Этапы освоения шельфовых месторождений

1. За последние десятилетия в промышленно развитых странах мира интерес к проблеме освоения нефтегазовых ресурсов морей и океанов значительно возрос. Это связано, во-первых, с интенсивным ростом потребления топливно-энергетического сырья во всех сфе­рах промышленности и сельского хозяйства, во-вторых, со значи­тельным истощением ресурсов нефти и газа в большинстве нефте­газоносных районов, где исчерпаны возможности дальнейшего за­метного прироста запасов промышленных категорий на суше.

Общая поверхность Мирового океана составляет 71 % от по­верхности Земли, из них 7 % приходится на континентальный шельф, который таит в себе определенный потенциальный запас нефти и газа.

Континентальный шельф, или материковая отмель, в геологиче­ском и топографическом отношении представляет собой продол­жение суши в сторону моря. Это зона вокруг континента от уровня малой воды до глубины, на которой резко меняется уклон дна. То место, где это происходит, называется кромкой континентального шельфа. Обычно кромку условно располагают на глубине 200 м, но известны случаи, когда резкое увеличение уклона происходит на глубине более 400 м или менее 130 м. В тех случаях, когда зона ниже уровня малой воды крайне нерегулярна и в ней встречаются глубины, намного превышающие типичные для континентального шельфа, применяют термин «бордерленд».

Рис.1.1. Профиль континентального шельфа.

На рис.1.1. представлен профиль континентального шельфа. За береговой линией 2 следует континентальный шельф 5, за кром­кой 4 которого начинается континентальный склон 5, спускаю­щийся в глубь моря. Континентальный склон начинается в среднем от глубины С = 120 м и продолжается до глубины С = 200—3000 м. Средняя крутизна континентального склона составляет 5°, макси­мальная — 30° (у восточного побережья о. Шри Ланка). За под­ножием 6 склона находится область отложения осадочных пород, так называемый континентальный подъем 7, уклон которого мень­ше, чем у континентального склона. За континентальным подъе­мом начинается глубоководная равнинная часть 8 моря.

По данным американских океанографов, ширина континенталь­ного шельфа находится в пределах от 0 до 150 км. В среднем же его ширина составляет около 80 км.

Изучение показало, что глубина кромки шельфа, усредненная по всему земному шару, составляет примерно 120 м, средний уклон континентального шельфа – 1,5-2 м на 1 км.

Существует следующая теория о генезисе континентального шельфа. Примерно 18 – 20 тыс.лет назад на материковых ледниках было заключено такое количество воды, что уровень моря был значительно ниже современного. В те времена континентальный шельф был частью суши. В результате таяния льда шельф погрузился под воду.

Одно время шельфы считали террасами, образо­ванными в результате волновой эрозии. Позднее их стали рассмат­ривать как продукт отложения осадочных пород. Однако данные грунтовых исследований не согласуются полностью ни с одной из этих теорий. Возможно, что одни районы шельфа образовались в результате эрозии, а другие — благодаря отложению осадочных по­род. Возможно также, что объяснение одновременно кроется в эрозии, и в осадконакоплении.

Научный и практический интерес к континентальному шельфу за последние десятилетия значительно возрос, и это связано с его разнообразными природными ресурсами.

Результаты поисково-разведочных работ на нефть и газ в при­брежных районах Мирового океана и на континентальном шельфе, проводившиеся в последние годы во многих странах мира, под­тверждают эти предположения.

К началу 80-х годов поиски нефти и газа в районах конти­нентального шельфа проводили более 100 из 120 стран, имеющих выход к морю, причем около 50 стран уже разрабатывали нефтя­ные и газовые месторождения. Доля добычи нефти из морских месторождений во всем мире составила 21 %, или 631 млн. т, и более 15 %, или 300 млрд. , газа.

За все время эксплуатации морских месторождений на начало 1982 г. добыто порядка 10 млрд. т нефти и 3,5 трлн. газа.

Наиболее крупными районами морской добычи нефти и газа являются Мексиканский залив, оз. Маракайбо (Венесуэла), Се­верное море и Персидский залив, на долю которых приходится 75 % добычи нефти и 85 % добычи газа.

В настоящее время общее число морских добывающих скважин во всем мире превышает 100 тыс., и нефть добывается при глубине моря до 300 м. Разведочным бурением охвачены глубины моря от 1200 м — в Мексиканском заливе и до 1615 м — на о. Ньюфаунд­ленд (побережье Канады).

Глубокое поисково-разведочное бурение в акваториях ведется с искусственных островов на мелководье, самоподъемными плаву­чими буровыми установками (ПБУ) при глубинах моря до 100 м, полупогружными плавучими буровыми установками (ППБУ) при глубинах моря до 300—600 мне плавучих буровых судов на больших глубинах.

