автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Исследование особенностей осложнений при бурении на больших глубинах, их предупреждение и ликвидация (на примере Тюменской сверхглубокой скважины

РГБ ОД

1 5 ДЕК 1998

На правах рукописи

КАРАСЕВ ДМИТРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ

УДК 622.241(571.1)

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ НА БОЛЬШИХ ГЛУБИНАХ,ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ (НА ПРИМЕРЕ ТЮМЕНСКОЙ СВЕРХГЛУБОКОЙ СКВАЖИНЫ)

05.15.10 - Бурение скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень - 1996

Работа выполнена в Государственном научно-производственном предприятии "Недра* и Тюменском государственном нефтегазовом университете

Научный руководитель: - кандидат технических наук,

доцент В.Г.Абатуров

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор I.A.Алексеев - кандидат технических наук, В.И.Симонов

Ведущее предприятие: - Д.П.Тюменьбургаз

Зашита состоится ю часов

на заседании диссертационного Совета Д.064.07.03 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625000 г.Тюмень, ул. Володарского, 38.

С диссертацией ыохно ознакомиться в библиотеке ТюмГНГУ.

Автореферат разослан " Д/ " 1-fQj^Spjj 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук,

профессор

Овчинников В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с тем, что многие нефтегазодобывающие районы России исчерпывают запасы нефти и газа в верхних горизонтах,значительное внимание в последние годы уделяют большим глубинам, где часто прогнозируются высокие плотности ресурсов и залежи углеводородов. Решить проблему перспектив нефтегазоносности больших глубин можно только с помошью глубокого и сверхглубокого бурения, которое, кроме того, цвет значительный объем уникальной научной информации о развитии тектонических, седиментационных, магматических, метаморфических и других процессов, способствующих возникновению месторождений углеводородного сырья.

Однако,несмотря на то, что в России в кристаллическом щите пробурена самая глубокая в мире Кольская скважина, объем бурения глубоких и сверхглубоких скважин в нефтегазоносных районах незначителен. Достаточно отметить, что только четыре скважины -Бурунная в Чечне (7501 и), Колвинская (7057 м) и Вуктыльская, 58 (7026 м) в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и Тюменская на севере Западной Сибири (7502 м) - пересекли рубеж 7 км, тогда как за рубежем таких скважин насчитывается несколько десятков. Недостаточные объемы бурения на большие глубины вызваны многими технико-технологическими проблемами, но в большей степени обусловлены осложнениями при вскрытии глубокозалв-гаюших горизонтов. В связи с этим актуальной является проблема изучения осложнений при бурении на большие глубины на примере самой глубокой в нефтегазоносных районах России Тюменской сверхглубокой скважины (СГ-б).

Цель' работы. Обеспечение бурения сверхглубоких скважин в осадочном чехле до проектной глубины путем разработки и внедрения комплекса технико-технологических средств, направленных на предупреждение и ликвидацию осложнений (прихватов, газоводопро-явлений и других).

Основные задачи.

1. Комплексное изучение геолого-геофизических и технологических факторов возникновения осложнений при бурении Тюменской: сверхглубокой скважины.

2. Анализ особенностей осложнений при бурении глубоких и

сверхглубоких скважин (СГС).

3. Теоретическое и лабораторное моделирование процессов, влияющих не возникновение осложнений.

4. Разработке комплекса мероприятий предотвращения и ликвидации осложнений при строительстве сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.

Научная новизна.

1. Впервые выполнена комплексная оценка и проведена типизация геолого-геофизических и технологических факторов, приводящих, к осложнениям при бурении и проведении технологических операций на глубинах более 6000 ы в Западной Сибири.

2. Установлены статистические закономерности изменения механических свойств горных пород глубокопогруженных триасовых и юрских отложений севера Западной Сибири и их влияние на проведение буровых работ.

3. Выявлены дополнительные факторы, характеризующие особенности появления прихватов бурильного инструмента в результате перепада давления на глубинах более 6600 м, в частности, значительная роль потери устойчивости бурильной колонны и изменения свойств бурового раствора в условиях больших глубин.

4. Обоснована и опробована технология забуривания нового ствола на глубинах более 6000 м.

5. Разработана и внедрена система расчетов для ликвидации прихватов бурильного инструмента на больших глубинах методом понижения уровня бурового раствора в скважине.

