К оглавлению

О состоянии и мерах улучшения работ по опробованию разведочных скважин на нефть и газ в СССР

Н. П. Будников, Н. И. Буялов, В. Г. Васильев, Б. В. Корнев

Для обеспечения намеченных семилетним планом темпов развития нефтяной я газовой промышленности необходимыми запасами нефти и газа требуется резко увеличить объемы геологоразведочных работ и, в частности, объемы глубокого разведочного бурения.

Известно, что опробование скважин - наиболее важный и ответственный этап разведочного бурения. От результатов испытания скважин, так же, как и от правильного выбора объектов комплекса работ для их вскрытия и опробования, зависит судьба открытия новых месторождений нефти и газа, а иногда нефтегазоносных районов. Опробование скважин является одним из решающих факторов, определяющих эффективность разведочного бурения. Однако, несмотря на это, до настоящего времени оно во многих разведочных организациях страны проводится несовершенными методами при помощи устаревших технических средств.

Для анализа состояния работ по опробованию разведочных скважин на нефть и газ и разработки мероприятий по резкому повышению их эффективности Министерством геологии и охраны недр СССР в 1960 г. была создана комиссия, в работе которой приняли участие: Н.П. Будников, Н.И. Буялов, Н.И. Буяновский, Н.С. Бывших, В.Г. Васильев, В.Н. Васильевский, Н.Г. Григорян, Г.С. Газян, М.А. Гатальский, Н.К. Котов, А. В. Кривоносов, Б.В. Корнев, Ю.П. Коротаев, Ю.А. Колодяжный, Н.Т. Линдтроп, Г.Т. Овнатанов, Д.Е. Пометун, В.С. Поповин, А.И. Яковлев. При разработке мероприятий комиссия учитывала замечания и предложения, присланные по просьбе Министерства геологии и охраны недр СССР из управлений геологии и охраны недр союзных республик, из большинства совнархозов и 11 научно-исследовательских организаций. В публикуемой статье приводятся основные результаты работы комиссии. Редколлегия просит читателей высказать свои замечания и предложения по улучшению опробования разведочных скважин.

О связи с быстрым ростом объемов геологоразведочных работ на нефть и газ в СССР непрерывно увеличиваются объемы и усложняется характер работ по опробованию разведочных скважин (см. табл. 1).

Таблица 1

Годы

Количество скважин

законченных

давших нефть или газ

удачных, %

бурением

опробованием

1956

1225

1153

581

50,3

1957

1435

1387

716

51,7

1958

1627

1517

748

49,3

1960

1956

1831

808

48,0

В 1965 г. намечается довести число пробуренных и опробованных скважин до 3900, а всего за 1961-1965 гг. планируется пробурить более 15 тыс. скважин.

В общем объеме затрат на разведочное бурение затраты на опробование скважин (включая крепление) достигают 12-15%, а по отдельным нефтегазоносным районам (например, по районам Ставропольского и Краснодарского совнархозов, республикам Средней Азии и др.) иногда превышают 20%.

В ближайшие 5 лет работы по опробованию разведочных скважин усложнятся. Возрастут средние глубины скважин (с 1862 м в 1959 г. до 2350 м в 1965 г.), а в связи с этим увеличатся пластовые давления и температуры. Будут вовлечены в разведку новые районы с недостаточно изученными геологическими условиями и с более сложными типами коллекторов.

В скважинах должны опробоваться не только нефтяные и газовые, но и водоносные горизонты, содержащие во многих районах высокоминерализованные воды и рассолы, которые могут служить сырьем для получения йода, брома, бора, лития и других ценных продуктов для промышленности. Особое внимание нужно уделять температурному режиму недр и связанным с ним вопросам теплофикации городов, промышленных и сельскохозяйственных объектов.

Все это усложняет задачи, стоящие перед нефтяными геологоразведочными организациями, увеличивает значение опробования и должно учитываться при бурении скважин.

Проведенное комиссией Министерства геологии и охраны недр СССР в 1960 г. изучение показало, что, несмотря на некоторое улучшение методики и техники опробования скважин за последние годы, в целом эти работы в большинстве районов СССР ведутся неудовлетворительно. Их научно-методический и организационно-технический уровень не отвечает задачам семилетнего плана и требованию резко повышать эффективность геологоразведочных работ на нефть и газ. Методика н комплекс работ, применяемые в ряде районов при испытании скважин, не соответствуют геологическим условиям, особенно на площадях с трещиноватыми и карбонатными коллекторами. Не внедрено еще опробование пластов в процессе бурения скважин в некрепленном стволе при помощи пластоиспытателей, широко применяемых за рубежом.

