способ строительства нефтегазовой скважины

Формула изобретения

Способ строительства нефтегазовой скважины, включающей установку бурового станка для сооружения скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, отбор пресной воды из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, приготовление на ее основе бурового раствора для бурения скважин технического водоснабжения, бурение и обустройство скважин технического водоснабжения, монтаж бурового оборудования для строительства нефтегазовой скважины, бурение нефтегазовой скважины под кондуктор путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на основе пресной воды из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, с выносом выбуренной породы на земную поверхность, спуск и крепление кондуктора нефтегазовой скважины, приготовление бурового раствора на основе технической воды из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, бурение нижележащих горных пород до достижения проектной глубины нефтегазовой скважины путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на технической воде из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, с выносом на земную поверхность выбуренной породы, отличающийся тем, что за три - пять суток до бурения скважин технического водоснабжения отбирают пробы воды из местных открытых водоемов, образованных естественными выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, исследуют пробы воды на ее безопасность в эпидемическом отношении, определяемой ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, выбирают открытый водоем, характеризующийся наибольшей из исследованных водоемов эпидемической безопасностью, при несоответствии гигиеническим нормам качества воды в водоеме ее обеззараживают свободным хлором в течение не менее 40 мин, связанным хлором - не менее 70 мин, контролируют содержание остаточного хлора в обезвреженной воде перед непосредственным приготовлением на ее основе бурового раствора, которое не должно превышать 0,5 мг/дм³ для остаточного свободного хлора, 1,2 мг/дм³ - для остаточного связанного хлора, 0,2 мг/дм³ - для хлороформа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к их промывке и охране пресных подземных вод от загрязнения.

Известен способ строительства скважины, включающий установку бурового станка для сооружения скважин технического водоснабжения (СТВ) строительства нефтегазовой скважины, бурение и обустройство СТВ, монтаж бурового оборудования для строительства нефтегазовой скважины, отбор из СТВ минерализованной (технической) воды и приготовление на ее основе бурового раствора, разрушение долотом породы забоя нефтегазовой скважины с одновременным нагнетанием бурового раствора под давлением на забой и вынос на земную поверхность выбуренной породы (Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения проектно-сметной документации на строительство скважин на нефть и газ. ВСН 39-86. М.: ВНИИОЭНГ, 1987. - 155 с.

Недостатком известного способа является то, что буровой раствор, приготовленный на основе технической воды из скважин технического водоснабжения, характеризующейся, прежде всего, повышенной минерализацией, приводит при забуривании нефтегазовой скважины к загрязнению пресных подземных водоносных горизонтов, усиливающемся при поглощении бурового раствора при бурении скважины под кондуктор. Недостатками известного способа является также то, что и при бурении СТВ существует такая же угроза загрязнения пресноводных горизонтов буровым раствором, как и при бурении нефтегазовой скважины под кондуктор.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ строительства нефтегазовой скважины, включающий монтаж бурового станка для сооружения скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, бурение и обустройство скважин технического водоснабжения, монтаж бурового оборудования для строительства нефтегазовой скважины, отбор пресной воды из местного открытого водоема, образованного выходами экологически чистых пресных подземных вод (ПВ) на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, приготовление бурового раствора на основе пресной воды из данного местного открытого водоема, бурение нефтегазовой скважины под кондуктор путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на пресной воде с выносом выбуренной породы на земную поверхность, спуск и крепление кондуктора нефтегазовой скважины, приготовление бурового раствора на основе технической воды из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, бурение нижележащих горных пород до достижения проектной глубины нефтегазовой скважины путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на технической воде из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, с выносом на земную поверхность выбуренной породы (Пат. 2162135 РФ, МПК⁷ Е 21 В 21/01. Опубл. 20.01.2001. - Бюл. 2.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, относится то, что в известном способе при приготовлении бурового раствора для промывки скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины под кондуктор используют воду из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, которая в результате антропогенной деятельности, повышенных температур окружающей среды в летний период и застойных явлений вследствие недостаточной проточности или отсутствия таковой может содержать болезнетворные бактерии и вирусы. Поглощение бурового раствора, приготовленного на основе небезопасной в эпидемическом отношении пресной воды, при бурении СТВ и нефтегазовой скважины под кондуктор, т.е. в интервале залегания пресных подземных вод приведет к их бактериальному загрязнению. Первый от поверхности земли пресноводный горизонт, имеющий естественные выходы на земную поверхность - родники, используется местным населением и животными для питьевых нужд. В целом этот недостаток обусловливает низкую экологическую безопасность и охрану окружающей среды при бурении скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины.

