CC BY
325
УДК 622.243
АНАЛИЗ РАПОПРОЯВЛЯЮЩИХ СКВАЖИН НА ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Е.ВАверкина1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлен сводный литолого-стратиграфический разрез Ковыктинского газоконден-сатного месторождения и указаны горизонты, в которых возможны проявления рапы. Сделан анализ пробуренных скважин на месторождениях Иркутской области, в которых встречались рапопроявления. Затрагивается вопрос аномально высоких пластовых давлений и причины их появления. Ключевые слова: Ковыктинское газоконденсатное месторождение, рапопроявления, солевые отложения, скважина, аномально высокое пластовое давление, бурение, поглощение. Библиогр. 3 назв. Ил 3.
REVIEW OF NATURAL BRINE SHOWS IN GAS CONDENSATE FIELD OF IRKUTSK REGION
E.V.Averkina
Irkutsk State Technical University. 664074, 83 Lermontov St., Irkutsk.
The article titled represents a composite lithologic-stratigraphic section of Kovykta gas condensate field and also indicates horizons with possible shows of natural brine. The article reviews the wells drilled in the fields of Irkutsk Region where natural brine shows were noted. It touches upon the issue of abnormally high formation pressures and the causes for them. Key words: Kovykta gas condensate field, salt deposits, natural brine, wells, abnormally high formation pressures, drilling, absorption. 3 sources.3 figures.
Ковыктинское газоконденсатное месторождение (КГКМ) находится в Жигаловском районе Иркутской области. Его территория расположена в центральной части Иркутского амфитеатра в пределах Ангаро-Ленской тектонической ступени (рис. 1).
Это крупнейшее месторождение Восточной Сибири по запасам газоконденсата. Кроме газа, в процессе поисково-разведочного бурения на газ в некоторых скважинах получены притоки промышленных рассолов. На месторо-
ждениях Юга Сибирской платформы содержится большое количество гелия до - 0,25 %.
Датой открытия Ковыктинского месторождения считается 1987 г., когда была пробурена первая параметрическая скважина №281. В результате бурения этой скважины из песчаников парфеновского горизонта был получен промышленный приток газа, что послужило основанием для постановки поискового бурения. Разведочное бурение на месторождении было начато в 1988 г.
:Аверкина Елена Владимировна - старший преподаватель. Тел.: (3952) 40-52-78. Averkina Elena Vladimirovna a senior lecturer. Phone.: (3952) 40-52-78.
ЧиРКУТСК^р1^
Рис.1. Местоположение Ковык-тинского ГКМ
По материалам глубокого бурения
геологический разрез условно разделен на 3 структурных комплекса (рис. 2):
1. Надсолевой - до кровли литвинцев-ской свиты. Представлен слабосце-ментированными породами: песчаники разнозернистые, разноплитча-тые, полимиктовые и кварц- полевошпатовые; алевролиты, мергели вишнево-красные; мергели коричневые с прослоями аргиллитов; доломиты мелко-зернистые, массивные, реже - известняки.
2. Солевой - до кровли мотской свиты. Представлен хемогенными породами. Они встречаются в виде пачек прослоев каменной соли с прослоями доломитов, доломито-ангидритов, известняков. Залегающие среди каменной соли пласты кавернозных и трещиноватых сульфатно-карбонатных пород содержат предельно насыщенные и пересыщенные сильно метаморфизованные хлоридно-кальциевые рассолы (минерализация до 400 - 600 г/л) с высоким содержанием брома, калия и др. ценных компонентов.
3. Подсолевой (продуктивный) - условно разделен на сульфатно-карбонатный и терригенный комплексы.
Сульфатно-карбонатный комплекс представлен доломитами с прослоями доломито-ангидритов и глинистых доломитов. Характеризуется метаморфи-зованными рассолами с минерализацией до 350 - 400 г/л хлоридно-кальциевого состава с высоким содержанием брома. Терригенный комплекс представлен переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов (продуктивная часть пар-феновского горизонта).
Особую сложность при бурении представляют породы нижней части солевого комплекса. Отложения хемоген-ных пород являются хорошими покрышками для скопления углеводородов.
На некоторых участках месторождения в этой пачке отложений нередко вскрываются линзы рассолов рапы -высоконапорных фонтанов внутрисоле-вых рассолов, в связи с чем бурение скважин в этих отложениях нередко осложняется аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД), создаваемыми рапой.