В организации работ по опробовании имеются серьезные недостатки, из-за которых испытание скважин часто затягивается. Время, затрачиваемое на испытание, во многих районах почти равно времени на бурение скважин, а в ряде случаев значительно превышает его (см. табл. 2).

Таблица 2

Организация

Время, затрачиваемое в среднем на одну скважину

бурение

опробование

Главгеология УССР

143

102

Трест Львовнефтегаз

117

105

Трест Крымнефтегазразведка        

86

85

Ставропольский совнархоз (площадь Озек-Суат)

82

154

Саратовский, Ставропольский и Краснодарский совнархозы (по 320 скважинам, законченным за последние годы)

125

127

 

В целом по стране в 1959 г. на опробование одной разведочной скважины затрачено 85,4 дней, из них на простой и аварии - более 50 дней.

Одной из главных причин неудовлетворительного состояния опробования разведочных скважин (длительные сроки и низкое качество) является неправильная система планирования буровых разведочных работ, согласно которой основным показателем считается проходка (метраж), а не законченные опробованием скважины, не намечается также количество объектов опробования, продолжительность работ и другие качественные показатели.

При таком планировании буровые организации сосредоточивают все свое внимание, все силы и средства на выполнении плана метража и не заинтересованы в хорошей организации и качественном проведении опробования скважин. Главной задачей буровых разведочных организаций является разведка залежей нефти и газа путем тщательного изучения разрезов скважин и опробования перспективных объектов, но, к сожалению, должного внимания этим работам не уделяется. Из трех этапов разведочного бурения (строительство буровой, бурение и опробование) последний наиболее запущен.

Существующая система оплаты труда в разведочном бурении также не способствует быстрому и качественному выполнению работ по опробованию скважин: за досрочное окончание бурения скважин выплачиваются крупные премии, а потом эти же скважины простаивают до опробования или долго опробываются.

Опробование скважин неудовлетворительно обеспечивается специальным оборудованием, приборами и аппаратурой из-за недооценки значения этих работ производственными и планирующими организациями.

Серьезный недостаток в организации работ по опробованию - отсутствие на них единых норм. Например, бывшее Министерство нефтяной промышленности СССР установило норму времени на испытание одного объекта 8 дней, а по статистическим данным на опробование одного объекта затрачивается около 15-20 дней и более.

Для упорядочения организации работ необходимо создать единые нормы по опробованию разведочных скважин для различных геологических условий и категорий скважин.

При опробовании скважин очень важно вскрытие пластов, особенно в связи с вовлечением в разведку месторождений с карбонатными и другими плотными, малопроницаемыми коллекторами. Методика и техника вскрытия пластов и опробования скважин почти не изменились, несмотря на то, что серьезно усложнились геологические условия разведки новых залежей нефти и газа.

Для оценки продуктивности опробуемых объектов очень важен дифференцированный подход к вскрытию продуктивных горизонтов при бурении, выражающийся в повсеместном применении в качестве промывочной жидкости стандартных или утяжеленных баритом глинистых растворов. Такой подбор промывочных жидкостей обеспечивает бурение скважин до заданной глубины, но не всегда удается качественно оценить продуктивность опробуемых объектов. Недостаточное внимание уделяется подбору промывочных жидкостей путем добавки поверхностно-активных веществ, аэризации, применения жидкости на углеводородной основе и т. д., обеспечивающих вскрытие пластов с сохранением их естественной проницаемости и полноценное опробование.

В ряде районов при креплении призабойной части ствола скважины не учитывают характер перекрываемых коллекторов. Хорошо гранулированные, а также трещиноватые или тонко переслаивающиеся пелитовыми и алевролитовыми прослоями коллекторы обычно перекрываются обсадной колонной с последующим ее тампонажем и вскрытием пластов перфорацией. В этом случае пулевая или кумулятивная перфорация не создает необходимых условий для эффективной работы пластов, представленных коллекторами последнего типа. Пласты обычно вскрывают такими методами, которые нередко приводят к закупорке микротрещин и к потере гидродинамической связи скважины с пластом. Пласты, представленные перечисленными выше коллекторами, в открытом стволе опробываются редко, даже когда для этого есть благоприятные геолого-технические условия (устойчивые породы).

