Сергей Пронин - О нефти и газе доступным языком
Последняя колонна, которая спускается ниже остальных, называется эксплуатационной колонной. Часто первую промежуточную колонну называют кондуктором.
Однако к буровому раствору предъявляется еще одно требование, которому глинистые растворы соответствуют не в полной мере. Когда долото вскрывает покрышку и начинает проходку в коллекторе, в коллектор также попадает буровой раствор. Помимо того, что он подается под большим давлением в скважину, на коллектор давит весь столб жидкости. Ведь столб бурового раствора высотой 3-5 километров тоже создает значительное давление. В итоге может получиться, что часть бурового раствора попадет в коллектор возле скважины и забьет его поры. В итоге возле самой скважины коллектор окажется загрязненным и нефть не сможет легко просачиваться в скважину. Как правило, это сказывается на так называемом дебите скважины, т.е. объеме добычи. Если при правильном вскрытии пласта дебит мог составить одно значение, то при неправильном объем добычи скважины может уменьшится в несколько раз, а иногда и вообще быть равен нулю. Правда, это проблема больше касается эксплуатационных скважин, однако и в разведочных скважинах важно узнать показатели пластов. Что бы избежать таких неприятностей в последнее время используют различные буровые растворы, основанные не на глине. Большое распространение получили так называемые биополимерные растворы. Через некоторое время после вскрытия пласта данные растворы разлагаются и не оставляют после себя засоров в коллекторе.
Как правило, разведочные скважины бурят вертикальными. Т.е. без значительного отклонения от места забуривания. Наклонно-направленное бурение встречается в эксплуатационном бурении, о чем мы поговорим позднее.
Сверхглубокие скважины
Зачем нужны сверхглубокие?.. Признаемся сразу: это скважины дальней разведки; конечно, с их помощью специалисты не надеются обнаружить в данном месте залежи нефти, газа или других полезных ископаемых. Главная задача другая — исследование геокосмоса!
Ведь на сегодняшний день мы сравнительно много знаем о том, что происходит над нашими головами, в глубинах космоса, а вот что творится в каких-нибудь нескольких десятках километров у нас под ногами — представляем весьма слабо.
При сверхглубоком бурении трудности возрастают не пропорционально глубине скважины, а так сказать, по экспоненте. Обратимся к примерам.
Эпоха сверхглубокого бурения началась в 1961 году реализацией американского проекта «Мохол». Скважину заложили на дне Тихого океана, вблизи острова Гуадалупе, под четырехкилометровым слоем морской воды. Ожидалось, что буровой снаряд, пройдя 150 метров рыхлых донных пород, погрузится в 5,5-километровый слой твердых пород. А затем, пройдя и их, предоставит в руки исследователей вещество мантии — следующего после коры слоя недр нашей планеты.
Однако на практике все получилось совсем по-другому. Бурение остановилось после первых же 36 метров. Когда на борт бурового судна подняли колонну труб с первым керном, то потом уже не смогли отыскать устье начатой скважины. Не помогли ни системы динамической стабилизации, ни сложнейшие пеленгационные комплексы, расположенные вокруг судна на специальных заякоренных буях.
Все же соблазн вскрыть мантию именно на морском дне был очень велик. Как-никак, тут земная кора наиболее тонка: каких-нибудь 5 километров — и вот она, мантия! Поэтому семь лет спустя после первого опыта в море вышел «Челленджер» — специально оборудованное буровое судно грузоподъемностью свыше 10 тысяч тонн. Еще семь лет с него велось глубинное бурение. На сей раз дело завершилось сравнительно благополучно — скважину не потеряли. Но и добиться поставленной цели не смогли. В 1975 году бурение прекратили из-за технических сложностей, когда были вскрыты верхние базальтовые слои океанского дна.
Дальнейшая атака на мантию продолжалась уже на суше. Среди семейства сверхглубоких скважин, пожалуй, стоит отметить «Берту Роджерс», пробуренную в Оклахоме. Эта разведочная скважина впервые перешагнула 9-километровую глубину. Правда, победа далась нелегкой ценой. Для проходки ствола в молодых осадочных породах использовали мощнейшую технику — буровые установки грузоподъемностью 1000 тонн, которые ранее использовались военными для закладки пусковых шахт межконтинентальных баллистических ракет.
