором опубликовано 12 работ, в том числе одно изобретение. Результаты исследований докладывались на конференциях в Ромкомнедра, на Всероссийском совещании "Результаты бурения и исследования Тюменской сверхглубокой скважины" в г.Перми (1995 г.) и на Международной конференции "Глубинное строение литосферы и нетрадицион-нпе использование недр Земли" в г.Киеве (1996 г.).
Объем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 230 страницах машинописного текста, в том числе содержит 29 рисунков и 30 таблиц, состоит из введения, 4 глав, заключения и Приложения. Список использованной литературы включает 146 наименований.
В процессе исследований автор пользовался консультация-
ми П.С.Шмелева, Б.Н.Хахаева, Е.Я.Оксенойца, В.И.Горбачева, М.И.Іипкеса, А.И.Пенькова, В.А.Каплуна, Я.П.Станько, Л.А. Певзнера, В.А.Швецкого, ф.Л.Барко, О.Д.Даниленко, В.М.Гу-рака, П.Ы.Григорьева, Т.В.Кврасевой, Ю.А.Ехлакова, В.П.Потапова, которым выражает искреннюю благоаарность. Автор выражает признательность В.Г.Абатурову за руководство работой.