Управление Ростехнадзора по Калужской области

Открытое фонтанирование нефтяных и газовых скважин: причины и меры противодействия

Фонтанирующая угроза

Фонтаны из нефтяных и газовых скважин являются крупнейшими авариями, и их часто относят к стихийному бедствию, парализующему нормальную работу предприятия, а чаще компании и даже отрасли. Нередко открытое фонтанирование (ОФ) скважин приводит к гибели людей, уничтожению самих скважин, бурового оборудования и бурильного нструмента, пропадает огромное количество продукции, выбрасываемой фонтанирующей струей. Открытые фонтаны представляют большую угрозу не только нефтепромысловым сооружениям, но и населенным пунктам и промышленным комплексам, расположенным в районе аварийного объекта.

В качестве примера можно привести работы по ликвидации горящего нефтегазового открытого фонтана на скважине № 37 Тенгизской площади в Казахстане, которые продолжались около полутора лет (1985-86 годы). Скважина фонтанировала с ежесуточным дебитом нефти более 10 тысяч тонн и газа – 2 миллиона кубометров, в которых объемная доля сероводорода составляла 25 %. Из новейших примеров известен горящий открытый газонефтяной фонтан на скважине № 5320 Капитоновского месторождения ОАО «Южуралнефтегаз», произошедший в феврале 2010 года. Нельзя не вспомнить крупнейшую аварию в Мексиканском заливе, где в результате разрушения скважины в океан до сих пор поступает огромное количество нефти, а самое главное, погибли люди.

Нельзя расслабляться

Процесс строительства и эксплуатации скважин технологически можно разбить на четыре взаимосвязанных этапа. Первый этап – бурение ствола, включая работы по его проработке, проведению в скважине различных исследований. Второй этап – крепление ствола (в том числе спуск обсадных и эксплуатационных колонн, их цементирование, ОЗЦ и обвязка устья скважины). Третий этап – освоение скважины, включая работы по перфорации колонны, вызову притока флюидов. Наконец, завершающий этап – непосредственная эксплуатация скважины, проведение систематических исследований и различных технологических операций, направленных на интенсификацию добычи нефти и газа, кроме того, проведение ремонтных и восстановительных работ.

Все указанные работы по сооружению и эксплуатации скважин, пластовое давление в которых больше или равно гидростатическому давлению столба нефти, в случае, если нефть заполнит скважину вместо промывочной жидкости, являются потенциально опасными с точки зрения образования открытых фонтанов, которые, к слову сказать, продолжают возникать, несмотря на возросший профессиональный уровень и дисциплину рабочих и специалистов организаций.

На территории Республики Башкортостан уже более 10 лет официально не зафиксировано открытых газовых и нефтяных фонтанов, поэтому среди некоторых экспертов бытует мнение, что на региональных нефтяных и газовых месторождениях фонтанов уже никогда не будет – давления посажены, месторождения на поздней стадии разработки. Однако такое мнение в корне ошибочно, и есть факты, то подтверждающие: в 1995 году на скважине № 29 Узыбашевской площади НГДУ «Уфанефть» при проведении работ по ремонту скважины произошло фонтанирование. Причина возникновения фонтана: нарушение типового проекта оборудования устья скважины, перед началом геофизических работ скважина не была заполнена жидкостью соответствующей плотности до устья скважины. Год спустя, в 1996-м, на скважине № 154 Тукаевской площади Туймазинской ГПК произошло газонефтеводопроявление, которое перешло затем в открытое фонтанирование скважины (при бурении на глубине 325 метров). Причины возникновения фонтана: недолив скважины при подъеме бурильного инструмента, отсутствие на устье противовыбросового оборудования. В 2008 году произошли осложнения на скважине № 355 Алкинской площади при вскрытии продуктивного горизонта – давление на устье в течение нескольких дней составляло порядка 80 атмосфер. Причина осложнения – несвоевременная остановка влияния ППД, действующего на вскрываемый продуктивный горизонт.

Таким образом, угроза возникновения нефтегазоводопроявлений и открытых фонтанов существует реальная. А следовательно, расслабляться ни в коем случае нельзя.

