Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ К ОСВОЕНИЮ

Изобретение относится к области освоения месторождений углеводородов и может быть использовано для подготовки потенциального осваиваемого месторождения к разведочному и эксплуатационному бурению.

Согласно действующим правилам разработки нефтяных и газовых месторождений (Национальный стандарт Российской Федерации, Гост Р 53713-2009) в процессе их разведки проводят сейсмические исследования разреза горных пород, по результатам которых определяют интервалы наиболее вероятного залегания продуктивных залежей и места заложения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин для их вскрытия. В том случае, когда малоизвестны детали строения продуктивных залежей, предусматривают бурение так называемых пилотных стволов (см., например, Мельничук И.П. Бурение направленных скважин малого диаметра. - М.: Недра, 1978). Пилотные (предварительно проходимые) стволы в последние годы особенно стали актуальны при освоении морских нефтегазовых месторождений и необходимости бурения дорогостоящих поисково-разведочных и эксплуатационных скважин с горизонтальным окончанием, там, где нужны более точные данные о глубинах залегания и конфигурации продуктивных залежей.

Однако в разрезе горных пород при наличии непроницаемых пластов в верхней его части (например, слоя многолетнемерзлых пород - ММП) в результате перетоков высоконапорного природного газа с глубинных интервалов (например, по разломам горных пород) могут скапливаться небольшие залежи газа с аномально-высокими пластовыми давлениями (АВПД), превышающими гидростатические для данной глубины. Вскрытие таких скоплений газа (так называемых газовых «карманов») в процессе разведочно-эксплуатационного бурения может приводить к различным аварийным ситуациям и катастрофам с ликвидации скважины с потерей бурового оборудования.

Технической задачей описываемого изобретения является предотвращение аварий при бурении поисково-разведочных и (или) эксплуатационных скважин на площади потенциального месторождения из-за вскрытия скоплений высоконапорного природного газа в верхней части разреза.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе подготовки месторождения углеводородов к освоению, характеризующегося тем, что осуществляют проведение сейсмических исследований разреза горных пород на площади потенциального малоизученного месторождения, определяют интервалы залегания его продуктивных залежей и интервалы возможных скоплений природного газа - газовые карманы в верхней части разреза, определяют места заложения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, осуществляют бурение пилотной-первоочередной скважины с использованием противовыбросового оборудования, отбором керна и исследованиями околоскважинного пространства для уточнения интервалов возможного скопления природного газа, вскрывают пилотной скважиной эти интервалы, добывают из них газ с понижением пластового давления до значения не более гидростатического, сооружают поисково-разведочные и эксплуатационные скважины на продуктивные залежи потенциального месторождения, в том числе с возможным вскрытием этими скважинами в верхней части разреза горных пород интервалов с отобранным газом, при этом пилотную скважину, выполнившую задачу добычи газа, предусматривают для использования в качестве наблюдательной для контроля за перетоками газа из нижних горизонтов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На площади, перспективной на нефтегазоносность, проводят сейсмические исследования разреза горных пород, по результатам которых определяют возможные интервалы залегания продуктивных залежей и места заложения первоочередных поисково-разведочных скважин. В процессе обработки данных сейсмических исследований обращают внимание на возможные скопления высоконапорного природного газа в верхней части разреза, так называемые «газовые карманы». Такие «карманы» в практике освоения нефтегазовых месторождений встречаются, например, внутри или под толщами ММП, служащих покрышками для ниже лежащих коллекторов, которые из-за гидродинамической связи с глубинными интервалами могут содержать, обычно непромышленные, запасы природного газа с АВПД, по сравнению с гидростатическим давлением для данной глубины. Роль «газовых карманов» могут сыграть скопления газовых гидратов в низкотемпературных интервалах (в придонных осадочных толщах акватории, в коллекторах внутри и под ММП), которые при их вскрытии бурением и изменении термобарических условий (главным образом за счет повышения температуры) могут служить причиной неожиданных выбросов природного газа.

