«Дыхание скважины»: как управлять непредсказуемыми процессами под землей
Может ли дыхание приносить вред? Да, если речь идет о так называемом «дыхании скважины» — странном эффекте, который время от времени возникает при бурении нефтяных пластов.
Как узнать, что скважина «дышит»
Чтобы построить прочную и безопасную скважину, помимо бурового оборудования понадобится специальный раствор, который охлаждает долото, очищает ствол скважины от выбуренной породы и укрепляет стенки искусственного отверстия. Иногда породы ведут себя непредсказуемо: они начинают поглощать раствор, а потом отдают его обратно. Этот ритмичный обмен и получил образное название — «дыхание скважины», ведь процесс напоминает работу легких, которые вдыхают воздух и выдыхают углекислый газ.
«Дыхание скважины» возникает из-за двух факторов, — поясняет эксперт по бурению с регулируемым давлением Тарас Сорока. — Первый — особенности самого коллектора, содержащего пластовый флюид, а именно пористости и проницаемости. Второй — перепады давления на забое , которые случаются при запуске и остановке буровых насосов в стандартном бурении. Это и есть важнейшая предпосылка для развития данного эффекта».
По словам эксперта, заблаговременно предсказать, будет ли конкретная горная выработка возвращать буровой раствор, невозможно.
Чем опасно подземное «дыхание»
Когда скважина «выдыхает», наружу выходит в том числе природный газ, а когда он оказывается в стволе пробуренного отверстия, внутри повышается давление и увеличивается риск неконтролируемого притока углеводородов.
Инженеры научились распознавать первые признаки этого явления и предупреждать его развитие. Метод прост: если «дыхание» связано с колебаниями забойного давления, то основная задача — снизить их или вовсе устранить.
«Мы используем роторные устьевые герметизаторы — устройства, которые герметизируют устье скважины во время бурения и позволяют безопасно отводить жидкость и газ под давлением, — продолжает Тарас Сорока. — Для контроля величины давления используются высокоточные дроссельные манифольды — сложные системы из клапанов, труб и штуцеров. С их помощью можно точно замерять давление и стабилизировать его автоматически».
«Выдохи» внутри ствола — далеко не самое трудное испытание для инженеров. Ступенью выше в иерархии проблем буровиков стоит задача построить устойчивую инфраструктуру, когда в открытом стволе скважины встречаются пласты с несовместимыми условиями бурения. Тогда под одинаковым давлением одни пласты поглощают раствор, а из других в ствол поступают газ, нефть или вода!
Чтобы справляться с этим, специалисты все чаще обращаются к динамическому управлению бурением — технологии, которая позволяет реагировать на изменения в реальном времени. Так, в 2016 году инженеры впервые в России использовали систему бурения с регулируемым давлением на одном из месторождений Восточной Сибири. В ней сложное оборудование дополнено программным обеспечением, которое помогает контролировать и оперативно менять затрубное давление. В результате удалось пробурить уже более 400 скважин в условиях, которые считались сложными или вовсе «небуримыми» классическим методами.
