Горно-геологические и технико-технологические факторы, обуславливающие фонтаноопасность при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин
С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель,
Н.Д. Булчаев, к.т.н., доцент, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск)
Под физическими условиями возникновения газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов понимается наличие в скважине (как правило, в зоне открытого ствола) геологических или технологических факторов, которые потенциально могут вызвать непредусмотренное технологией работ и неуправляемое поступление пластового флюида в ствол скважины в процессе ее сооружения, эксплуатации или ремонта.
Под газонефтеводопроявлениями, как физическим явлением, понимается перенос пластовых флюидов из пород, слагающих разрез, в буровой раствор, заполняющий пространство скважины. Открытый фонтан – это последняя стадия развития газонефтеводопроявления, когда пластовый флюид, поступающий из проявляющего пласта, полностью вытесняет буровой раствор из скважины и беспрепятственно изливается на дневную поверхность. Пластовые жидкости и газы могут поступать в скважину только из проницаемых пород, насыщенных соответствующим флюидом. Поэтому можно констатировать, что горно-геологическим фактором возникновения газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов является наличие по разрезу геологических объектов (пластов), характеризующихся различного рода проницаемостью, и насыщенных пластовым флюидом. Первостепенное значение имеет наличие пластового флюида. Это значит, что насыщенность объекта потенциального проявления жидкостью или газом является необходимой при отнесении его к объекту потенциальной опасности возникновения газонефтеводопроявления и открытого фонтана, но не достаточной. Только совместное событие – наличие пластовых флюидов и проницаемость пласта – позволяет считать этот пласт фактором потенциального возникновения проявлений [1].
Каждый конкретный геологический объект, потенциально предрасположенный к возникновению газонефтеводопроявлений и открытого фонтана, по-разному воспринимается технологическими службами с позиций опасности возникновения подобных осложнений и аварий. Это восприятие зависит, во-первых, от способности предотвратить возможное газонефтеводопроявление, а во-вторых, от степени опасности последствий от газонефтеводопроявления или открытого фонтана для обслуживающего персонала и окружающей среды. В свою очередь, возможность предотвращения газонефтеводопроявления и открытого фонтана, а также степень опасности последствий от их возникновения определяются геолого-физическими характеристиками флюидосодержащих пластов и свойствами пластовых флюидов.
Каждая скважина (на стадии строительства, эксплуатации или ремонта) представляет собой конкретный технико-технологический объект с определенной технической оснащенностью и номенклатурой технологических действий.
Технические средства, как фактор возникновения газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов, можно разделить на три основные группы:
1. Технические средства, не связанные напрямую с предупреждением возникновения и ликвидации газонефтеводопроявлений, режимы работы которых (особенно неисправности или выходы из строя) являются источником их возникновения. В качестве примера можно привести следующие технические средства: буровые насосы и элементы циркуляционной системы (устройства очистки и дегазации); система долива бурового раствора при спускоподъёме; механизмы спуска и подъема бурильных труб; элементы фонтанной арматуры; подземное оборудование для ремонта и эксплуатации; элементы технологической оснастки бурильных и обсадных колонн и т.д.
2. Технические средства, устанавливаемые на скважинах для обеспечения фонтанной безопасности проведения технологически предусмотренных работ. Примером тому являются все виды противовыбросового оборудования и дополнительные элементы устьевой оснастки скважин при их бурении, эксплуатации и ремонте.
3. Контрольно-измерительные приборы и аппаратура, предназначенные для своевременного обнаружения признаков газонефтеводопроявлений.
Выход из строя или неисправности технических средств каждой из вышеперечисленных групп если и не приводят непосредственно к возникновению газонефтеводопроявления или открытому фонтану, то, во всяком случае, способствуют увеличению опасности (риска) возникновения этих осложнений или аварий.
Технология проведения работ при строительстве, эксплуатации или ремонте скважин должна планироваться и реализовываться таким образом, чтобы исключить возможность возникновения любых осложнений или аварийных ситуаций, в том числе связанных с газонефтеводопроявлением и открытым фонтанированием. Однако на практике вступают в силу различного рода противодействующие обстоятельства: неверный выбор режимно-технологических параметров из-за недостаточности информации о горно-геологических условиях бурения, ошибочные действия исполнителей работ, принятие непродуманных инженерно-технологических решений, невыполнение технологических требований и предписаний исполнителями работ, в результате чего может сложиться ситуация, когда эти, упомянутые выше, факторы технологического характера приведут к возникновению ГНВП или, как следствие, открытому фонтанированию. Можно сказать, что реализация технологических операций при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин, как фактор воздействия на состояние геолого-технического объекта (скважины), несет в себе опасность создания таких условий, при которых возможно возникновение газонефтеводопроявлений и даже открытых фонтанов.
Очевидно, что только совместное влияние этих факторов определяет уровень опасности возникновения газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов в каждом конкретном случае при определении аварийной обстановки. В зависимости от сочетания характеристик этих факторов можно судить о потенциальной осложненности проведения процессов строительства, эксплуатации и ремонта скважин.
Иными словами, в каждом конкретном случае можно оценить уровень опасности возникновения аварийной ситуации, то есть определить фонтаноопасность технологического объекта (скважины).
Под фонтаноопасностью при строительстве, эксплуатации и ремонте скважин понимается потенциальная возможность развития возникшего газоводонефтепроявления в открытый фонтан при существующих горно-геологических условиях, используемых технических средствах и применяемой технологии ведения работ.
Можно оценить фонтаноопасность по каждой группе факторов, влияющих на возникновение газонефтеводопроявлений и открытых фонтанов, в отдельности. Такая оценка состоит в анализе характеристик горно-геологических, технических и технологических факторов, от которых зависят условия поступления флюидов из пласта в ствол скважины [2].
Источники информации:
1. А.П.Пронкин, С.С.Хворостовский. Прогнозирование направлений развития разведочного буре ния на шельфе. М: ООО «НедраБизнесцентр», 1999. – 300 с.
2. В.А.Винников, Г.Г.Каркашадзе. Гидромеханика: Учебник для вузов. – М: Издательство Москов ского государственного горного университета, 2003. – 302 с.
