«Методы предупреждения и ликвидации поглощений бурового раствора при бурении нефтяных и газовых скважин»

Особенности стратиграфического разреза скважин, два основных коллектора в зонах поглощения

Стратиграфический разрез территорий Самарской и Оренбургской областей представлен, в основном, карбонатными породами (до 80%).

Основные зоны поглощений приурочены к двум карбонатным водоносным коллекторам:

- к серпуховско-башкирским ярусам каменноугольной системы;

- к турнейско-фаменским и франским ярусам девонской системы.

Каждый коллектор имеет непроницаемую кровлю и подошву. Для первого коллектора кровлей служит верейский горизонт, а подошвой - тульский горизонт. Для второго коллектора кровлей служит тульский горизонт, а подошвой - кыновский горизонт.

В 1981 году в лаборатории поисковой гидрогеологии ВОИГиРГИ были выполнены работы [2] под общим руководством доктора г.-м. н. М. И. Зайдельсона по изучению поглощения бурового раствора на территории Самарской области.

Были обработаны материалы по более чес 700 скважинам на 125 площадях, которые разбуривались в течение последних 10 лет (до 1981 г.).

Оценивая достоверность представленной информации и возможности её практического использования, исследователи делают некоторые любопытные оговорки:

- информацию по отдельным площадям нельзя признать равноценной, в некоторых случаях приводятся сведения по одной, двум скважинам, в других - по целому ряду скважин. Это необходимо учесть, поскольку известно, что зоны поглощения, даже в пределах локальных участков, распределены крайне прихотливо, и нередко достаточно отступить от первоначального ствола на 10-15 м, чтобы пройти поглощающий интервал без потери циркуляции [3];

- приведённые данные основываются только на записях в буровых журналах без привязки к разрезу (по каротажу). В подобных условиях более или менее чётко отбивается кровля зоны поглощения, в то время как её подошва остаётся неопределённой, так как поглощение может продолжаться после того, как поглощающий интервал пройден [4];

- замеры интенсивности поглощения (в процентах от выхода циркуляции при частичном поглощении или в м3/ч - при полном поглощении) должны рассматриваться как полуколичественные величины, характеризующие относительную интенсивность поглощения.

Несмотря на большой объём промысловой информации, полученной буровиками непосредственно при прохождении зон поглощения, вышеприведённые оговорки свидетельствуют о необходимости более детального инструментального исследования зон с целью решения задач их прогнозирования и использования адекватных методов ликвидации поглощений.

Внешними признаками поглощения при бурении скважин служат «провалы» бурильного инструмента или увеличение механической скорости бурения с одновременной потерей циркуляции или резким изменением интенсивности поглощения.

Изучение и анализ промысловых материалов позволяют отметить, что распространение зон поглощения и «провалов» инструмента (карстовых пустот, трещин) приурочено к участкам сочленения крупных тектонических элементов первого и второго порядков, характеризующихся повышенной вертикальной трещиноватостью вследствие происходящих тектонических процессов. Всё многообразие трещин в целом подразделяется на две основные группы - тектонические и нетектонические.

Тектонические трещины образуются в породах под влиянием тектонических сил, то есть сил, приложенных к породам извне. Тектонические трещины, даже самые малые, никогда не проявляются единично, поэтому около крупного тектонического смещения обычно создаётся зона дробления, хорошо фильтрующая подземные воды.

Нетектонические (первичные) трещины характеризуются полигональными сетками, невыдержанностью направлений на весьма коротких расстояниях, частым выклиниванием и заполнением вещественным материалом вмещающей или перекрывающей породы.

Нетектонические трещины развиты, как правило, только в узких пределах одновозрастных пластов, тогда как тектонические трещины имеют, в зависимости от масштабов изучаемых объектов, глубину проникновения в земную кору на десятки километров.

Большинством исследователей признаётся складчатый генезис трещиноватости, которая формируется в процессе складчатости и развивается при последующих тектонических деформациях, когда происходит слияние двух типов трещин в единую систему.

Г. В. Чарушин [5] предлагает, в зависимости от линейных (L) и площадных (S) размеров, следующую классификацию трещин:

В зонах катастрофического (полного) поглощения вероятнее всего имеет место трещиноватость тектоническая на уровне мезотрещин и выше.

Анализ геологических и промысловых данных по бурению скважин на месторождениях Самарской области показывает, что зоны поглощения бурового раствора являются коллекторами различного типа: поровые, трещиновато-кавернозные и пещеристые.

Признаки возникновения поглощения:

- убыль раствора в емкостях;

- «провалы» бурильного инструмента;

- увеличение механической скорости бурения;

- увеличение крутящего момента.