Защищаемые положения.

1. Типизация основных факторов возникновения осложнений при бурении сверхглубоких скважин в условиях высоких температур, АЕПД и газоводонасышенного глубинного коллектора.

2. Незначительное влияние времени контакте бурильных труб и глинистой корки на появление прихватов под действием перепада давлений на глубинах более 6600 м, связанное с повышением роли потери жесткости колонны.

3. Обобщенный разрез по механическим свойствам глубинных юрских и триасовых пород севера Западной Сибири.

4. Комплекс технико-технологических мероприятий по предо-

тврвшению и ликвидации осложнений при бурении на глубинах более 6000 и.

Практическая ценность и реализация работы.

Проведенное исследование позволяет учитывать и оперативно планировать мероприятия по предотвращению и ликвидации осложнений при бурении сверхглубоких скважин, связанные с проявлением процессов природного и технологического характера. Благодаря разработанному при участии автора комплексу мер осуществлено бурение самой глубокой скважины в нефтегазоносных бассейнах России. Для севера Западной Сибири обобщены данные по изменению физико-механических свойств пород на больших глубинах и разработан комплекс эффективных мер по бурению и креплению сверхглубоких скважин в сложных горно-геологических условиях.

В процессе строительства Тюменской скважины по рекомендациям ввтора научно обоснованы и внедрены методы ликвидации прихватов под действием перепада давлений с помощью понижения уровня бурового раствора и забуривания новых стволов на больших глубинах, осуществлено комплексное исследование осложнений при бурении на больших глубинах, позволившее разработать меры их предупреждения. Результаты исследований автора вошли в рекомендации, инструкции и научные отчеты ГНПП "Недра".

Апробация результатов.

По материалам данного исследования автором опубликовано 12 работ, в том числе одно изобретение. Результаты исследований докладывались на конференциях в Ромкомнедра, на Всероссийском совещании "Результаты бурения и исследования Тюменской сверхглубокой скважины" в г.Перми (1995 г.) и на Международной конференции "Глубинное строение литосферы и нетрадицион-нпе использование недр Земли" в г.Киеве (1996 г.).

Объем и структура работы.

Диссертационная работа изложена на 230 страницах машинописного текста, в том числе содержит 29 рисунков и 30 таблиц, состоит из введения, 4 глав, заключения и Приложения. Список использованной литературы включает 146 наименований.

В процессе исследований автор пользовался консультация-

ми П.С.Шмелева, Б.Н.Хахаева, Е.Я.Оксенойца, В.И.Горбачева, М.И.Липкеса, А.И.Пенькова, В.А.Каплуна, Я.П.Станько, Л.А. Певзнера, В.А.Швецкого, Ф.Л.Барко, О.Д.Даниленко, В.М.Гу-рака, П.Ы.Григорьева, Т.В.Кэрасевой, Ю.А.Ехлакова, В.П.Потапова, которым выражает искреннюю благодарность. Автор выражает признательность В.Г.Абатурову за руководство работой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе "Особенности осложнений при бурении глубоких и сверхглубоких скважин" проведен аналитический обзор данных мирового и отечественного опыта и проблем строительства сверхглубоких скважин. Описаны характеристики использующихся для этих целей буровых установок, бурильных труб и породоразрушаюшего инструмента. Рассмотрены методики и варианты проектирования конструкций сверхглубоких скважин, а также примеры фактических конструкций сверхглубоких скважин, реализованных в мировой и отечественной практике. Рассмотрены типы буровых растворов, применяемых для бурения СГС в зарубежной-и отечественной практике, и их влияние на состояние скважины. Показано, что в настоящее время все большее применение находят безводные или на водной основе буровые растворы с малым содержанием твердой фазы и без нее, минерализованные, аэриро-ванныё и растворы на базе акриловых и неорганических полимеров.

Анализ результатов исследований физических и механических свойств пород на больших глубинах, их влияния на устойчивость стенок скважин и процесс строительства сверхглубоких скважин в целом показал их важную роль при возникновении осложнений. На основании изучения данных бурения Кольской, Колвинской, Тимано-Печорской, Воротиловской, Криворожской, Днепрово-Донецкой, Берта-Роджерс-I (CHÍA), КТБ (Германия) и других глубоких и сверхглубоких скважин сделан вывод о разнообразии проявления осложнений, обусловленных особенностями

глубинных разрезов. Основные осложнения связаны с искривлением стволе и неустойчивостью стенок скважины.