Предлагаемым изобретением решается задача охраны окружающей природной среды, в том числе недр, при бурении скважин путем обеспечения безопасности пресных подземных вод в эпидемическом отношении.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, включающем установку бурового станка для сооружения скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, отбор пресной воды из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, приготовление на ее основе бурового раствора для бурения скважин технического водоснабжения, бурение и обустройство скважин технического водоснабжения, монтаж бурового оборудования для строительства нефтегазовой скважины, бурение нефтегазовой скважины под кондуктор путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на основе пресной воды из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, с выносом выбуренной породы на земную поверхность, спуск и крепление кондуктора нефтегазовой скважины, приготовление бурового раствора на технической воде из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, бурение нижележащих горных пород до достижения проектной глубины нефтегазовой скважины путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на технической воде из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, с выносом на земную поверхность выбуренной породы, дополнительно за три - пять суток до бурения скважин технического водоснабжения отбирают пробы воды из местных открытых водоемов, образованных естественными выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичной или близкой по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам, исследуют пробы воды на безопасность ее в эпидемическом отношении, определяемой ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям, выбирают открытый водоем, характеризующийся наибольшей из исследованных водоемов эпидемической безопасностью, при несоответствии гигиеническим нормам качества воды в выбранном водоеме ее обеззараживают свободным хлором в течение не менее 40 мин, связанным хлором - не менее 70 мин, контролируют содержание остаточного хлора в обеззараженной воде перед непосредственным приготовлением на ее основе бурового раствора, которое не должно превышать 0,5 мг/дм³ для остаточного свободного хлора, 1,2 мг/дм³ - для остаточного связанного хлора, 0,2 мг/дм³ - для хлороформа.

Отличительными признаками предложенного способа являются:

1. Предварительный бурению скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины отбор проб воды из ближайших местных открытых водоемов;

2. Исследования проб воды на ее безопасность в эпидемическом отношении;

3. Выбор открытого водоема, характеризующегося наибольшей из исследованных водоемов эпидемической безопасностью;

4. Обеззараживание воды в случае несоответствия ее качества гигиеническим нормам;

5. Приготовление бурового раствора на основе обеззараженной пресной воды для бурения скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины под кондуктор;

6. Ограничение содержания хлора в обеззараженной воде перед непосредственным приготовлением на ее основе бурового раствора, усиливающее ранее указанный технический результат.

В результате реализации предлагаемого изобретения исключается бактериальное и химическое (хлорное) загрязнение пресных подземных вод в результате поглощения бурового раствора при бурении скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины под кондуктор.

Способ осуществляют следующими последовательными действиями в порядке изложения:

устанавливают буровой станок для сооружения скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины; за три - пять суток до бурения скважин технического водоснабжения отбирают пробы воды из местных открытых водоемов, образованных выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичных или близких по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам; исследуют пробы воды из местных открытых водоемов на ее безопасность в эпидемическом отношении; выбирают открытый водоем, характеризующийся наибольшей из исследованных водоемов эпидемической безопасностью; отбирают воду из выбранного местного открытого водоема и обеззараживают в случае несоответствия ее качества гигиеническим нормам; контролируют микробиологические и паразитологические показатели обеззараженной воды, соответствие ее нормативным требованиям; перед непосредственным приготовлением бурового раствора на основе отобранной и обеззараженной воды контролируют в ней содержание остаточного хлора; доводят содержание остаточного хлора в отобранной и обеззараженной воде до нормативных показателей, приготавливают буровой раствор на основе обеззараженной пресной воды для бурения скважин технического водоснабжения; бурят с промывкой раствором на обеззараженной пресной воде и обустраивают скважины технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины; монтируют буровое оборудование для строительства нефтегазовой скважины; отбирают и обеззараживают пресную воду из выбранного открытого водоема; контролируют микробиологические и паразитологические показатели обеззараженной воды; контролируют содержание в обеззараженной воде содержание остаточного хлора и доводят его до нормативных показателей; приготавливают буровой раствор на основе обеззараженной пресной воды из выбранного местного открытого водоема, образованного естественными выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, для бурения нефтегазовой скважины под кондуктор; бурят нефтегазовую скважину под кондуктор путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на основе обеззараженной пресной воде с выносом выбуренной породы на земную поверхность; спускают и крепят кондуктор нефтегазовой скважины; приготавливают буровой раствор на основе минерализованной воды из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины; бурят нижележащие горные породы до достижения проектной глубины нефтегазовой скважины путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на технической воде из скважин технического водоснабжения строительства нефтегазовой скважины, с выносом на дневную поверхность выбуренной породы.

Пример.

На основе изучения топографической карты масштаба 1:25000 (1:50000) и рекогносцировки района намечаемых буровых работ в Саратовском Заволжье устанавливают местоположение проектной нефтегазовой скважины 2-Черная Падина глубиной 5700 м и выявляют наличие местных открытых водоемов (пруды Федюнин, Девичий, в балке Таловка), образованных естественными выходами экологически чистых пресных подземных вод на земную поверхность, идентичных или близких по своему качественному составу разбуриваемым в верхней части геологического разреза пресноводным горизонтам.

