Н.Т. Филимоненко, А.А. Каракозов, О.А. Кущ, О.М. Козырев - Совершенствование технологии бурения скважин в проницаемых зонах на угольных месторождениях Донбасса

Аннотация

В статье рассмотрены вопросы, связанные с проблемой совершенствования технологии бурения скважин в проницаемых зонах на угольных месторождениях Донбасса, а именно один из аспектов создание новых технологических схем бурения и технических средств для их реализации.

Общая постановка проблемы

Нормальное функционирование производственного комплекса Украины в настоящее время невозможно без использования собственных топливно- энергетических ресурсов. Решению этой важнейшей задачи посвящена государственная программа «Метан углей». В рамках программы предполагается извлечение и использование метана, находящегося в газоносных песчаниках карбона, распространенных в геологических разрезах Донбасса.

Однако, геофизические исследования в скважинах, пробуренных на газоносных площадях, иногда показывают отсутствие притока газа. Подобная ситуация наблюдалась по скважине № 1697, пробуренной Центрально-Донбасской экспедицией ПО «Укруглегеология» с цслыо вскрытия газоносных горизонтов в отложениях карбона.

По мнению специалистов Карпатского УГР, проводивших геофизические исследования в этой скважине, наиболее вероятные причины негативного результата заключаются в следующем. Значения пластового давления газа исследуемых горизонтов меньше гидростатического давления в скважине. Поэтому за время между вскрытием пласта и его исследованиями фильтрат бурового раствора оттесняет газ от стенок скважины. Учитывая, что в исследуемом разрезе коллекторы являются низко-пористыми, это расстояние может быть довольно значительным и превышать радиус действия геофизических приборов. Кроме того, обращалось внимание на тот факт, что, за счет образования толстой фильтрационной корки на стенках, диаметр скважины при исследованиях был меньше номинального по всему разрезу, в том числе и напротив непроницаемых известняков. Тогда в низко-пористых песчаниках дополнительно должна происходить закупорка продуктивного горизонта глинистыми частицами бурового раствора и ли выбуренных пород.

Таким образом, можно сделать вывод о необходимости разработки таких технологий бурения скважин, при которых проникновение фильтрата бурового раствора в пласт и кольматация пористого пространства продуктивных горизонтов была бы минимальной.

Анализ горно-геологических особенностей участков Донбасса, где планируется проходка газовых скважин, показал, что в виду сложности разрезов традиционные технологии, используемые в нефтегазовом бурении, не могут применяться без дополнительных усовершенствований и доработок.

Так применение дорогостоящих промывочных жидкостей экономически невыгодно, поскольку разрезы пестрят зонами полных поглощений, приуроченными к геологическим нарушениям и зонам влияния горных выработок. Кроме того, наличие водопритоков минерализованных вод негативно влияет на качество бурового раствора, что приводит к его частым заменам. Эта же причина ограничивает использование бурения с продувкой сжатым воздухом. Наличие в скважине даже небольшого столба жидкости резко ограничивает использование продувки по глубине. Известно, что водопритокн в единицу времени, превышающие 35% от массы выбуренного шлама, являются серьезным препятствием использования продувки скважин даже с применением поверхностно-активных веществ. Применение аэрированных жидкостей и пен также не решает проблемы, поскольку их использование в условиях водопритоков также затруднено, а кроме того требует значительных материальных затрат, использования достаточно сложного оборудования, проведения дополнительных экологических мероприятий [1].

Как показывают материалы, представленные для ПО «Укруглегеология» различными буровыми фирмами (в том числе и зарубежными), достигнутая ими коммерческая скорость бурения в таких сложных горно-геологических условиях, как в Донбассе, находится примерно на том же уровне, что и у местных геологоразведочных организаций. Но при этом стоимость выполнения таких работ как минимум в 5- 7 раз выше.

Следовательно, в настоящее время довольно остро стоит проблема совершенствования технологии бурения скважин в проницаемых зонах на угольных месторождениях Донбасса. Но при ее решении, по-видимому, следует опираться на местные геологоразведочные организации, имеющие большой опыт бурения в сложных условиях.

Поставленная проблема может быть решена только в случае комплексного подхода, который должен включать разработку и подбор рецептур промывочных жидкостей и создание новых технологических схем бурения и технических средств для их реализации.

В этом плане большой интерес представляют технологии бурения с призабойной циркуляцией, когда в скважине поддерживается такой уровень промывочной жидкости, который сводит к минимуму ее поглощение, а, следовательно, и кольма- тацию проницаемых зон. Кафедрой «Технология и техника геологоразведочных работ» ДонНТУ проведены многочисленные исследования, свидетельствующие о перспективности использования призабойной промывки, которая инициализируется в скважине потоком сжатого воздуха (эрлифтные снаряды, пульсационные насосы, погружные пневматические вытеснители).

Если эрлифты и пульсациснные насосы достаточно известны, то погружные пневматические вытеснители с поверхностным управлением рабочим процессом до настоящего времени не использовались в практике бурения из-за недостаточного теоретического и экспериментального обоснования. Но в тоже время это техническое решение может быть положено в основу одной из технологий перебуривания проницаемых зон в условиях Донбасса.

Список использованной литературы

1. Яковлев А.М., Мураев Ю.Д., Афанасьев И.С. и др. Пенистые промывочные жидкости для очистки скважин. - Разведка и охрана недр, 1978. — № 6. — С. 29-31.
2.Филимоненко Н.Т., Пилнпец В.И. Некоторые результаты производственных испытаний технологии бурения скважин с применением погружного пневмонасоса. — Донецк: ДПИ, 1984. — 10 с. -Деп. В УкрНИИНТИ 12.10.1984 N1734 Ук.84.'
3.Филимоненко Н.Т. О возможности прогнозирования локализации шлама по длине столба жидкости за время рейса бурения при призабойной пульсирующей промывке скважин Науковий вісник національної гірничої академії України, №4. — Дніпропетровськ, 2000. — С. 86-88.
4.Филимоненко Н.Т., Комарь ПЛ. К вопросу прогнозирования интенсивности призабойной пульсирующей промывки применительно к неньютоновской жидкости. И Совершенствование техники и технологии бурения скважин на твердые полезные ископаемые, 1993. — Вып. 16. — С. 40- 49.