Сравнительный анализ технологий бурения в тектонически нарушенных карбонатных коллекторах Восточной Сибири

В работе представлен сравнительный анализ современных технологий бурения, применяемых при строительстве нефтегазовых скважин в тектонически нарушенных карбонатных коллекторах Восточной Сибири. Актуальность исследования обусловлена высокой частотой осложнений при бурении в условиях интенсивной трещиноватости, разломно-блокового строения и неоднородности карбонатных пород. Целью работы являлся анализ преимуществ, ограничений и областей рационального применения современных технологий осложненного бурения. В рамках исследования рассмотрены три основных технологических направления: пневмоударное бурение, аэрированные и пенные буровые системы, технологии бурения с управляемым давлением. Методологическую основу работы составили сравнительный анализ и систематизация опубликованных отечественных и зарубежных научно-технических источников, посвященных бурению в осложненных геолого-технических условиях. Установлено, что эффективность технологий определяется степенью трещиноватости пород, уровнем обводненности, устойчивостью стенок ствола и условиями контроля гидродинамического режима. Показано, что пневмоударное бурение наиболее эффективно при проходке твердых трещиноватых карбонатных пород, аэрированные системы – в условиях интенсивных поглощений, а технологии бурения с управляемым давлением – при необходимости точного контроля давления в скважине. Сделан вывод о том, что универсальной технологии бурения для всех условий Восточной Сибири не существует. Наиболее эффективным подходом является адаптивный выбор технологических решений с учетом геологических, гидродинамических и геомеханических особенностей конкретного объекта.

1. Вахромеев А. Г., Сверкунов С. А., Иванишин В. М., Разяпов Р. К., Данилова Е. М. Геодинамические аспекты исследования сложных горно- геологических условий бурения древнейших карбонатных резервуаров нефти и газа рифея: обзор проблемы на примере месторождений Байкитской нефтегазоносной области // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 903–921. DOI: 10.5800/GT-2017-8-4-0323. EDN: USDKNN.

2. Bourgoyne A. T., Millheim K. K., Chenevert M. E., Young F. S. Applied drilling engineering. Richardson: Society of Petroleum Engineers, 1986. 502 p.

3. Lyons W. C., Guo B., Graham R. L., Hawley G. D. Air and gas drilling manual. Applications for oil and gas recovery wells and geothermal fluids recovery wells. Burlington: Gulf Professional Publishing, 2009. 776 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-370895-3.X0001-6.

4. Managed pressure drilling / eds B. Rehm, J. Schubert, A. Haghshenas, A.S., Paknejad J. Hughes. Houston: Gulf Publishing Company, 2008. 384 p.

5. Aadnøy B. S., Cooper I., Miska S., Mitchell R. F., Payne M. L. Advanced drilling and well technology. Richardson: Society of Petroleum Engineers, 2009. 842 p.

6. Fjaer E., Holt R. M., Horsrud P., Raaen A. M., Risnes R. Petroleum related rock mechanics. Amsterdam: Elsevier, 2008. 514 p.

7. Ma T., Chen P., Zhao J. Overview on vertical and directional drilling technologies for the exploration and exploitation of deep petroleum resources // Geomechanics and Geophysics for Geo- Energy and Geo- Resources. 2016. Vol. 2. P. 365–395. DOI: 10.1007/s40948-016-0038-y.

8. Teodoriu C., Falcone G., Moeck I. Use of downhole mud-driven hammer for geothermal drilling // Proceedings of 37th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering (Stanford, 30 January – 1 February 2012). Stanford: Stanford University, 2012. P. 1–10.

9. Rossi E., Jamali S., Wittig V., Saar M. O., von Rohr P. R. A combined thermo- mechanical drilling technology for deep geothermal and hard rock reservoirs // Geothermics. 2020. Vol. 85. Р. 101771. DOI: 10.1016/j.geothermics.2019.101771.

10. Gaurina- Međimurec N., Pašić B., Mijić P., Medved I. Drilling fluid and cement slurry design for naturally fractured reservoirs // Applied Sciences. 2021. Vol. 11. Iss. 2. Р. 767. DOI: 10.3390/app11020767.

11. Orun C. B., Akpabio J. U., Agwu O. E. Drilling fluid design for depleted zone drilling: an integrated review of laboratory, field, modelling and cost studies // Geoenergy Science and Engineering. 2023. Vol. 226. Р. 211706. DOI: 10.1016/j.geoen.2023.211706.