В разрезе осадочной толщи (сверху вниз) выделяются следующие водоносные горизонты (комплексы) и водоупоры:

водоносный горизонт современных аллювиальных отложений (aQ_IV). Подземные воды современных аллювиальных отложений распространены в долинах рек Еруслана и Малого Узеня и впадающих в них более мелких рек и балок (Таловки, Бол. Таловки и др.) Водовмещающие породы - разнозернистые пески, местами с гравием, с прослоями супесей, суглинков и глин. Общая мощность горизонта от 2-4 м (малые реки, балки) до 8-9 м (р. Еруслан, Мал. Узень). Воды безнапорные и залегают на глубинах 0,4-8,8 м. Дебиты колодцев 0,1-0,4 л/с. Воды пресные с минерализацией 0,5-0,9 г/дм³ и слабосолоноватые с минерализацией 1,5-4,4 г/дм³. По химическому составу сульфатные, сульфатно-гидрокарбонатные, хлоридно-сульфатные, смешанные, натриево-кальциевые и кальциево-натриевые. Питание горизонта осуществляется за счет атмосферных осадков, а также перетока из нижележащих водоносных горизонтов. Разгрузка происходит в дренирующие его реки, балки. Воды горизонта используются для водоснабжения сел Митрофановка, Козловка, Новотулка и др.

Практически водоупорные современные элювиально-делювиальные отложения (edQ_IV) развиты на междуречьях. Представлены суглинками и глинами. Мощность элювиальных отложений 1,5-4,0 м, делювиальных - 3-5 м.

Водоносный горизонт верхнечетвертичных (хвалынских) алювиальных отложений (aQ_III) слагает хвалынскую I надпойменную террасу в долинах рек Еруслана и Малого Узеня. Воды горизонта пресные с минерализацией 0,2-1,0г/дм³ и слабосолонцеватые с минерализацией 1,2-4,4 г/дм³, иногда минерализация достигает 8,0-14,4 г/дм³. По химическому составу воды горизонта сульфатно-хлоридные, хлоридные, реже смешанные и гидрокарбонатные, кальциево-магниевые, натриевые. Воды безнапорные, местами наблюдается слабый напор до 2,0-3,5 м. Коэффициент фильтрации песков до 2 м/сут. Дебиты скважин составляют 0,03- 0,1 л/с, колодцев 0,03-0,05 л/с.

Воды горизонта широко используются для питьевого водоснабжения.

Водоносный горизонт среднечетвертичных (хазарских) аллювиальных отложений (aQ_П) приурочен ко второй надпойменной (хазарской) террасе в долинах рек Еруслана и Малого Узеня и их притоков. Мощность водоносных песков изменяется от 2,5 до 16-18 м. Общая мощность горизонта 10-54 м. Горизонт безнапорный или обладает местным напором от 0,6-2,0 м до 9-12 м. Воды горизонта пресные с минерализацией 0,3-0,9 г/дм³ и слабосолонцеватые, с минерализацией 1,4-3,5 г/дм³, иногда минерализация достигает от 6,6-10,8 до 19-21 г/дм³. По химическому составу пресные воды гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные, кальциево-магниевые и натриево-кальциевые, при минерализации выше 3 г/дм³ воды хлоридные и хлоридно-сульфатные натриевые и натриево-магниевые.

Горизонт для питьевого водоснабжения используется только колодцами в местах развития пресных вод.

Практически вооупорные нижне-верхнечетвертичные сыртовые отложения (Q_I-III) покрывают сплошным чехлом междуречья, залегая на апшеронских глинах. Мощность отложений 14-33 м.

Водоносный горизонт апшеронских отложений (N₂-ap) имеет повсеместное распространение. Апшеронские отложения подразделяются на верхний, средний и нижний слои. Верхний слой сложен континентальными (сыртовыми) глинами и алевролитами мощностью 15-65 м. Средний слой сложен морскими мелкозернистыми песками с прослоями алевролитов и глин мощностью до 20 м. Нижний слой сложен глинами с прослоями песков мощностью до 9 м. Водовмещающими являются мелкозернистые пески суммарной мощностью до 27 м. Дебиты скважин составляют 0,1-4,6 л/с при понижениях 1,1-24 м. Удельные дебиты 0,01-0,3 л/с.

Воды горизонта, в основном, солонцеватые с минерализацией 1,3-9,4 г/дм³. По химическому составу хлоридно-сульфатные, сульфатные, хлоридные, натриево-магниевые, натриевые и смешанные. Воды горизонта используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Таким образом, указанные водоносные комплексы должны быть надежно защищены от загрязнения (химического и бактериального) в процессе строительства скв. 2-Черная Падина.