Опасные осложнения

Неправильный подход к ликвидации газонефтеводопроявлений (ГНВП) на скважине – это несвоевременное глушение, применение промывочной жидкости для глушения недостаточной плотности, негерметичность колонн, устьевого оборудования. Эти и многие другие факторы часто приводят к осложнению проявления и его переходу в выброс промывочной жидкости из скважины (под действием пластового давления), а затем в открытый фонтан.

Одним из самых серьезных осложнений при ликвидации ОФ являются грифоны. Вместе с межколонными перетоками (МП) они могут возникать в процессе бурения, освоения и эксплуатации скважин во время аварийных проявлений и

ОФ из вскрытых высоконапорных горизонтов. Грифоны прорываются на земную поверхность по трещинам, высокопроницаемым пластам или по контакту цемент-порода за пределами устья скважин. МП – это переток флюида или фонтанирование им в кольцевом пространстве между эксплуатационной и технической колоннами, промежуточной колонной и кондуктором. Грифоны и межколонные проявления, как правило, взаимосвязаны.

Существует множество примеров открытых фонтанов с грифонообразованием, в том числе из-за некачественного цементирования скважины: открытый фонтан на скважине № 162бП Ван-Еганского месторождения ООО «СП «Ванъеганнефть» – декабрь 2006 года, открытый фонтан на скважине 326 куст 1 Ванкорского месторождения ЗАО «Ванкорнефть» – декабрь 2007 года, горящий открытый фонтан на скважине № 464 Анастасиевско-Троицкой площади ООО «КраснодарнефтегазРемонт» –сентябрь 2008 года.

По причинам возникновения грифонообразования распределяют на следующие группы:

  • обусловленные некачественным креплением высоконапорных пластов, как основного эксплуатационного, так и вышележащих;
  • возникающие при ГНВП и ОФ в процессе бурения, особенно при полной герметизации устья скважины;
  • возникающие вследствие движения флюида через негерметичности резьбовых соединений обсадной колонны или нарушения в колоннах. В этом случае грифоны возникают при строительстве и эксплуатации скважин.

Необходимым условием для перечисленных случаев возникновения грифонов на поверхности является наличие каналов (пласты высокой проницаемости, тектонические трещины, недостаточный контакт между цементным камнем и породой), сообщающих высоконапорный пласт или ствол скважины с поверхностью.

Чтобы предупредить возникновение грифонов и межколонных перетоков и ГНВП, необходимо, во-первых, при проектировании конструкций скважин предусматривать спуск кондуктора с учетом перекрытия пластов, которые обусловливают образование грифонов, с подъемом цемента до устья. Перед спуском обсадной колонны прорабатывать скважину со скоростью не более 35–45 м/ч, при этом качество промывочной жидкости перед цементированием должно соответствовать требованиям Геолого-технического наряда (ГТН). Эксплуатационную колонну нужно спускать с применением спайдеров, что обеспечит необходимое крепление муфт в резьбовом соединении. Нельзя снижать скорость прокачки цементного раствора в кольцевом пространстве ниже 1,5–1,8 м/с. Кроме того, нельзя приваривать нестандартные муфты. При оборудовании устьев скважин необходимо применять стандартные колонные головки. Наконец, осваивать скважину при наличии на устье соответствующего противовыбросового оборудования.

В борьбе с действующими грифонами, возникшими при проводке скважин, осуществляют форсированный отбор жидкости и газа из рядом расположенных скважин, приостанавливая при этом законтурное заводнение. При отсутствии доступа к устью фонтанирующей скважины для ликвидации открытых фонтанов (грифонов) бурят наклонно-направленные скважины.

Более того, для предупреждения возникновения ГНВП и перехода их в открытые фонтаны нужно регулярно проводить учебно-тренировочные занятия согласно ПЛА (план ликвидации аварий), совместные учения по отработке действий при возникновении открытого фонтанирования скважины, своевременно пересматривать нормативные документы по противофонтанной безопасности и схемы обвязки устья скважин ПВО.