СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГНВП

Аннотация. Газонефтеводопроявления являются одним из распространенных видов осложнений, возникающих при бурении скважин. Особую опасность представляют ГНВП, переходящие при определенных условиях в открытые газовые и нефтяные фонтаны. В статье автор анализирует современное состояние проблемы предупреждения ГНВП.

Актуальность проблемы предупреждения ГНВП при строительстве скважин привлекает внимание многих исследователей. В отечественной и зарубежной буровой практике рассматриваются различные аспекты проблемы, охватывающие широкий круг технико-технологических задач, решаемых и требующих своего решения. В этой связи разрабатываются и вводятся в действие новые нормативно-технические документы [5]; развивается мировой опыт подготовки персонала буровых предприятий в специализированных учебно-тренировочных центрах по специальным программам и стандартам обучения и знаний [11]; создаются современные компьютерные и полномасштабные тренажеры-имитаторы [7].

Не менее важным направлением в проблеме предупреждения ГНВП является разработка новых методов ведения профилактической работы. Большой практический опыт профилактики ГНВП и открытых фонтанов накоплен в военизированных частях, филиалах ООО «Газобезопасность». Созданная для выполнения сложных и опасных работ по ликвидации возникших фонтанов эта военизированная служба призвана также осуществлять ведомственный контроль за соблюдением действующих требований, обязательных к соблюдению для всех организаций и предприятий отрасли, ведущих разведку, разбуривание и эксплуатацию месторождений нефти и газа [8]. Основу служебной деятельности подразделений противофонтанной службы составляет оказание практической помощи предприятиям и организациям в предупреждении возникновения ГНВП и возможного их перехода в выбросы и открытое фонтанирование. При этом профилактическая работа проводится на основе систематического изучения вскрываемых разрезов и ожидаемых при этом осложнений, техники и технологии производственных процессов на объектах, анализа условий и причин возникновения ГНВП, открытых фонтанов, аварий и связанных с ними случаев производственного травматизма [5]. Существование противофонтанной службы помогло значительно повысить квалификацию производственного персонала в бурении, эксплуатации и ремонте скважин в области профилактики ГНВП, выбросов и фонтанов.

Вместе с тем, несмотря на значительное совершенствование теории и практики предупреждения, обнаружения и ликвидации ГНВП, количество аварийных ситуаций, представляющих реальную угрозу потери управления скважиной и перехода в открытое фонтанирование, остается достаточно высоким [4]. Это связывают с тем, что современный этап строительства скважин, с одной стороны, характеризуется увеличением средних глубин бурения, ростом доли проходки в глубокозапегающих горизонтах, ведением работ в условиях АВПД, действия агрессивных сред и высоких температур. С другой стороны, возникновение, последовательность и конечный этап развития ГНВП в аварийную ситуацию являются результатом влияния разнообразных факторов, полностью учесть которые практически невозможно [14].

Причины возникновения ГНВП и их перехода в открытое фонтанирование подробно рассмотрены в многочисленных работах отечественных и зарубежных авторов [1, 3, 14].

В основе явления фонтанирования скважины лежит перемещение пластовых флюидов из пласта и их подъем по стволу скважины на поверхность под действием естественной энергии пласта. Открытый фонтан, как конечный этап развития аварии, представляет собой сложную динамическую систему, в которой условно выделены три участка [8]: источник (флюидосодержащий пласт), канал (частично или полностью обсаженный ствол скважины) и сток (устье скважины, или разрыв в колонне, или каналы, образовавшиеся в стенках скважины вследствие гидроразрыва пласта, через которые происходит истечение флюида в пласт и на дневную поверхность). На начальном этапе возникновения приток флюида из пласта обусловлен динамикой состояния системы «скважи-на-пласт», в которой могут быть выделены такие же участки, как источник, канал и устье скважины с установленным противовыбросовым оборудованием.

Обязательным условием возникновения притока в скважину, как и действия фонтана, является наличие отрицательного перепада давления (депрессии) на флюидосодержащий пласт. Для прекращения притока флюида необходимо увеличить давление в скважине как минимум до пластового, но как правило, создают некоторое превышение давления в скважине (репрессию) над пластовым. На этом общем принципе основываются все методы ликвидации открытых фонтанов [8], методы управления скважиной при ГНВП [3], а также методы предотвращения ГНВП при бурении скважин, различаясь только средствами достижения цели. При проведении аварийных работ в скважине, как правило, не считаются с затратами и временем.