До начала бурения в недрах существует динамическое равновесие между пластовым давлением и горным (геостатическим). Бурением это равновесие нарушается, что особенно сильно сказывается на геодинамике недр при вскрытии скважинной зоны АВПД (коэффициент аномальности 2.3 - 2.7).
Проявления АВПД в осадочной толще значительно осложняют процесс бурения скважин, затягивают темпы бурения и наносят вред окружающей среде. АВПД растет с глубиной.
Аномально высокое пластовое давление - это такое давление флюида в пласте-коллекторе, которое уравновешивается столбом бурового раствора плотностью 1,3-103 кг/м3 и более [1]. Таким образом, нижний предел АВПД на 30% превышает давление, которое уравновешивает в скважине столб пресной воды (условное гидростатическое давление), и на 20-25% -давление, оказываемое в скважине
Рис. 2. Сводный литолого-стратиграфический разрез Ковыктинской зоны газонакопления: ПЖ - промывочная жидкость
столбом пластовой минерализованной воды средней плотности. Верхний предел АВПД достигает величины среднего геостатического давления, создаваемого в недрах массой осадочных горных пород с плотностью 2,3-2,4-103 кг/м3.
Рапопроявления, отмечавшиеся при бурении глубоких поисковых скважин на нефть и газ в пределах Ангаро-Ленской ступени, характеризуются различной интенсивностью: от незначительных, вызывающих коагуляцию бу-
рового раствора и повышенный расход химических реагентов для их обработки, до катастрофических, выражающихся в выбросе нескольких тысяч кубических метров воды в сутки. Максимальными дебитами характеризуются рапо-проявления, приуроченные к галогенно-карбонатной гидрогеологической формации: в основном это породы осинско-го, реже балыхтинского горизонтов усольской свиты. В меньшей степени это относится к горизонтам бельской, булайской и ангарской свит нижнего кембрия (см. рис. 2).
По данным сейсморазведки скважины с притоком рапы расположены в зонах интенсивных структурных деформаций (наклонные падения, разломы). Относительно недеформированные области, примыкающие к данным скважинам, могут не содержать рапоносных горизонтов (вследствие недостаточной проницаемости) и могут быть оконтурены по данным геофизики.
Там, где тонкие карбонатные образования недеформированы и пересекаются с солевыми образованиями, не являясь проницаемыми, не возникает проблем с бурением. И наоборот, там, где они структурно деформированы движением солей, карбонатные породы приобретают трещиноватость и становятся проницаемыми. Именно здесь происходит выброс рапы.
Притоки предельно концентрированных рассолов (в м3/сут) получены практически на всех разведочных площадях юга Иркутской области, что в некоторых случаях привело к авариям и дополнительным затратам при их ликвидации [2].
На скважине №13 Омолойской, заложенной в 1969 г. на берегу р. Лена в 45 км выше по течению от г. Усть-Кут, произошел аварийный выброс рассола дебитом 7600 м3. В результате аварии рассолы поступали в р.Лена.
На скважине №131 Верхоленской в 1983 г. с глубины 2086 м получен фонтан сероводородного рассола с де-
3
битом 700 м в сутки. Произошло выдавливание бурового инструмента-полностью всей колонны бурильных труб. Пластовое давление составило 420 атм.
На скважинах № 2 и 3 Балаганских в 1984 г. с глубины 2300 м получены фонтанные притоки рассолов с дебита-ми 1080 и 360 м в сутки соответственно. Аварийная ситуация на скважине №3 была ликвидирована через месяц. Скважина №2 фонтанировала более года.
На скважине №176 Рудовской в 1989 г. недалеко от поселка Жигалово получен аварийный фонтан рассола с дебитом 3000 м3 в сутки, который был ликвидирован в течение суток силами специализированной противофонтанной части Госгортехнадзора.
На соседних площадях в скважинах № 1 и 134 Грузновских и в скважине №133 Жарковской вскрыты рапопро-являющие пласты.
На Ковыктинском ГКМ также возникали подобного рода осложнения [3].
В январе 1994 г. на скважине №18 при проходке интервала 2068-2076 был получен мощный фонтанный приток рапы с дебитом около 4800 м3/сут. и пластовым давлением 470 атм. Попытки ликвидировать рапопроявление цементными заливками положительных результатов не дали. Скважина находится во временной консервации.