Перед заложением первоочередных поисково-разведочных скважин, особенно на малоизученных площадях и при высокой стоимости поисково-разведочного бурения, для уточнения строения исследуемого разреза проектируют и бурят пилотный ствол. Это, как правило, скважина небольшого диаметра, которую бурят с отбором кернового материала и проведением различных исследований околоскважинного пространства. При наличии выявленных «газовых карманов» траекторию пилотной скважины проектируют и реализуют с учетом вскрытия этих «карманов». Если по каким-либо причинам пилотным стволом, проектируемым для доразведки площади, не удается вскрыть «газовый карман», то для этого проектируется специальная скважина, которая может быть пробурена также с минимальным диаметром. При бурении такой скважины принимаются все необходимые меры для предотвращения возможных осложнений при вскрытии «газового кармана». После его вскрытия скважина оборудуется таким образом, чтобы стать практически эксплуатационной для отбора природного газа из выявленного и вскрытого «газового кармана». Добываемый газ предпочтительнее использовать для выработки электроэнергии (например, как в способе по патенту РФ №2484245, МПК Е21В 47/00, 2012.01) или после сепарационной очистки для заправки баллонов с последующим использованием для собственных нужд или в социальной сфере для обеспечения местного населения.

Добыча газа из одного или нескольких «газовых карманов» осуществляется до снижения пластового давления до значения не более гидростатического. Это делается для того, что бы при последующем вскрытии интервалов «газовых карманов» в процессе поисково-разведочного и эксплуатационного бурения не было осложнений. После такой разработки газовых залежей в «газовых карманах» разведуемую площадь можно считать подготовленной для последующего ее разбуривания поисково-разведочными и эксплуатационными скважинами (в том числе, при необходимости, пилотными стволами). Поэтому разведочные скважины, проектируемые по результатам сейсмических исследований, а также эксплуатационные скважины, проектируемые по положительным результатам разведочного бурения, могут проводиться, в том числе, с возможным вскрытием в верхней части разреза горных пород интервалов с отобранным газом. Сама скважина, выполнившая задачи добычи газа из «газового кармана», в дальнейшем может быть использована для бурения (углубления) пилотного ствола или в качестве наблюдательной для контроля за возможными перетоками газа из нижних горизонтов в процессе освоения потенциального месторождения.

При этом является очевидным тот факт, что если запроектированный пилотный ствол располагается вне выявленного «газового кармана», то проводка этого ствола может быть реализована без привязки по срокам бурения скважины для вскрытия «газового кармана».

Пример реализации способа.

В процессе сейсмических исследований перспективной на нефтегазоносность площади кроме возможного месторождения углеводородов на глубине 2500 м выявлена структура в верхней части разреза на глубине 450 м, характерная для возможных скоплений природного газа. Учитывая небольшую глубину залегания потенциального «газового кармана» было принято решение о бурении первоочередной скважины для его вскрытия. Скважина была пробурена с использованием противовыбросового оборудования. После вскрытия выявленной структуры была обнаружена газовая метановая залежь («газовый карман») с пластовым давлением 8 МПа, что превышает гидростатическое давление (4,5 МПа) на 3,5 МПа. При кратковременной отработке скважины на факел по динамике снижения давления были определены запасы залежи - 500 тыс. м³. При добыче газа до гидростатического давления мы можем отобрать примерно (500000·3,5/8)=218 тыс. м³. Для утилизации добываемого газа была использована микротурбинная электроустановка Capstone 200, позволяющая получать 200 кВт электроэнергии при расходе топлива (метанового газа) 65 м³. Принимая указанные характеристики за часовую нагрузку энергоустановки, получаем время утилизации добываемого газа (218000/65·24)=140 суток, за которые вырабатывается (200·24·140)=672 тыс. кВт электроэнергии.

Другим путем (или одновременным) утилизации добываемого газа была рассмотрена заправка метановых баллонов емкостью 50 л (ГОСТ 948-73) с рабочим давлением 19,6 МПа (200 кг·с/см²). Весь объем добываемого газа (218 тыс. м³) позволяет заправить (218000/10)=21,8 тысяч баллонов (0,05·200=10 м³ - объем газа в баллоне при нормальном давлении). Утилизируемый газа с использованием его в качестве баллонного на транспорте позволяет заменить порядка 200 т жидкого топлива (бензина, дизельного топлива).

При использовании описываемого способа подготовки месторождения углеводородов к освоению решаются не только вопросы повышения безопасности бурения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, но и энергообеспечения как для собственных нужд, так и в социальной сфере на ранней стадии поисково-разведочных работ. Кроме того, решается задача борьбы с эмиссией парниковых газов, что особенно важно в условиях ранимой экосистемы Арктики, где ведется разведка преимущественно газовых месторождений и добыча основных объемов газа России.