3. Специальная часть «Обоснование свойств и разработка рецептуры бурового раствора для устранения и предотвращения осложнений при бурении скважин в условиях вечной мерзлоты».

3.1 Актуальность темы

Буровые работы проводятся на месторождении Дукат, в области распространения многолетнемерзлых пород, в этих условиях как показывает практика, возникает большое количество осложнений, приводящих к авариям. На борьбу с осложнениями затрачивается в среднем до 20 – 25% календарного времени. Это выдвигает проблему предупреждения осложнений и борьбы с ними как весьма актуальную.

Главной причиной всех осложнений является нарушение целостности многолетнемерзлых пород, цементирующим материалом которых является лед, в результате теплового, эрозионного и физико-химического взаимодействия с циркулирующей промывочной средой.

Самый эффективный способ предотвращения осложнений возникающих в процессе бурения в ММП, является грамотный выбор состава и качественных характеристик промывочной среды, способной как сохранять целостность ствола скважины, так и иметь достаточную выносную способность.

3.2 Виды осложнений и причины их возникновения

Исходя из анализа геологических условий и из опыта ранее пробуренных скважин в толще многолетнемерзлых пород на участке Хрустальный месторождения Дукат, можно сказать о том, что наиболее часто встречающиеся осложнения это:

• потеря устойчивости мерзлых пород в процессе бурения при растеплении;

• интенсивное кавернообразование, осыпи и обвалы пород, приводящие к прихвату, слому бурильного ин­струмента, размыв, провалы фундамента под буровой установкой в результате протаивания мерзлых пород, прилегающих к поверх­ности;

• потеря циркуляции промывочной среды в сильнотрещиноватых риолитах;

• повышенный износ бурого инструмента в результате зашламования. В т.ч.: матрицы, корпуса коронки, расширителя, резьбовых соединений и уменьшение толщины стенок бурильных труб;

• снижение процента выхода и качества керна, вплоть до полной потери в глинистых и мерзлых породах.

Исходя из данных полученных в результате прохождения двух производственных практик на данном месторождении, наибольший объем среди различных видов осложнений по затратам времени и материальных ресурсов, приходится на ликвидацию последствий в результате потери устойчивости мерзлых пород в процессе бурения при растеплении. Основные факторы, влияющие на технико-экономические показатели бурения, - компонентный состав, плотность, вязкость, показатель водоотдачи, высокая смазывающая и охлаждающая способность.

3.3 Мероприятия по предупреждению осложнений

Скважина считается качественно пост­роенной в интервале залегания ММП, если в результате примене­ния выбранной конструкции и технологии бурения предотвраща­ются осложнения, перечисленные ранее.

Основным способом предотвращения осложнений при буре­нии в многолетнемерзлых породах является сохранение отрица­тельной температуры стенок скважины. Для этой цели применяют различные буровые среды — от охлажденного воздуха и буровых растворов до устойчивой пены. При использовании буровых ра­створов на водной основе приходится также решать проблему пре­дупреждения замерзания раствора при длительном прекращении промывки.

В конкретном геологическом разрезе рекомендуется комбинированный способ бурения с использованием ГЖС в интервале глинистых и неустойчивых пород и полимерного бурового раствора в интервале свыше 100 м. глубиной.

Эффективными параметрами предлагаемых промывочных средств должны стать: низкая водоотдача (5-7 см³/30мин.), вязкость (22 -24 с), высокая смазывающая и охлаждающая способность.

Бурение верхней части разреза с промывкой пеной (водный раствор + Superfoam фирмы Atlas Copko + полимер) и с добавлением антиморозного агента.

Для бурения в интервале свыше 100 метров в трещиноватых риолитах и игнимбритах используем техническую воду с добавлением полимеров и антиморозной добавки с предварительным его охлаждением в летний период.

Конструкция скважин в зоне залегания ММП должна обеспе­чивать надежную сохранность ее устья, предотвращать промыв буровым раствором затрубного пространства за направлением и кондуктором, а также образование воронок, провалов пород в приустьевой зоне скважины в процессе всего цикла строительства скважины.

Учитывая что зона многолетнемерзлых пород, как правило, состоит из неустойчивых пород, большое значение име­ет продолжительность бурения, поэтому главное задачей является проходка всего ствола скважины в короткие сроки избегая осложнений.

Технология строительства и конструкция скважин должны от­вечать требованиям охраны окружающей среды в условиях Крайнего Севера.