12. Salimi S., Ghalambor A. Experimental study of formation damage during underbalanced- drilling in naturally fractured formations // Energies. 2011. Vol. 4. Iss. 10. P. 1728–1747. DOI: 10.3390/en4101728.

13. Weijermars R., Wang J., Pham T. Borehole failure mechanisms in naturally fractured formations // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2022. Vol. 55. P. 3001–3022. DOI: 10.1007/s00603-021-02678-7.

14. Гладков Е. А., Ширибон А. А., Карпова Е. Г. Пути решения проблем, возникающих при бурении скважин в Восточной Сибири // Бурение и нефть. 2015. № 4. С. 42–45. EDN: TVPTKF.

15. Тузов Е. В. Проблематика бурения скважин в интервале трапповой интрузии на Среднеботуобинском месторождении // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2021. № 2. С. 18–24. DOI: 10.33285/0130-3872-2021-2(338)-18-24. EDN: TSZGQL.

16. Жданов И. И., Агеев М. М. Применение аэрированных буровых растворов при строительстве скважин на депрессии // Прогрессивные научные исследования – основа современной инновационной доктрины: сборник статей Междунар. науч.-практ. конф. (г. Киров, 25 ноября 2022 г.). Уфа: Изд-во ООО «Аэтерна», 2022. С. 57–64. EDN: YCVHMO.

17. Зайцев В. И., Карпиков А. В. Бурение скважин с комбинированным регулированием давления // Науки о Земле и недропользование. 2022. Т. 45. № 1. С. 60–72. DOI: 10.21285/2686-9993-2022-45-1-60-72. EDN: AMYOAG.

18. Ташкевич И. Д., Вахромеев А. Г., Сверкунов С. А., Буглов Н. А., Карпиков А. В. Изоляция полного поглощения при бурении нефтяных и газовых скважин за счет достижения гидродинамического баланса // Строительство нефтя ных и газовых скважин на суше и на море. 2020. № 11. С. 17–22. DOI: 10.33285/0130-3872-2020-11(335)-17-22. EDN: YQTXWT.

19. Вахромеев А. Г., Иванишин В. М., Акчурин Р. Х., Сверкунов С. А. Первые выводы по результатам внедрения технологии бурения с комбинированным регулируемым давлением для сложных горно- геологических условий Восточной Сибири // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2019. № 9. С. 5–12. DOI: 10.30713/0130-3872-2019-9-5-12. EDN: TTNVTO.

20. Заливин В. Г. Эффективные технологии применения отверждаемых пен при креплении скважин // Науки о Земле и недропользование. 2019. Т. 42. № 4. С. 511–528. DOI: 10.21285/2686-9993-2019-42-4-511-528. EDN: WLUTHI.

21. McLean M.R., Addis M. A. Wellbore stability analysis: a review of current methods of analysis and their field application // Proceedings of the IADC/SPE Drilling Conference (Houston, 27 February – 2 March 1990). Houston, 1990. P. SPE-19941-MS. DOI: 10.2118/19941-MS.

22. Fundamentals of numerical reservoir simulation / ed. D. W. Peaceman. Amsterdam: Elsevier, 1977. 176 p. DOI: 10.1016/S0376-7361(08)X7013-X.

23. Guo B., Lyons W. C., Ghalambor A. Petroleum production engineering: a computer- assisted approach. Oxford: Gulf Professional Publishing, 2007. 288 p. DOI: 10.1016/B978-0-7506-8270-1.X5000-2.

24. Renpu W. Advanced well completion engineering. Amsterdam: Gulf Professional Publishing, 2011. 715 p. DOI: 10.1016/C2010-0-66820-9.

25. Satter A., Iqbal G., Buchwalter J. Practical enhanced reservoir engineering: assisted with simulation software. Tulsa: PennWell Publishing, 2008. 688 p.

26. Well cementing / eds E. B. Nelson, D. Guillot. Schlumberger: Sugar Land, 2006. 773 p.

27. Smith M. B., Montgomery C. Hydraulic fracturing. Boca Raton: CRC Press, 2015. 812 p. DOI: 10.1201/b16287.

28. Van Golf- Racht T. D. Fundamentals of fractured reservoir engineering. Amsterdam: Elsevier, 1982. 710 p. DOI: 10.1016/S0376-7361(08) X7018-9.

29. Lee J., Wattenbarger R. A. Gas reservoir engineering. Richardson: Society of Petroleum Engineers, 1996. 349 p. DOI: 10.2118/9781555630737.

30. Joshi S. D. Horizontal well technology. Tulsa: PennWell Publishing Company, 1991. 535 p.