Столь большой запас мощности позволил разведчикам особо не церемониться, брать недра штурмом в лоб, не прибегая к особым техническим хитростям. Но и супермощное, сверхтяжелое буровое оборудование не смогло противостоять повышенному давлению: с глубины 9583 метров рассерженные недра в один момент «выплюнули» все приспособления, а вслед ударил мощный фонтан расплавленной серы.
В СССР в начале восьмидесятых годов прошлого века была заложена СГ-3 — Кольская сверхглубокая. Ее предшественницами среди отечественных сверхглубоких были СГ-1 и СГ-2 — АралСорская и Биикжальская.
Для очередной попытки проникнуть в глубины геокосмоса не случайно было выбрано место именно на Кольском полуострове. Словно бы для облегчения доступа к нижним этажам планеты, разрушительной силой льда, ветра и воды за последние сотни миллионов лет напрочь стесана 15-километровая толща континентальной коры. В некоторых районах прямо на поверхность выходят древние кристаллические породы Балтийского щита. Специалисты говорят, что здесь можно споткнуться о камешек возрастом в два миллиарда лет! Так что мантия как бы рядом.
Не надо думать, что здесь все шло как по маслу. Проблем хватало. Одна из главных — чтобы скважина не отклонялась от вертикали больше, чем это предусмотрено. (Для СГ-З было предусмотрено отклонение не более градуса на каждый из 15 километров глубины). Заметим попутно, что у американцев на «Берта Роджерс» забой ушел в сторону на 25 градусов.
Первые два километра буровикам удалось продержаться «в норме», надевая на турбобур специальные кольца с победитовыми наконечниками, которые жестко упирались в стенки ствола. Но когда забой попал в кавернозную зону, когда вокруг то и дело стали встречаться пустоты, центраторам стало не на что опираться, и они «повисли в воздухе».
Вновь вывести скважину на прямую дорогу удалось с помощью турбинного отклонителя. Это устройство снабдили телеметрической системой, которая мгновенно улавливала малейшие отклонения от вертикали, помогла буровикам удержаться «на курсе».
Так им удалось сравнительно спокойно нарастить колонну труб еще на несколько километров. И вдруг новое происшествие: на большой глубине вся связка труб с турбобуром на конце повела себя как сверхдлинная пружина, потерявшая жесткость из-за непомерной длины. На поворот колонны в устье, что по идее должно было бы исправить кривизну, «пружина» изгибалась лишь в своей верхней части, оставаясь в нижней неподвижной.
Что делать? Специалисты испробовали несколько безуспешных вариантов, пока не остановились, наконец, на одном. Клин решили выбивать клином, как советует русская пословица. А точнее, один эффект решили компенсировать другим: пружинный — маятниковым. Под турбобуром была смонтирована тяжеленная, залитая свинцом труба, которая, действуя подобно отвесу, старалась оттянуть бур по вертикали к центру Земли...
День за днем, год за годом крутилось и крутилось буровое долото. Время от времени его останавливали. Не только затем, чтобы сменить выкрошенные твердейшими породами алмазные зубья, но и чтобы поднять на поверхность драгоценную добычу — керн, аккуратно выпиленный кусочек древнего Балтийского щита.
Конечно, всем хочется потрогать его руками — кусочек камня, только что лежавший на многокилометровой глубине. Но сразу делать это опасно. Можно обжечься. Там, внизу, недра хранили камень при 200-градусной температуре. И все-таки, чуточку выждав, трогают. Велико нетерпение: вот она, желанная добыча! Крупицы знаний, которые с таким трудом добываются со столько огромной глубины. О чем они говорят?
В настоящее время в России работает специальное предприятие «Кольская сверхглубокая», которое продолжает работы по проведению исследований в этой уникальной скважине.
Промыслово-геофизические исследования в скважинах
Годы упорного труда, миллионы рублей тратятся, конечно, вовсе не для того, чтобы потрогать неостывшие кусочки породы, лежавшие на многокилометровой глубине. Керны исследуют всеми имеющимися в распоряжении науки физико-химическими методами.
В скважину также опускают десятки чутких датчиков, приборов, которые рассказывают исследователям о самочувствии земной коры. Промыслово-геофизические исследования, которые с легкой руки французских специалистов во всем мире называют каротажными или каротажем, дают возможность по всей длине скважины определить литологический состав, мощность пород, выделить интервалы залегания продуктивных горизонтов, установить коллекторские свойства горных пород... Словом, каротаж дает возможность ответить на сотни вопросов, интересующих специалистов.