Отсутствие агрегатов для опробования (передвижных) и для соляно-кислотной обработки, компрессоров и других механизмов резко отражается на качестве работ, приводит к затягиванию сроков их выполнения, повышению аварийности.

Известно, что в США, помимо наиболее распространенной соляно-кислотной обработки, используются средства для борьбы с образованием эмульсии, снижения поверхностного натяжения (застывающие кислоты для блокировки зон; растворы, удаляющие глинистые частицы и др.). В последнее время все чаще применяют поверхностно-активные вещества (ПАВ) для усиления притока нефти в скважине.

Большое внимание при опробовании скважин уделяется также гидроразрыву. Считается, что из 5 млрд, т разведанных запасов США около 500 млн. т, т.е. 10% выявлено с применением гидроразрыва. Процент сухих разведочных скважин в США очень велик (85-88% за последние 3-4 года), но в большинстве из них опробование производится в процессе бурения в незакрепленном пласте при помощи испытателей пластов, в результате чего стоимость такой скважины на 15-20% дешевле стоимости продуктивной скважины.

В СССР в ряде разведочных районов применение современных методов и средств вскрытия и опробования слабопроницаемых пластов дало положительные результаты. Такая работа, в частности, проводилась в 1959-1960 гг. сектором испытания скважин ВНИГНИ совместно с трестом Востсибнефтегеология и Минусинской конторой разведочного бурения в некоторых районах Сибири.

Несовершенство испытателей пластов, отсутствие методического руководства по их применению и ряд недостатков организационного характера задерживают применение испытателей. Например, на территории Западно-Сибирской низменности с 1949 по 1959 г. проведено 512 опробований горизонтов, из них лишь семь при помощи испытателей пластов, причем в шести случаях были получены притоки газа или газа с водой. В Башкирии с 1952 г. таким же образом было испытано восемь глубоких скважин и 50 скважин малого диаметра; в тресте Краснодарнефтегазразведка за последние 3-4 года было опробовано 23 объекта, в том числе 4 объекта в необсаженных скважинах, а в 1959 г. - всего три объекта. В тресте Оренбургнефтегазразведка при помощи испытателей пластов было испытано 29 объектов в скважинах, продуктивность которых по геолого-геофизическим данным была сомнительна.

В Чечено-Ингушской АССР за последние годы проведено 91 опробование пластов при помощи испытателей, из них 29 технически неудачных; на площади Озек-Суат (Ставропольский край) при помощи испытателей пластов ГрозНИИ гидравлического типа опробовали 13 скважин.

В тресте Сталинграднефтегазразведка с октября 1959 г. испытателями пластов ГрозНИИ шпилечного типа опробовано 23 горизонта в 16 скважинах (в необсаженных стволах) на глубинах от 2 до 3 тыс. м, из них пять опробований некачественных. По результатам этих работ в 16 скважин не спускались эксплуатационные колонны.

Предварительные расчеты показывают, что широкое применение в СССР испытателей пластов в разведочном бурении может дать огромный геологический и экономический эффект.

Если учесть, что в 1961-1965 гг. планируется пробурить более 15 тыс. разведочных скважин, из которых около половины может оказаться «сухими» (судя по результатам работ 1956-1959 гг.), то применение испытателей пластов позволит не проводить спуск колонн, тампонаж и последующее опробование. Таким образом можно сэкономить примерно 11 млн. м или 450 тыс. т обсадных труб и около 300 тыс. т тампонажного цемента.

Для опробования на приток нефти и газа очень важны выбор и обоснование интервалов (объектов) в разведочных скважинах, от которого во многом зависит общий исход разведки, правильность оценки перспектив нефтегазоносности вскрытого разреза и площади (структуры).

К сожалению, из-за несовершенства существующих методов (геологических, геофизических, геохимических), применяемых для выделения нефтегазоносных объектов в разрезе скважин, недостаточного отбора керна долотами и грунтоносами, особенно сверлящими, слабого развития работ по опробованию пластов в процессе бурения - в некоторых областях проводятся излишние объемы работ по опробованию скважин и пропускаются отдельные нефтегазоносные объекты, т.е. неправильно оцениваются перспективы нефтегазоносности некоторых площадей и районов.

