Неконсолидированный материал слабый и может приближаться к прочности материала почвы, т.е. к пределу прочности на сжатие без ограничения. Соль является пластичным материалом. В соли давление и напряжение одинаковы во всех направлениях. При бурении через соляной пласт/купол литостатическое давление превращается в поровое давление и плотность бурового раствора должен увеличиваться с увеличением плотности соли, добавляемой к вскрышным нагрузкам. Когда соляные разрезы переслаиваются с другими эвапоритами или карбонатами, поровое пространство между эвапоритами и карбонатами или открытые трещины заполняются либо солью, либо жидкостями высокого давления. Реология и геохимия соли создают более высокий риск бурения, чем бурение через другие породы. Соль ползет к скважине во время бурения и при бурении через соляные пласты/купола неизбежны пластические выделения вокруг скважины. Пограничная зона, фланговое солевое образование, как правило, имеет сильную естественную трещиноватость, брекчирование или сдвиг и порода может стать неконсолидированной и потерять свою связность и устойчивость. Возможны большие потери в естественно трещиноватой пограничной зоне. В пограничной зоне существуют карманы, где соль не закрывает поровое пространство и пространство трещин, там сконцентрировано аномальное пластовое давление, которое нередко служит причиной ГНВП.
Решение по управлению опасностями при бурении
Бурение через малоизученные пласты на разведочном месторождении может привести к множеству непредвиденных инцидентов, связанных с управлением скважиной, что представляет опасность для окружающей среды и персонала платформы. При бурении через пласты с аномальным пластовым давлением, забойное давление скважины необходимо поддерживать между поровым давлением пласта и градиентом давления гидроразрыва для обеспечения безопасности буровых работ. Допустимый диапазон плотности бурового раствора может быть чрезвычайно низким, поэтому необходимо тщательно отслеживать и контролировать эквивалентную циркулирующую плотность на забое скважины. Более того, из-за неопределенности при бурении новых пластов плотность бурового раствора не может быть точно спроектирована или отрегулирована так быстро, как это было бы необходимо для предотвращения ГНВП. Эти неизвестные факторы подвергают буровую операцию высокому риску в области ОТ, ТБ и ООС. Минимизировать негативные последствия этого высокого риска можно путем совершенствования процедур и улучшения промышленных технологий.
В традиционном бурении основной контроль для безопасного бурения скважины сосредоточен на проектировании скважины, которое включает в себя проектирование скважины, проектирование обсадной колонны и моделирование дизайна бурового раствора. Традиционная система бурения использует барьеры для смягчения последствий только после того, как произошел инцидент при бурении. Традиционный контроль скважины может оказаться недостаточным для бурения разведочных скважин в Арктике, особенно подводных и скважин с увеличенной глубиной охвата. Благодаря использованию инновационного поверхностного оборудования и передового программного обеспечения можно управлять противодавлением на поверхности для бурения в управляемом режиме через узкое окно бурения и избегать ГНВП при встрече с пластами, имеющими аномально высокое давление. Дальнейшее повышение безопасности достигается за счет бурения с замкнутым контуром, дополненным девертором, что помогает избежать выброса газа при прохождении верхних интервалов. Сочетание технологий значительно снижает фактор риска возникновения аварий и инцидентов, что одновременно сокращает непроизводительное время работ.
Заключение
Исходя из геологических условий арктического шельфа и исторических исследований скважин, метод бурения под управляемым давлением (далее - MPD) может быть более подходящим, чем традиционный метод бурения, для бурения будущих морских скважин в Арктике, особенно скважин, которые будут пробурены рядом с соляными породами. Целью MPD является управление профилем давления в скважине, улучшение контроля скважины, стабильности ствола, предотвращение прихватов/заклинок компановки, а также более точное определение скважинного окна между градиентом давления в порах и трещинах.
Использование автоматизированной системы MPD во время бурения может обеспечить значительную экономию времени и средств. Две вариации системы MPD, используемой при бурении - это вариация с постоянным забойным давлением (далее - ПЗД) и вариация с контролем возвратного потока. Эти два варианта в сочетании обеспечивают технические преимущества и безопасность. В условиях ПЗД противодавление подается с помощью автоматизированного бурового дроссельного коллектора, разработанного специально для операций MPD. MPD - это более гибкая технология бурения, чем обычная технология бурения. Система MPD может легко поддерживать давление на постоянном фоне или устранять колебания высокого давления, т.е. эквивалентная циркуляционная плотность равна эквивалентной статической плотности. Согласно данным Ассоциации буровых инженеров (MPD) при правильном применении, имеет высокую вероятность снижения большинства, если не всех, рисков, связанных с бурением.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Г. Найгаард / Оценка технологий автоматизированного бурения, разработанных для нефтяного бурения, и их потенциал при бурении геотермальных скважин / представлен на выставке GeoEnergy 2011/ Берген / 7-8 Сентябрь / 2011.
2. Бьоркеволл, К. С / Использование моделей высокой точности для определения состояния в реальном времени с полевыми примерами автоматизированных операций MPD в Северном море / доклад с рецензией, представленный на 2-м семинаре IFAC по автоматическому управлению в морской добыче нефти и газа / 27-29 мая / 2015 года, Флорианополис / Бразилия.
3. Бейхоффер, Т. В. и др. / Буровой раствор на основе катионных полимеров иногда может заменить раствор на основе нефти / Oil&Gas Journal / Mar. / 16/1992.
4. Лейтерман, А. Дж. Дж. и др. / Разработаны новые данные о токсичности добавок к буровым растворам / Оффшор / июль / 1989 г.
5. Арсланбеков А., Лутфуллин А., Мосин В., Королев А. / Бурение в гидрофобных пластах с системами бурового раствора на нефтяной основе // Бурение и нефть. 2014. №9 / стр. 29-32.
6. Бьоркеволл, К. С., Дэро, Б., Берг, П. К. / Возможности, ограничения и подводные камни при использовании моделей потока скважины в реальном времени во время буровых работ / доклад конференции SPE / представленный на однодневном семинаре SPE / 22 апреля 2015 г. / Берген, Норвегия.