Вестник МГТУ. 2017, том 20, № 1/1.

Коротаев Б. А. и др. Способ оценки пластового давления при разведочном бурении 104 УДК 550.822.71.73 Б. А. Коротаев, В. М. Васёха, А. М. Онуфрик Способ оценки пластового давления при разведочном бурении На основе анализа лабораторных исследований и литературных данных предложен способ оценки пластового давления при разведочном бурении, позволяющий выявить зоны аномально высокого пластового давления (АВПД) при наличии сейсмических данных о глубинах залегания ловушек. Указанный способ оценки базируется на разработанных в конце XX в. методиках с использованием d - и σ-экспонент, учитывающих механическую скорость бурения, скорость вращения ротора, нагрузку на долото и его диаметр, литологическую константу и степень уплотнения пород, плотность бурового раствора и "региональную плотность". Известно, что при разведочном бурении наблюдается пульсация давления на устье скважины. Такая пульсация является следствием передачи пластового давления через глину. В данной работе приводится описание механизма передачи давления на забой, а также поведение слоя глины при передаче через него избыточного давления. Для определения поведения породы на границе зоны АВПД спроектирована и создана лабораторная установка, на которой выполнено моделирование передачи давления на забой скважины через слой глины и установлена выпуклость слоя глины при диаметре забоя 215.9 мм. Установлена зависимость передачи давления через глину и показана реакция верхнего слоя глины, имеющего выпуклость высотой 25 мм. Разработана схема распределения (баланса) давлений, которая учитывает расстояние от зон АВПД до места забоя. Составлено уравнение баланса для оценки пластового давления с учетом текущей глубины скважины, расстояния от забоя до кровли АВПД и плотности глины. Ключевые слова: пластовое давление, зоны аномально высокого пластового давления, разведочное бурение, моделирование АВПД . Введение Постоянный контроль технологических, геологических и геофизических данных, прогнозирование возникновения осложнений или аварийных ситуаций – актуальная задача, решение которой позволит повысить уровень безопасности буровых работ. Прогноз зон АВПД необходим при проведении разведочного бурения. В конце XX в. были разработаны методики с использованием d - и σ-экспонент. Промысловые работы показали, что эти методики достаточно просты и при благоприятных условиях бурения позволяют распознать зону АВПД. M. G. Bingham [1] предложил соотношение между скоростью проходки и нагрузкой на долото: ROP / RPM = a ( WOB / D ) d , (1) где ROP – механическая скорость бурения; RPM – обороты ротора; WOB – нагрузка на долото; D – диаметр долота; a – литологическая константа; d – экспонента уплотнения пород. J. R. Jorden, O. J. Shirley [2] получили решение этого соотношения в следующем виде: 6 log 60 . log 12 10 ROP RPM d WOB D       =       (2) Затем В. А. Рем и М. Т. Мак-Клендон [3] провели модификацию d -экспоненты, учли плотность бурового раствора и "региональную плотность": бр ρ , ρ c d d = (3) где ρ бр – плотность бурового раствора; ρ – "региональная плотность". Так, "региональная плотность" для Мексиканского залива составляет 1.07 г/см 3 , а для арктического шельфа – 1.03 г/см 3 . В окончательном виде с учетом износа долота она представляет модифицированную d -экспоненту. В 1980–1990-х гг. выдвинута гипотеза происхождения зон АВПД в зависимости от геологических характеристик месторождения и разработана их классификация [4]; дано обобщенное представление о причинах возникновения, распространении, методах прогнозирования зон АВПД и АНПД, описаны практические результаты прогнозирования на примере ряда нефтегазоносных месторождений [5]; применены d - и σ-экспоненты для прогнозирования зон АВПД и оценки пластового давления [3]. В 2000-х гг. исследованы зоны АВПД и рассмотрены механизмы их возникновения на Приразломном нефтяном месторождении [6]; обоснована