В настоящее время основное внимание при опробовании разведочных скважин уделяется получению притока нефти или газа и не придается должного значения определению параметров пласта. Используя комплекс гидродинамических исследований, в современных условиях практически возможно наряду с определением продуктивности скважин выявлять важные параметры пласта, необходимые для подсчета запасов нефти и газа и проектирования разработки месторождений (проницаемость, пористость, произведение эффективной мощности на пористость, оценка зоны ухудшенной проницаемости и установление экранов и нарушений).

Комплексное применение гидродинамических и геофизических методов позволяет определять эффективную мощность, распределение нефти и газа по отдельным пропласткам и положение контакта нефть-вода или газ-вода.

Отмеченные выше низкая эффективность и недостатки в методике и технике проведения опробования разведочных скважин объясняются в основном отставанием научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ в данной области, а также недооценкой этого важнейшего этапа геологоразведочных работ на нефть и газ.

В настоящее время научно-исследовательские и экспериментальные работы, связанные с опробованием скважин, ведутся во ВНИИ, ВНИГНИ, ВНИИГазе, ВНИИГеофизике, СНИИГГИМСе и др. Проектно-конструкторские и исследовательские работы по созданию испытателей пластов в течение ряда лет проводятся ГрозНИИ и УфНИИ. Однако объем этих работ недостаточен, а тематика и направление их не отвечают задачам быстрейшего улучшения опробования скважин.

Для совершенствования методики, техники и организации работ по опробованию разведочных скважин и повышения геологической и экономической эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ комиссия, созданная МГ и ОН СССР, рекомендует осуществлять с 1962 г. следующие мероприятия.

1.     Пересмотреть существующую систему планирования работ по разведочному бурению на нефть и газ, приняв в качестве основных показателей планирования наряду с приростом запасов: а) количество скважин, пробуренных и опробованных по категориям (опорные, поисковые и разведочные); б) количество объектов для опробования на нефть и газ по категориям разведочных скважин и способам опробования; в) объем работ по применению при опробовании наиболее важных геологотехнических мероприятий (гидроразрыв, соляно-кислотная обработка и другие).

Метраж разведочного бурения должен рассматриваться в плане как расчетный показатель.

2.     Разработать нормативы по планированию количества законченных скважин и объектов (пластов, горизонтов), подлежащих опробованию на нефть и газ, в зависимости от геологических условий и категорий скважин для каждого разведуемого района СССР.

3.     Для усиления контроля за опробованием разведочных скважин, в соответствии с плановыми показателями, ввести государственную отчетность по опробованию скважин, отражая в ней затраты времени на опробование скважин и объектов, баланс рабочего времени, выполнение заданий по важнейшим геолого-техническим мероприятиям и полученные результаты работ по опробованию.

4.     Разработать и ввести в действие единые нормы выработки по опробованию скважин, раздельные для работ, в процессе бурения (испытателями пластов) и после окончания бурения, в зависимости от глубины скважин, геологических условий, способов опробования и типа оборудования.

5.     Установить порядок финансирования буровых разведочных работ, предусматривающий выплату средств из банка за выполненный объем работ с удержанием 5-10% до окончания опробования скважин.

6.     Для повышения материальной заинтересованности пересмотреть порядок премирования рабочих и ИТР, занятых на опробовании скважин, с учетом конкретных условий работы. В положении о премировании необходимо предусмотреть специальное поощрение за успешное опробование горизонтов в процессе бурения при помощи испытателей пластов.

7.     Исходя из имеющегося опыта, рекомендовать геологоразведочным организациям следующий порядок проведения работ по опробованию разведочных скважин:

а) все работы по опробованию первого объекта проводить силами буровой бригады с той же буровой установки, эти работы включать в нормативное время буровой бригады;

б) на опорных, а также на отдельных поисковых скважинах, удаленных от путей сообщения и производственно-хозяйственных баз контор и экспедиций разведочного бурения, весь комплекс опробовательских и исследовательских работ осуществлять силами буровых бригад с буровых установок;

в) в разведочных конторах и экспедициях, а также на укрупненных нефтегазоразведках (с буровыми бригадами не менее трех и концентрацией разведочных работ в определенных районах, имеющих материально-технические базы) организовать специальные бригады или цехи по опробованию скважин.