В процессе бурения пластовое давление должно быть скомпенсировано давлением в стволе скважины на границе с пластом, для чего существуют два способа: превышение гидростатического давления столба бурового раствора или создание противодавления на устье скважины [2]. На практике в основном применяется первый способ, однако многочисленные исследования показали, что он приводит к большим экономическим затратам вследствие потерь времени и средств на бурение при повышенных плотностях бурового раствора [12]. Поэтому все большее распространение получает комбинированный способ компенсации пластового давления в процессе бурения - гидростатическим давлением столба бурового раствора и противодавлением на устье. Этот технологический прием называют бурением на равновесном давлении (на равновесии) между скважиной и пластом.

Совершенствование технологии бурения идет по пути дальнейшего понижения давления в скважине. Все большее признание находит метод бурения с отрицательным дифференциальным давлением на пласт [2]. Этот метод называют бурением на несбалансированном пластовом давлении (на депрессии), когда углубление ведут в условиях управляемого притока флюида из пласта.

Принятые в настоящее время на вооружение буровых предприятий усовершенствованные схемы быстродействующего дистанционно управляемого противовыбросового оборудования существенно повысили технические возможности управления скважиной при возникновении ГНВП. Тем не менее, уровень современных технических средств не позволяет надежно обеспечить безопасность проводки скважин на равновесии или депрессии.

Таким образом, основным методом предотвращения притока флюида является вскрытие пласта в условиях репрессии. Технологически необходимая величина репрессии определяется согласно действующим нормативным требованиям [10] и составляет 10 % от пластового давления при глубине скважин до 1200 м и 5 % от пластового давления при глубине скважин свыше 1200 м.

Список литературы:

1. Блохин О.А., Иогансен К,В., Рымчук Д.В. Предупреждение возникновения и безопасная ликвидация открытых газовых фонтанов. М., Недра, 1991.
2. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. М., Недра, 1981.
3. Гоинс У.К., Шеффилд Р. Предотвращение выбросов. - Пер. с англ. М, Недра, 1987.
4. Игревский В.И., Мангушев К.И. Предупреждение и ликвидация нефтяных и газовых фонтанов, М, Недра, 1974.
5. Инструкция по организации и методике проведения профилактической работы по предупреждению возникновения газонефтеводопроявленнй, аварийных выбросов, открытых газовых и нефтяных фонтанов на объектах ОАО «Газпром». М., ОАО «Газпром», ООО « Газобезопасность», 2000.
6. Инструкция по предупреждению и ликвидации газоводонефтепроявлений при строительстве и ремонте скважин, М, ОАО «Газпром», 1999.
7. Кувыкин B.C. Компьютерные технологии подготовки персонала нефтегазовой отрасли (на примере противофонтанной безопасности при бурении и капитальном ремонте скважин). «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, М., 2002.
8. Малеванский В.Д., Шеберстов Е.В. Гидродинамические расчеты режимов глушения фонтанов в нефтяных и газовых скважинах. М., Недра, 1990.
9. Материалы конференции Ассоциации Буровых Подрядчиков «Экологические аспекты строительства скважин». М., ИРЦ Газпром, 1998.
10. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. ПБ 08-264-03. М., 2003.
11. Предупреждение, обнаружение и ликвидация газонефтеводопроявлений: Курс лекций. В 3-х т. / Под ред. Аветнсова А.Г., Яковенко Н.А., Блохина О.А., Чудновского Д.М. — Краснодар, ООО «Просвещение-Юг», 2003.
12. Рябченко В.И. Управление свойствами буровых растворов. М., Недра, 1990.
13. Скалле П., Подио А.Л. Выводы на основе анализа 1200 газонефтяных фонтанов в период с 1960 по 1996 годы. Нефтегазовые технологии, 1998, №5/6.
14. Шевцов В.Д. Борьба с выбросами при бурении скважин. М., Недра, 1977.