Возникновение межколонных давлений в эксплуатационных скважинах месторождений Восточной Сибири

Е.Е. Милосердов, Д.С. Лошаков, Д.Ф. Ганиев, П.В. Герлинский, С.А. Лемешов, А.П. Измайлов, М.С. Дьяченко

Одним из приоритетных направлений стратегического развития ПАО «НК «Роснефть» является разработка месторождений Восточной Сибири.

Выполнение поставленных задач по разработке месторождений возможно только в случае соответствия технического состояния построенных эксплуатационных скважин существующим нормам и правилам, установленным для таких объектов. К сожалению, современное состояние качества крепления эксплуатационных скважин не может обеспечить стопроцентных гарантий их безаварийной эксплуатации.

Об этом может свидетельствовать как образование межколонных (заколонных) проявлений, так и открытых выходов газа на поверхности (грифонов).

Ранее проведенные корпоративными научно-исследовательскими проектными институтами исследования, направленные на повышение качества крепления эксплуатационных газовых и газоконденсатных скважин, позволяют сделать вывод о том, что к основным причинам, обусловливающим герметичность крепи, относятся следующие дефекты:

– несовершенство цементного кольца в заколонном пространстве;

– негерметичность резьбовых соединений обсадных колонн;

– негерметичность уплотнительных элементов оборудования.

№3 (133) 2017

Каналы в цементном камне образуются за счёт проникновения газа под воздействием перепада давлений по микротрещинам и макротрещинам, которые возникают в ходе эксплуатации скважин за счёт различий в коэффициентах линейного и объёмного расширения металла труб и цементного камня. Другая распространенная причина образования каналов – седиментационное оседание твердых частиц цемента в процессе его твердения. Данное явление особенно характерно для наклонных скважин. При этом оседание твердых частиц происходит по нижней образующей ствола скважины, а по верхней при этом возникает поток жидкости затворения, направленный в обратном направлении.

Зазоры между цементным камнем и стенками скважины и обсадной колонны возникают в основном под воздействием двух факторов:

– в результате воздействия на крепь различных нагрузок, вызывающих деформацию отдельных элементов крепи (разбуривание цементного стакана, опрессовка, перфорация и т.д.);

– в результате неполного вытеснения бурового раствора цементным.

Весь комплекс многолетних исследований, проведенных в различных странах [1], свидетельствует, что крепление газовых и газоконденсатных скважин с использованием тампонажных цементов очень часто не обеспечивает должного качества работ. В частности, неоднократно отмечалось проникновение углеводородов по подземным и грунтовым водам за десятки километров от скважин.

Научным анализом установлен факт, что для устранения проблемы возникновения заколонных перетоков и межколонных давлений в эксплуатационных скважинах нет единой технологии, применение которой позволило бы избежать на этапе строительства или полностью ликвидировать в процессе эксплуатации эти явления. В каждом конкретном случае месторождению требуется комплексный подход к разрешению данной проблемы, затрагивающий все этапы и аспекты процессов строительства скважин [2].

В целях разрешения существующей проблемы возникновения межколонных давлений в процессе строительства и освоения скважин ПАО «НК «Роснефть» совместно с корпоративными научно-исследовательскими проектными институтами в рамках договоров на научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки выполнило ряд работ, в результате которых:

1. Установлены наиболее вероятные источники поступления газа в заколонное пространство и на дневную поверхность. Выявлено, что наиболее вероятным источником появления грифонов является газ залежи пластов, который перекрывается технической колонной.

2. Сделан вывод о том, что применение традиционных технологий бурения и закачивания скважин в аномальных геологотехнических условиях разработки месторождений Восточной Сибири не в полной мере обеспечивают качество и эффективность буровых работ. А именно сохранение природных коллекторских свойств продуктивных пластов, долговременную изоляцию от водонасыщенности, стабилизацию исходных свойств в буровых и тампонажных растворах, предупреждение межпластовых заколонных перетоков, газоводопроявлений и грифонообразований на поверхности.

3. Практическое применение получила технология применения газоблокирующей добавки в интервале газового пласта, которая формирует тонкую непроницаемую для газа корку в цементном растворе. Также применяется на прак тике проведение пенного цементирования обсадных колонн, которое обеспечивает:

– высокое качество замещения бурового раствора;

– отсутствие усадки при схватывании;

– улучшенное качество сцепления за счёт энергии сжатого газа;

– повышенную долговечность цементного камня (устойчивость к нагрузкам);

– препятствие газовой миграции;

– возможность закачки вспененных буферных жидкостей;

– обеспечение герметичности межколонного пространства.

4. Внесены существенные коррективы в существующую проектную документацию в части крепления эксплуатационных скважин месторождений Восточной Сибири. В частности, такие технологии, как использование «чистого» необлегченного тампонажного раствора для цементирования промежуточной обсадной колонны от устья до забоя, а также применение дополнительных заколонных пакеров для перекрытия межколонных пространств «кондуктор – техническая колонна» и «техническая колонна – эксплуатационная колонна».

5. Разработан регламент предприятия «По безаварийной эксплуатации и предупреждению возникновения межколонных (заколонных) перетоков при строительстве и эксплуатации скважин на месторождениях Восточной Сибири». Оперативное внедрение в существующую практику ведения буровых работ на месторождениях Восточной Сибири технологий, разработанных в результате совместной деятельности, позволило существенно снизить процент возникновения межколонных (заколонных) перетоков.

Вышеизложенное дает основание к выводу о том, что дальнейшие научные разработки корпоративных научно-исследовательских проектных институтов в этом направлении позволят в перспективе полностью устранить рассмотренную проблему. Полученный при этом опыт возможно будет применен на всех месторождениях Российской Федерации.

Ключевые слова: нефтяная скважина, газовая скважина, межколонные давления, грифон

Журнал "Горная Промышленность"№3 (133) 2017, стр.98