8.     Одним из наиболее важных и первоочередных мероприятий, обеспечивающих коренное улучшение работ по опробованию разведочных скважин и существенное повышение геологической и экономической эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ, считать широкое внедрение в практику опробования скважин при помощи испытателей пластов в процессе бурения.

Для предварительной оценки продуктивности пластов такое опробование необходимо проводить в первую очередь при бурении опорных, параметрических и поисковых скважин как в новых, так и в известных нефтегазоносных районах.

Создать специализированную проектно-конструкторскую организацию союзного значения для разработки более совершенных конструкций испытателей пластов, боковых грунтоносов и пробоотборников, для отбора проб флюида из пластов с сохранением пластового давления в различных геологических условиях, а также необходимой измерительной аппаратуры и приборов. Одновременно усилить эти работы в ГрозНИИ, УфНИИ и в других научно-исследовательских организациях страны.

В 1961-1962 гг. следует разработать испытатели пластов на каротажном кабеле ОП-150 и ОПК-4-5 и составить методическое руководство по опробованию скважин испытателями пластов.

9.     Рекомендовать геологоразведочным организациям при опробовании поисковых и разведочных скважин при выборе методов вскрытия и опробования объектов учитывать особенности геологического разреза, вскрываемого скважинами.

В течение 1961 г. разработать с привлечением научно-исследовательских институтов для каждого района рациональный комплекс работ по опробованию поисковых и разведочных скважин, который должен быть рассмотрен и утвержден совнархозами и геологическими управлениями и положен в основу составления проектов и планов работ по опробованию скважин.

При разработке рациональных комплексов по опробованию скважин комиссия рекомендует:

а) широко применять испытатели пластов в процессе бурения скважин;

б) обеспечивать при бурении скважин чистоту вскрытия пластов и сохранение их естественной проницаемости путем широкого применения промывочных растворов на водной и углеводородной основе, обработанных поверхностно-активными веществами, а также очистку забоя воздухом или газом;

в) для трещинно-поровых и слабопроницаемых коллекторов при благоприятных геолого-технических условиях предусматривать преимущественно открытую конструкцию забоя, с вскрытием максимально возможной мощности пласта продуктивной толщи без спуска и цементировки обсадной колонны;

г) вместо тартания и свабирования для возбуждения притока из пласта применять компрессорный способ (последовательные продавки по методу плавного запуска аэризированной жидкости, с клапанами для снижения пускового давления);

д) осваивать и внедрять в максимально короткие сроки метод вскрытия продуктивной зоны под давлением (без баритизации), для чего чаще пользоваться вращающимися превенторами, алмазными долотами и другим высокопроизводительным оборудованием;

е) при испытании поисковых и разведочных скважин широко применять различные методы воздействия на пласт (гидравлический разрыв пласта с закреплением трещин кварцевым песком, кислотные обработки, ПАВ и др.);

ж) для определения параметров пласта применять весь комплекс гидродинамических исследований при стационарных и нестационарных режимах фильтрации.

10. Для повышения эффективности работ по опробованию скважин надо в возможно короткие сроки резко улучшить обеспеченность разведочных организаций снаряжением и оборудованием, необходимым для проведения этих работ: самоходными агрегатами типа А-40 или другими, с телескопической мачтой, двухбарабанной лебедкой, ротором с клиновыми захватами и механизмами для свинчивания и развинчивания труб и промывочным насосом, передвижными компрессорами с трубами; спуско-подъемным и рабочим инструментом, пакерами, задвижками, ловильным инструментом, оборудованием и приборами для глубинных исследований скважин (аппарат Яковлева, глубинные манометры, термометры) и др.

В деле повышения эффективности поисково-разведочных работ серьезные задачи должны решить научно-исследовательские и проектные организации, основные из них - улучшение методики опробования разведочных скважин на нефть и газ применительно к конкретным геологическим условиям; разработка высокопроизводительной аппаратуры и оборудования для отбора образцов горных пород; вскрытие объектов разведки; совершенствование методов опробования скважин на притоки жидкости и газа, а также изучение необходимых параметров продуктивных пластов.

МГ и ОН СССР, ВНИГНИ, ВНИИГаз