На скважине №52 в 1999 г. при вскрытии Христофоровского горизонта на глубине 1875 м отмечалось увеличение скорости проходки и объема раствора на поверхности. При подъеме инструмента для закрытия превентора начался усиленный выброс бурового раствора, затем скважина перешла в режим фонтанирования рапой с дебитом 12 м3/ч и давлением на устье 12 МПа. Было решено забурить новый наклонно-направленный ствол с глубины 900 м. С глубины 2079 м началось рапопроявле-ние, связанное с балыхтинским горизонтом. Интенсивность проявления
108 м3/сут. Принято решение о прекращении дальнейшего бурения скважины и ее ликвидации.
Во время бурения скважины №60 в 2000 г. на глубине 1960 м (в отложениях христофоровского горизонта) отмечен приток пластовой воды с дебитом 1224 м3/сут . В настоящий момент скважина закончена испытанием.
На скважине № 64 в 2001 г. при забое 2100 м произошло проявление пластового флюида. Во время утяжеления бурового раствора началось падение давления в затрубном пространстве, свидетельствующее о подземном выбросе (перетоке рапы в вышележащий пласт), что в дальнейшем привело к прихвату бурильного инструмента. В настоящее время скважина находится в консервации. В 2002 г. при бурении скважины №61 были вскрыты рапопро-являющие пласты с наличием сероводорода на глубине 1201, 1457, 1492 м. При дальнейшем бурении на глубине 1786 м отмечался приток пластовой воды из
пласта ниже подошвы атовского горизонта. Интенсивность притока 24 м3/сут.
В 2004 г. на скважине №3 Хандин-ской площади в интервале бурения 1330-1338 м отмечено водопроявление интенсивностью до 7 м3/сут. В процессе дальнейшего углубления скважины дебит увеличился до 72 м3/сут (атовский горизонт), с глубины 1715 м интенсивность водопроявления увеличилась до 86 м3/сут, с глубины 1728 м - до 130 м3/сут. Был установлен цементный мост. Скважина закончена бурением и испытана.
На Южно-Ковыктинской площади при бурении параметрической скважины №5 в августе 2006 г. был получен приток пластовой воды интенсивностью 240 м3/сут с содержанием сероводорода на глубине 2166 м из осинского горизонта. Скважина находится в бурении.
Полученные материалы показывают, что по площади месторождения ра-попроявления локализуются в северовосточной его части (рис. 3).
Рис. 3. Схема расположения скважин, вскрывшых рапоносные горизонты Ковыктинского ГКМ
В разрезе осадочного чехла все АВПД приурочены к горизонтам соле-носной формации, главным образом, к зоне контакта бельской и усольской свит (христофоровский и балыхтинский горизонты). Однако в разрезах скважин они начинали проявляться значительно выше и с глубиной усиливались. В скважинах 3, 18, 52 и 61 рапо- и газопроявления начинались в нижнеангарской подсвите (в бильчирском горизонте), а в скважине 60 - в литвинцевской свите. В верхней части разреза пласты поглощают промывочную жидкость, а нижняя часть разреза характеризуется АВПД с пластовым давлением около 360 атм. Отсюда следует, что на газо-конденсатных месторождениях Иркутской области при бурении скважин существует угроза возникновения чрезвычайных ситуаций и аварий.
Поэтому, при бурении горизонтов, в которых возможны проявления рапы, необходимо учитывать физико-химические свойства слагающих разрез пород, определяемых минералогическим составом солей и условиями залегания (глубина, температура, давление); необходимо более детальное изучение новых скважин с целью прогнозирова-
ния рапы с АВПД методами электроразведки, сейсморазведки.
Сложность борьбы с рапопроявле-ниями заключается еще в том, что рапа кристаллизуется при смене температур (от забоя до поверхности). В связи с этим могут возникнуть прихваты бурового инструмента и деформация обсадных колонн, поэтому при разработке технологии бурения требуется учитывать термодинамику восходящего потока рапы.
Библиографический список
1. Аномально высокие пластовые давления и методы прогноза АВПД в процессе бурения /под ред. С.Н. Симакова- Л.: ВНИГРИ, 1977. - Вып. 397.-С. 24-38.
2. Кузьмин С.Б., Вахромеев А.Г. Геологические исследования на Ленно-Ангарском плато. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. -122 с.
3. Экологические аспекты освоения Ковыктинского газоконденсатного месторождения /А. Д. Абалаков и др. - Иркутск: Изд. Института географии РАН, 2001. - 194 с.
Рецензент: кандидат технических наук, доцент А. В. Карпиков