Изучение опыта сверхглубокого бурения в нашей стране и за рубежем показало, что современная техника и технология бурения позволяют постигать значительных глубин, а основные причины недоведения скважин цо проектных глубин связаны с осложнениями при бурении ниже 6000 м.

Вторая главэ "Анализ геолого-геофизических факторов возникновения осложнений при бурении Тюменской сверхглубокой скважины" посвяшена комплексному изучению особенностей вскрытого скважиной разреза и их влиянию на появление осложнений.

Тюменская сверхглубокая скважина была начата бурением в конце 1987 года на севере' Западной Сибири в Уренгойском газонефтеносном районе. В 1994 году был достигнут забой 7502 м и скважина стала самой глубокой в осадочных бассейнах России.

Целевое назначение скважины - изучение геологического строения глубокозалегаюших горизонтов мезозоя и палеозоя, оценка перспектив их нефтегазоносности, отработка технологии бурения и комплексного исследования сверхглубоких скважин.

Вскрытый разрез относительно сходен с проектным цо глубины 6400 м, ниже наблюдаются существенные расхождения, которые вызваны появлением толщи базальтов, характеризующейся наличием газовоцонасышенного коллектора с АВПД.

В связи с тем, что по технологическим причинам термокаротаж проводился при недостаточной выстойке СГ-6,и были ограничены возможности по испытаниям, с целью изучения термобарических условий автором использован значительный объем цанных по результатам испытания глубоких скважин в районе бурения. В результате показано, что СГ-6 вскрыла разрез с самыми высокими геостатическими температурами для сверхглубоких скважин России. Установлено несоответствие прогнозных и фактических цанных по распределению АШД и показано, что Ка на глубине более 6000 м достигает 1,80 и более.

Впервые обоснованы закономерности изменения механических свойств пород на больших глубинах на севере Западной Сибири. Выявлены относительно пониженные значения механических свойств пород для Тюменской по сравнению с Кольской и Тимано-Печорской сверхглубокими скважинами, что, возможно, является причиной

отсутствия осложнений при бурении, связанных с искривлением ствола,в первом случае. На базе статистических зависимостей обоснована связь предела прочности на сжатие с твердостью по штампу, подтвержденная аналитическими данными. Установлено, что наибольший диапазон изменения прочностных характеристик наблюдается для магматических пород ниже 6400 м, что обуславливает относительно интенсивное кавернообразова-ние и может быть причиной осложнений при дальнейшем углублении СГ-б. Составлен обобщенный разрез по механическим свойствам глубокопогруженных триасовых и юрских пород севера Западной Сибири, который рекомендуется использовать при проектировании глубоких и сверхглубоких скважин.

В работе показано, что проблемы реализации конструкции скважины были в основном обусловлены несовершенством прогноза АВПД и образованием глинистой корки в глубинных зонах проницаемых интервалов.

На базе комплексного анализа процесса строительства СГ-б сделан вывод о том, что основные осложнения проявляются в изменении параметров бурового раствора на больших глубинах, га-зовоцопроявлениях и прихватах бурильных труб в результате перепада давлений в системе скважина-пласт. Установлены следующие особенности осложнений: I) основные осложнения связаны с бурением ниже 6400 м и вскрытием глубинного коллектора; 2) газоводопроявления, требующие проведения дополнительных работ по их ликвидации, при бурении ниже 6600 м наблюдались только при проведении спуско-подъемных операций; 3) прихваты под действием перепада давлений в системе скважина-пласт на глубинах, более 6600 м происходили практически мгновенно при движении бурильных труб и соблюдении всех известных профилактических мероприятий.

Исследование геолого-геофизических факторов при бурении СГ-6 дало возможность обосновать главные причины, влияющие на возникновение осложнений : наличие газоводонасышенного коллектора ниже 6600 м и существенная дифференциация пород по физическим и механическим свойствам, высокие темпе-

ратуры (до 218°С при 7500 м), развитие зоны АВПД с Ка более 1,8 и сложность его прогноза на больших глубинах в условиях магматических пород. В то же время было показано, что в процессе: бурения возникали и специфические причины технологического характера, которые могут быть идентифицированы на основании проведения теоретического и экспериментального моделирований условий появления осложнений и комплексного исследования особенностей этих явлений на больших глубинах.