Обозначают вешками контуры земельного отвода, предоставляемого во временное пользование для строительства скв. 2-Черная Падина, и выполняют земляные планировочные работы. На территории земельного отвода площадью 5,1 га устанавливают буровой станок типа УГБ-50М или УРБ-2А для сооружения двух (одна рабочая, другая резервная) скважин технического водоснабжения строительства скв. 2-Черная Падина.

За три-пять суток до бурения скважин технического водоснабжения отбирают согласно требований ГОСТ Р 51592-2000 (ГОСТ Р 51592-2000 Вода. Общие требования к отбору проб. М.: ИПК "Изд-во стандартов") пробы воды из выявленных местных прудов. Особое внимание уделяют прудам, вблизи которых расположены животноводческие и птицефермы, стоки от которых загрязняют воду, а также фактору сезонности - времени отбора воды (в конце жаркого лета вода начинает "цвести" и в ней усиливаются микробиологические процессы) для использования при бурении скважин. Исследуют в лаборатории госсанэпиднадзора безопасность воды в эпидемическом отношении, определяемой ее соответствием нормативам по микробиологическим и паразитологическим показателям.

Из исследованных местных открытых водоемов в качестве источника пресной воды для приготовления бурового раствора выбирают пруд Федюнин, вода которого характеризуется наибольшей безопасностью в эпидемическом отношении, но не соответствует гигиеническим нормам. Поэтому воду отбирают в цистерны и обеззараживают хлорированием. Хлор доставляют на буровую площадку в металлических баллонах массой по 25 кг в сжиженном состоянии. Из баллонов хлор подают в воду через хлоратор ХЛ-50, в котором осуществляется его дозировка и смешивание с некоторым количеством воды для создания в обеззараживаемой воде дозы активного хлора (100-150 мг) на 1 л воды. Полученная "хлорная вода" вводится в обеззараживаемую воду из выбранного водоема и тщательно перемешивается в цистерне в течение не менее 40 мин.

Бактерицидное действие оказывает активный хлор. Получающиеся в результате диссоциации хлорноватистой кислоты гипохлоритные ионы ОСl^- обладают, наряду с недиссоциированными молекулами хлорноватистой кислоты, бактерицидным свойством.

После обеззараживания воды контролируют в лаборатории госсанэпиднадзора содержание микроорганизмов в 1 дм³ неразбавленной воды, которое должно соответствовать гигиеническим нормам (Гигиенические нормативы содержания вредных веществ в питьевой воде по СанПиН 2.1.4.559-96. В кн. Контроль химических и биологических параметров окружающей среды. СПб, Эколого-аналитический информационный центр "Союз", 1998. -С. 101-105), дополнительно определяют содержание болезнетворных бактерий, кишечных вирусов, яиц гельминов.

Перед непосредственным приготовлением бурового раствора контролируют содержание в обеззараженной воде хлора, которое не должно превышать 0,5 мг/дм³ для остаточного свободного хлора, 1,2 мг/дм³ - для остаточного связанного хлора (3 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76*), 0,2 мг/дм³ - для хлороформа (2 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76*). Отстаиванием доводят содержание остаточного хлора в отобранной и обеззараженной воде до нормативных показателей.

Приготавливают буровой раствор на основе обеззараженной пресной воды для бурения скважин технического водоснабжения, бурят до глубины 150 м с промывкой раствором на обеззараженной пресной воде и обустраивают скважины технического водоснабжения строительства скв. 2-Черная Падина.

На устье скв. 2-Черная Падина монтируют буровое оборудование установки БУ-6500 ДГ, отбирают и обеззараживают пресную воду из пруда Федюнин, контролируют микробиологические и паразитологические показатели обеззараженной воды, контролируют содержание в обеззараженной воде остаточного хлора и доводят его отстаиванием в цистернах до нормативных показателей.

Приготавливают буровой раствор на основе обеззараженной пресной воды из пруда Федюнин, бурят скв. 2-Черная Падина под кондуктор на глубину 265 м путем разрушения долотом диаметром 558,8 мм породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, с выносом выбуренной породы на земную поверхность. Спускают и крепят кондуктор диаметром 426 мм. Приготавливают буровой раствор на основе технической воды из СТВ строительства скв. 2-Черная Падина и бурят нижележащие горные породы до достижения проектной глубины 5700 м нефтегазовой скважины путем разрушения долотом породы забоя с одновременным нагнетанием под давлением на забой бурового раствора, приготовленного на технической воде, с выносом на дневную поверхность выбуренной породы.

Таким образом, в результате реализации предлагаемого способа в процессе бурения скважин технического водоснабжения и нефтегазовой скважины под кондуктор при поглощении бурового раствора в интервале залегания пресных подземных вод обеспечивается их безопасность в эпидемическом отношении.