Чрезвычайные ситуации и экологическая безопасность в нефтегазовом комплексе

2.2.1. Открытое фонтанирование скважин

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

 

     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]

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].