В третьей главе "Комплексное исследование осложнений при бурении Тюменской сверхглубокой скважины на основании теоретического и экспериментального моделирования" обобщены резуль-..таты по изучению закономерностей появления осложнений и их особенностей, связанных с бурением на больших глубинах.

На базе проведенного впервые на больших глубинах исследования скважинных процессов колебаний гидродинамических давлений при проведении технологических операций получены фактические значения отрицательных и положительных составлявших гидродинамического давления, отличавшиеся от расчетных. Установлено, что требуется значительное время для восстановления давления до первоначального. В результате обосновано, что основная причина газоводоггроявлений, связанных с глубинным коллектором ниже 6600 м, заключается в создании условий Рс<Рпл при подъеме инструмента, который необходимо проводить на минимально технически возможной скорости. Показано, что большой диапазон колебаний гидродинамических давлений в скважине определяется в основном значительной плошадью поверхности движущейся бурильной колонны, которая увеличивается с глубиной. Отмеченная высокая инерционность процесса восстановления давления объясняется особенностями реологических свойств применяемого раствора.

На примере СГ-6 опробован буровой раствор с применением полимеров М-14, термопас-34 и показана перспективность его применения в сверхглубоких скважинах в условиях высоких давлений и температур. В то же время при участии автора во ШИИБГ получены данные о существенном изменении реологических свойств бу-

рового раствора в пластовых условиях и последующем восстановлении их в поверхностных условиях. Наиболее значительные изменения ряда свойств бурового раствора происходят при температурах выше 100° С. Выявлены зависимости параметров бурового раствора от температуры, позволяющие по данным в поверхностных условиях судить о реологических параметрах применяемого бурового раствора в пластовых условиях.

В связи с необходимостью получения сведений о температуре бурового раствора в любой точке скважины в процессе бурения и при остановках циркуляции опробованы различные варианты расчета. В результате применительно к СГ-б обосновано соответствующее уравнение зависимости с эмпирическими коэффициентами, учитывающими температуру пород, их теплопроводность, диаметры скважины и бурильных труб и др. Установлено, что температура 100°С в бурящейся СГ-б при забое 7000 м может достигаться уже на глубине 4000 м. Составлена тепловая модель СГ-б в процессе бурения и при остановках циркуляции.

Комплексный анализ прихватоопасной зоны (6600-6650 м) на больших глубинах позволил выявить ее специфические геолого-геофизические особенности, усугубляющие тяжесть осложнений. К ним относятся, прежде всего,высокая геостатическая температура, АВПД, наличие коллекторов значительной мощности с высокой пористостью и проницаемостью, чередование зон пород различной прочности (Ршт. в пределах коллектора - 1290 МПа, подстилавшей каверне - 850 МПа) и насыщение коллектора низкоминерализованной водой и газом с доминированием метана (более 80 %).

Обоснована физико-математическая модель прихватов под действием перепада давления в условиях СГ-б. На первом этапе происходит появление глинистой корки, рост которой инициируется изменением параметров бурового раствора в пластовых условиях. На последующем этапе совершенно необязательным является неподвижность инструмента, прихват происходит при появлении достаточной площади контакта бурильной колонны и глинис-

той корки и первоначального прижимавшего усилия. На базе теоретических расчетов показано, что бурильная колонна в условиях сверхглубокой скважины при спуске и встрече препятствия теряет устойчивость, и время появления прихвата определяется осевой силой, которая в условиях сверхглубокой скважины приводит к резкому его уменьшению. Установлена высокая степень превышения осевого усилия, приложенного к бурильной колонне,над критической сжимавшей силой при спуске. Определена механическая сила прихвата в условиях СГ-б при забое 7500 м, которая соответствует 960 кН и показано ее в основном теоретическое значение. В практическом плане рекомендуется установка датчика нагрузки на инструмент на нижней трубе над долотом, снижение погрешности датчиков массы и уменьшение инерционности приборов, что позволит оперативно контролировать прихватоопасную ситуацию.

