«Дыхание скважины»: когда подземные породы ведут себя как живое существо. Как сообщает онлайн-журнал об энергетике «Энергия+», явление «дыхания скважины» остаётся одной из самых коварных и трудно прогнозируемых проблем при бурении нефтегазовых пластов.
Представьте: вы бурите скважину глубиной несколько километров, всё идёт по плану, и вдруг уровень бурового раствора в приёмных ёмкостях начинает ритмично подниматься и опускаться сам по себе. Порода словно дышит: сначала жадно поглощает тысячи литров дорогостоящего раствора, а через некоторое время с силой выталкивает его обратно вместе с пластовым газом. Это и есть пресловутое «дыхание скважины» — эффект, который может в считанные минуты превратить штатную операцию в аварийную ситуацию.
Почему скважина вдруг начинает «дышать»
Основная причина кроется в сочетании геологических особенностей пласта и технологических перепадов давления.
«Возникает дыхание скважины вследствие двух основных причин, — объясняет специалист по технологии бурения с управляемым давлением Тарас Сорока. — Во-первых, это характеристики породы-коллектора: её пористость и способность пропускать жидкость. А во-вторых, скачкообразные изменения давления на забое, возникающие при включении и выключении насосов».
Пористые трещиноватые породы действуют как гигантская губка: когда давление на забое падает (например, при остановке циркуляции), они засасывают буровой раствор. Как только насосы снова включаются и давление возрастает — порода «выдыхает» всё обратно. Процесс может повторяться циклически с периодом от нескольких минут до десятков минут.
Предсказать заранее, на каком именно интервале проявится этот эффект, практически невозможно — даже самые детальные сейсмические исследования не дают полной картины трещиноватости на микронном уровне.
Чем опасен каждый «вдох» и «выдох» под землёй
Когда скважина «выдыхает», вместе с раствором на поверхность устремляется пластовый газ. Концентрация газа в стволе резко возрастает, давление подскакивает, и возникает реальная угроза газопроявления или даже открытого фонтана.
В сложных геологических разрезах одна и та же скважина может одновременно проходить зоны с аномально высоким и аномально низким пластовым давлением. Получается парадоксальная ситуация: под одним и тем же гидростатическим давлением столба раствора одни пласты продолжают поглощать жидкость, а из других в ствол интенсивно поступают газ, нефть или пластовая вода. Классическое бурение в таких условиях превращается в постоянную борьбу с потерями циркуляции и притоками.
Как современные технологии заставляют скважину «задержать дыхание»
Инженеры давно научились распознавать первые признаки «дыхания» по характерным колебаниям уровня в приёмных ёмкостях и изменениям давления на стояке. Главное — не дать эффекту развиться.
«Мы используем роторные устьевые герметизаторы и высокоточные дроссельные манифольды, — рассказывает Тарас Сорока. — Это позволяет герметизировать устье даже при вращающейся бурильной колонне и автоматически поддерживать заданное давление на забое с точностью до 0,1 МПа».
Такая система превращает обычную скважину в герметичную капсулу, где любое изменение давления мгновенно компенсируется. Газ и загрязнённый раствор безопасно отводятся через специальную линию дросселирования, не создавая угрозы для бригады и окружающей среды.
Российский прорыв: более 400 «небуримых» скважин
Настоящий технологический прорыв произошёл в 2016 году, когда на одном из месторождений Восточной Сибири впервые в России была применена полномасштабная система бурения с регулируемым давлением (Managed Pressure Drilling, MPD).
Дополнение сложного оборудования умным ПО дало отличный эффект: автоматический контроль давления позволил успешно пройти ранее проблемные интервалы, осложнённые дыханием скважин и смешанными проявлениями.
С 2016 года по такой технологии в России пробурено уже более 400 скважин в самых сложных геологических условиях — от карбонатных коллекторов с кавернозно-трещиноватым типом до многопластовых разрезов с резкими перепадами пластового давления.