Аварийный фонтан - это неконтролируемое поступление нефти, газа и воды на поверхность по стволу скважины, препятствующее проведению бурения и связанное с разрушением элементов оборудования и конструкции скважины. Зачастую аварийные фонтаны осложняются взрывами, пожарами, грифонами и т.д. В зависимости от геолого-технических и организационных условий степень сложности аварийных фонтанов бывает различной. Это, в свою очередь, должно стать важнейшим фактором при выборе вариантов минимизации рисков, в частности - страхования. Так, в работе [21] приводятся следующие рекомендованные оценки частот фонтанирования (табл.2.4).
Таблица 2.4
Рекомендуемые к использованию частоты возникновения аварий на эксплуатационных скважинах
Вид аварии | Частота, 1/скв |
Аварии | 1,2·10 |
Аварии с фонтанированием | 0,8·10 |
Аварии с длительным фонтанированием и разрушением надземного оборудования аварийной скважины | 4,0·10 |
Аварии с длительным фонтанированием и разрушением надземного оборудования соседних с аварийной скважин | 3,7·10 |
Результаты расчета вероятностей и мер риска без учета экологического риска при эксплуатации скважины представлены в таблице 2.5.
Таблица 2.5
Определение вероятностей и мер риска без учета экологического ущерба по видам аварий [21]
Вид аварии | Вероятность,% | Мера риска, млн руб | Ожидаемый ущерб, млн.руб. |
Аварии | 0,1200 | 13,6000 | 0,0163 |
Аварии с фонтанированием | 0,8000 | 18,8719 | 0,1510 |
Аварии с длительным фонтанированием и разрушением надземного оборудования аварийной скважины | 0,0004 | 26,8719 | 0,0001 |
Аварии с длительным фонтанированием и разрушением надземного оборудования соседних с аварийной скважин | 0,0004 | 34,8719 | 0,0001 |
Итого | 0,9208 | 0,1675 |
Аварийные фонтаны могут возникать и действительно имеют место на всех этапах строительства и эксплуатации скважин. Ликвидация их может продолжаться и продолжается на практике от нескольких часов до нескольких лет. Фактор времени при этом носит скорее экономический и технический, а не принципиальный характер при оценке существа произошедшей аварии. Аварийное фонтанирование скважин всегда приводит к временному или постоянному прекращению основного технологического процесса в скважине (бурения или добычи нефти и газа).
Грифон - это неконтролируемое поступление нефти, газа и воды на поверхность по естественным и искусственным каналам, происходящее в результате нарушения естественной герметичности стволов скважин при бурении и эксплуатации. Грифоны опасны своей неожиданностью как по времени, так и по месту появления, трудностью определения причин возникновения и источников питания.
В подавляющем большинстве случаев источником грифонообразований служат аварийно-фонтанирующие или ранее фонтанировавшие скважины, а также скважины, пришедшие в процессе эксплуатации в негодность. Однако возможны и межскважинные грифонопроявления.
Геолого-технологические причины возникновения аварийного фонтанирования скважин. Основной причиной аварийного фонтанирования при бурении скважин является внезапное или постепенное снижение противодавления на продуктивный пласт, создаваемого весом столба промывочной жидкости в скважине.
Такая обстановка при бурении скважин может сложиться в результате:
- внезапного вскрытия скважиной газонефтесодержащего пласта с АВПД, т.е. больше нормального гидростатического давления;
- производства буровых работ с промывкой забоя жидкостью, плотность которой не обеспечивает необходимого противодавления на пласты;
- падения уровня жидкости в скважине из-за несвоевременного заполнения ее при подъеме бурильного инструмента или поглощения промывочной жидкости хорошо проницаемым пластом, кавернами и трещиноватыми породами;
- резкого снижения давления на пласт из-за быстрого подъема бурильного инструмента из скважины (поршневой эффект);
- снижения плотности промывочной жидкости в связи с насыщением ее пластовой нефтью или газом (аналогичное явление может иметь место при постановке нефтяных ванн в скважинах с целью освобождения прихваченного бурильного инструмента).
Начавшееся в таких условиях нефтегазопроявление переходит в аварийное фонтанирование, если:
- отсутствует или неисправно противовыбросовое оборудование на устье скважины;
- неправильно используется противовыбросовое оборудование, что приводит к разрушению его герметизирующих элементов;
- нарушена герметичность обсадной колонны и цементного кольца за ней, что приводит к выбросу нефти и газа по затрубному пространству.
Более 70% фонтанов происходит из-за нарушения технологического режима бурения и неправильной установки и эксплуатации превенторов. Классификация аварийных фонтанов детально изложена в работе [37].