Обобщение и анализ основных факторов, осложняющих бурение СГ-6 на больших глубинах, позволили дифференцировать осложнения на две группы: вызванные I) геолого-геофизическими особенностями разреза и 2) физическими процессами и явлениями, возникавшими при проведении технологических операций на больших глубинах. Во втором случае решавшее значение имеют перепады давления при подъеме инструмента, повышение температуры бурового раствора и связанное с этим ухудшение его свойств, увеличение времени взаимодействия бурового раствора со стенками скважины и потеря жесткости бурильной колонны в условиях сверхглубокой скважины. Своевременное прогнозирование, выявление и оценка рассмотренных выше факторов возникновения осложнений позволят оперативно диагностировать причину осложнений и разрабатывать меры их предупреждения.

В четвертой главе "Обоснование комплекса мероприятий по эффективной проводке сверхглубоких скважин" рассмотрены основные направления совершенствования техники и технологии бурения, особенности предупреждения и ликвидации прихватов, вызванных перепадом давлений в системе скважина-пласт, и проблема

забуривания новых стволов на больших глубинах.

В области техники и технологии бурения важное значение имеет учет всех возможных факторов, осложнявших бурение,еше на стации проектирования и составление вариантов геолого-технологических моделей. Высокая эффективность буровой установки "Уралмаш-15000 М" доказана результатами бурения СГ-б, однако необходимо повышение точности контрольно-измерительной аппаратуры и зашита ее от влияния температурных колебаний. Эффективность использования буровых растворов, обработанных акриловыми полимерами, может быть повышена в условиях оперативного определения их свойств в пластовых условиях или относительно объективно по полученным автором статистическим зависимостям для конкретного раствора.

Касаясь проблемы предупреждения прихватов, вызванных перепадом давления в системе скважина-пласт, автор отмечает, что, кроме известных мер, необходимо предусматривать установку противоприхватных опор по всему интервалу залегания проницаемых пород и регулярное наблюдение за параметрами бурового раствора в пластовых условиях.

В работе рассмотрены причины неэффективности традиционных методов ликвидации прихватов: в случае Тюменской сверхглубокой скважины: I) отсутствие ударных механизмов с характеристиками, соответствующими жестким термобарическим условиям; 2) неустойчивая и малоэффективная работа шнуровых торпед при необходимости отвинчивания инструмента для установки в компоновку ударных механизмов (отказы, разрушения из-за транспортировки на большие глубины), 3) потеря циркуляции из-за выпадения шлама, утяжелителя, ухудшения реологических свойств раствора в пластовых условиях. Неэффективна также установка нефтяных*и водяных ванн по следующим причинам: I) высокая пожароопасность при вымывании больших количеств нефти на поверхность, 2) высокое давление закачивания при сочетании диаметров скважины (215,9 мм) и бурильного инструмента (127 и 114 мм), значительной плотности бурового раствора (более 1900 кг/м^) по сравнению с плотностью нефти (менее 860 кг/м^) и ограниченность возможности прокачивания необходимого количества нефти или воды. Также проблематичным является создание депрессии на пласт в месте прихвата с помошью пакера.

Обосновано, что оптимальным для СГ-б является метоц создания депрессии в системе скважина-пласт с помощью понижения уровня бурового раствора. Метод заключается в следующем. При закрытом превенторе в затрубное пространство закачивают расчетное количество воды. Вытесняемый из бурильных труб буровой растрор отводят в желобную систему. После закачивания расчетного количества воды давление в затрубноы пространстве доводят до атмосферного. При этом часть воды из затрубного пространства вытесняется, а уровень раствора в буровых трубах понижается до уравновешивания гидростатических давлений в бурильных трубах и за ними, что приводит к снижению суммарного гидростатического давления на пласт, пропорциональному гидростатическому давлению столба вытесненного водой объема бурового раствора при соответствующем сочетании диаметров скважины и бурильных труб. Автором разработана и внедрена соответствующая система расчетов для выполнения данного метода. Показаны особенности использования данного метода в условиях СГ-б и приведен пример практического применения. Основные преимущества метода заключаются в следующем:

- не требуется использования дополнительных материалов и технических средств (нефть, поверхностно-активные вещества, цементировочные агрегаты);

- позволяет точно и оперативно регламентировать величину создаваемой депрессии и непрерывно контролировать наличие и интенсивность притока в скважину пластовых флюидов;

- при возникновении непредвиденной ситуации возможно немедленное возвращение к первоначальному положению;

- не приводит к качественным и количественным потерям бурового раствора, как это происходит при установке различных ванн;

- при отсутствии данных о пластовом давлении и коллектор-ских свойствах возможно многократное повторение операции с постепенным увеличением депрессии;

- является более безопасным по сравнению с традиционными методами (отсутствие больших давлений при закачке, безопасен

в пожарном отношении, исключает применение взрывчатых вешеств);

- высокий экономический эффект по сравнению с традиционными методами (для СГ-6 составляет более 500 тыс.руб. в ценах 1990 г.);

- не вызывает осложнений в необсаженном стволе из-за изменения свойств бурового раствора;

- не приводит к искажению данных при проведении геохимических исследований.

В то же время, как отмечалось выше, возникают условия, когда доступными методами прихват ликвидировать не представляется возможным, и появляется необходимость бурения обводного ствола.

Установлено, что основные проблемы забуривания новых стволов на больших глубинах заключаются в наличии высоких температур, значительной плотности бурового раствора и более высокой прочности пород относительно прочности цементного камня. В частности, результаты испытания показали, что значения предела прочности на сжатие пород в интервале забуривания (63006600 м) в 6-10 раз превышают соответствующие данные для цементного камня. Обоснован и внедрен эффективный метод забуривания новых стволов на больших глубинах с использованием арматуры из алюминиевых бурильных труб. Для установки моста в качестве арматуры использовались трубы с резьбами 0Г-1М. О забуривании можно судить по прекращению выхода алюминиевой стружки на первых метрах проходки и появлению керна в кернорвателе. В условиях СГ-б данный метод был успешно опробован неоднократно. Важно отметить, что тип забойного двигателя на эффективность работ влияния не оказывает.

ОСНОШЫЕ ВЫВОДЫ

Основные научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

I. Обобщение мирового опыта бурения глубоких и сверхглубоких скважин показало, что современная техника и технология позволяют бурить скважины более 7000 м и даже 9000 м, однако

самыми сложными проблемами являются осложнения на больших глубинах, которые обуславливают основные причины прекращения бурения большинства сверхглубоких скважин до проектных глубин.

Комплексный анализ процесса проводки Тюменской сверхглубокой скважины до 7502 м дал возможность заключить, что в отличие от других сверхглубоких скважин основные осложнения заключаются в возникновении газовоцопроявлений, ухудшении свойств применяемого бурового раствора и прихватах бурильного инструмента под действием перепада давлений в системе скважина-пласт.

2. Установлено, что основной причиной газовоцопроявлений в случае Тюменской сверхглубокой скважины (при наличии газо-воцоносных пластов ниже 6600 м с АВПД) является снижение давления в скважине (Рс<Рпл) при подъеме труб и медленное его восстановление.

3. Установлено усиление свойств применяемого на СГ-6 бурового раствора при повышении температуры и восстановление их при понижении температуры, что привоцит к интенсивному увеличению толщины глинистой корки в условиях глубинных проницаемых пластов. Получены соответствующие зависимости изменения свойств бурового раствора от температуры.

4. Исследована моцель теплоперецачи СГ-6 и получены данные цля определения температуры бурового раствора в процессе бурения и при остановках циркуляции.

5. Обоснована физико-математическая моцель прихвата в результате перепада давлений на глубинах более 6600 м, рассчитаны, механическая сила прихвата и превышение продольного сжимающего усилия на инструмент над критическим, которое, как показано впервые, обуславливает практическую мгновенность возникновения прихватов. Этому также способствует быстрый рост глинистой корки на стенках проницаемого пласта вследствие изменения параметров применяемого раствора в скважинных условиях.

6. Впервые установлены закономерности изменения механических свойств глубокопогруженных триасовых и юрских пород севера Западной Сибири. Составлен обобщенный разрез и показана роль механических свойств в процессах бурения сверхглубоких

скважин.

7. Проведена типизация основных факторов, приводящих к осложнениям при бурении Тюменской сверхглубокой скважины на больших глубинах. Показано, что в основном они определяются геолого-геофизическими и технологическими особенностями. Исследование геолого-геофизических факторов позволило выделить главные, влияющие на возникновение осложнений: несовпадение проектного и фактического геологических разрезов ниже 6400 м, высокие геоствтические температуры (одни из самых высоких для известных сверхглубоких скважин), развитие глубинных коллекторов с АВПД (Кв более 1,8) и сложность его прогноза на больших глубинах в условиях магматических пород. Среди технологических факторов выделяются увеличение времени взаимодействия бурового раствора со стенками скважины, изменение реологических свойств бурового раствора под влиянием высоких температур, потеря жесткости колонны при сцуске и изменение забойных давлений при (НО.

8. В результате проведенных исследований в работе обоснован комплекс эффективных мероприятий по проводке сверхглубоких скважин, предупреждении и ликвидации осложнений при бурении, включающий как проектный этап, так и последующие этапы строительства скважины. Показана высокая эффективность применения метода понижения уровня бурового раствора для ликвидации прихватов под действием дифференциального давления в условиях сверхглубокой скважины. Разработвна соответствующая система расчетов снижения давлений и уровней раствора. Для забуривания новых стволов на больших глубинах усовершенствован и внедрен метод, включающий образование искусственного забоя с арматурой из алюминиевых бурильных труб, обеспечивающих повышение прочности моста.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Карасев Д.В., Станько Я.П., Оксенойд Е.Я. О ликвидации прихвата бурильной колонны при бурении Тюменской сверхглубокой скважины// Техника, технология и организация геол.-раав.работ: Н.-т.инф.сб./Геоинформмарк. - М. - 1994. - В.9-10. - С.1-6.

2. Карасев Д.В., Карасева Т.В. Некоторые вопросы обос-

нования конструкций сверхглубоких скважин/ М., 1995. -5с.-Деп. в ОЩТИ ВИЭМС 01.01.95, № 1067.

3. A.c. 1098950, СССР.МКИ С 09 К 7/022. Калиевый буровой раствор / Дубан В.З., Розенгафт А.Г., Прохоров Н.М., Гин-ковская З.Ю., Москаленко Б.Н., Карасев Д.В. и цр. Открытия. Изобретения. - 1988. - № 20 - С.82.

4. Оксенойц Е.Я., Карасев Д.В., Поцьячева H.A. Анализ применения буровых растворов при проводке Тюменской СГС // Результаты бурения и исследования Тюменской СГС: Тез. докл. сов-я - Пермь, 1995. С. 6-8.

5. Карасев Д.В., Оксенойц Е.Я. О забуривании нового ствола на больших глубинах (на примере Тюменской сверхглубокой скважины)// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше

и на море. - 1995.- » 7-8. - С. 35-37.

6. Оксенойц Е.Я., Поцъячева H.A., Карасев Д.В. Анализ применения буровых растворов при проводке Тюменской сверхглубокой скважины// Развецка и охрана нецр. - 1995,- № 4 - С. 35-38.

7. Карасев Д.В., Каплун В.А., Оксенойц Е.Я. Осложнения при бурении на больших глубинах Тюменской сверхглубокой скважины// Глубинное строение литосферы и нетрадиционное использование нецр Земли: Тез.докл. Межцунар.конфер. - Киев, 1996.

С. 72-73.

8. Карасев Д.В., Карасева Т.В. Типизация физических процессов, осложняющих бурение Тюменской сверхглубокой скважины// Геол.изучение и использование нецр. - Н.-т.инф.сб./ Геоинформ-марк - М. - 1996,- В. I - С. 37-41.

9. Проектирование и реализация конструкции Тюменской сверхглубокой скважины/ Хахаев Б.Н., Карасев Д.В., Оксенойц Е.Я., Станько Я.П.// Результаты бурения и исследования Тюменской СГС: Тез.докл.сов-я - Пермь, 1995. С.5-6.

10. Карасев Д.В. Особенности возникновения прихватов под действием перепада давлений на больших глубинах// Строительство нефт. и газ.скважин на суше и на море. - 1996. - № 4 -

- С.5-7.

11. Тюменская сверхглубокая скважина, основные результаты исследований/ Горбачев В.И., Карвсева Т.В., Келлер М.Б., Карасев Д.В.// Разведка и охрвна нецр. - 1996.- № 7 - C.9-II.

12. Карасев Д.В., Оксенойд Е.Я. Особенности крепления ствола Тюменской сверхглубокой скважины // Разведка и охрана недр. - 1996. - * 7. - С. 39-40.

Сдано в печать 04.11.96 г. Формат 60x84/16. Объем 1,25 п.л. Тираж 120. Заказ 1067. Ротапринт ППГУ.