Таким образом, в настоящее время за рубежом основными районами морского бурения продолжают оставаться Северное море, Азиатская часть шельфовой зоны Тихого океана и Мекси­канский залив (США).

Как показывает опыт освоения нефтегазовых ресурсов шельфов морей и океанов, несмотря на большие капитальные вложения, добыча углеводородного сырья из морских месторождений дает значительную выгоду. Прибыли от продажи нефти и газа, добытых на шельфе, перекрывают расходы в 4 раза. Затраты на поисково-разведочные работы в акваториях составляют от 10 до 20 % от общих затрат на освоение морских месторождений.

Общие капитальные вложения в разработку морских место­рождений нефти и газа зависят от климатических условий, глубины моря и отдаленности месторождений от береговых баз обслужи­вания, от извлекаемых запасов месторождения, дебитов скважин и, наконец, от научно-технического прогресса в области автома­тизации всего процесса бурения, обустройства морских промыслов, добычи, промыслового сбора, подготовки и транспортировки нефти и газа в морских условиях.

В США, например, капитальные вложения в разработку нефтя­ных и газовых месторождений изменяются в зависимости от запа­сов от 30 млн. долл. при запасах 2 млн. т до 2 млрд. долл. при запасах 300 млн. т.

Важным показателем эффективности капитальных вложений в освоение нефтяных и газовых месторождений служат удельные за­траты на единицу продукции. Наиболее крупные месторождения требуют меньше удельных затрат на их разработку, чем место­рождения, находящиеся в аналогичных условиях, но с меньшими запасами. Так, например, при разработке мелких морских место­рождений за рубежом с запасами 2—5 млн. т нефти (или 2— 5 млрд. м³ газа) удельные затраты составляют 180—340 долл. на 1 т добытой нефти и 150—300 долл. на 1000 м³ газа. Удельные за­траты на разработку средних месторождений с запасами 5— 50 млн. т нефти или 5—50 млрд. газа оказались в пределах от 84 до 140 долл. на 1 т добытой нефти и от 43 до 84 долл. на 1000 м3 газа. Для крупных морских месторождений нефти и газа с запасами более 50 млн. т нефти или 50 млрд. м3 газа удельные затраты на их разработку составляют соответственно 60—115 долл. на 1 т нефти и 20—30 долл. на 1000 газа.

При разработке морских месторождений значительная часть капитальных вложений направляется в сооружение и установку платформ, в эксплуатационное оборудование и строительство тру­бопроводов, которые для средних нефтяных месторождений состав­ляют 60—80 %. Поэтому на удельные затраты при разработке мор­ских месторождений существенно влияет глубина моря. Так, например, при глубинах моря 120 м в Бразилии они составляют 100 долл. на 1 т добытой нефти, тогда как на оз. Маракайбо в Венесуэле при глубинах воды 5 м — 6 долл.

В Северном море удельные затраты на 1 т добытой нефти составляют 48 долл. при глубинах моря 80 м и 60—80 долл. при глубинах свыше 100 м, в то время как в Персидском заливе, вследствие больших дебитов скважин, удельные затраты на раз­работку нефтяных месторождений при глубинах моря 90 м состав­ляют всего 16 долл./т.

В Мексиканском заливе удельные затраты из месторождений на глубинах моря 50 м оказались равными 20 долл.

Перспективное направление освоения нефтегазовых ресурсов, находящихся на больших глубинах, — создание и широкое внед­рение подводных систем эксплуатации морских месторождений. Этой проблемой занимаются ведущие научно-исследовательские и проектные институты развитых стран.

В Северном море подводное обустройство скважин осуществля­ется с 1971 г. при глубинах моря 70—75 м, вначале на место­рождении Экофиск, а затем на месторождении Арджилл.

Анализ эффективности разработки морских месторождений за рубежом показал, что чистый доход, получаемый за весь период разработки средних месторождений (с запасами более 20 млн. т нефти или свыше 50 млрд. газа), составляет более 1 млрд. долл.

Экономический эффект от разработки морских месторождений в США и Мексике составил до 10 долл. на каждый затраченный доллар. С увеличением цен на нефть соответственно повыша­ется экономическая эффективность разработки морских место­рождений.

Эксплуатация морских месторождений считается рентабельной при минимальных извлекаемых запасах нефти в 2,3 млн. т и 6,2 млрд. газа в Мексиканском заливе; 7,9 млн. т нефти и 15,9 млрд. в заливе Кука; 18,5 млн. т нефти и 45,3 млрд. газа в море Бофорта.

Срок окупаемости капитальных вложений в подготовку и освое­ние крупных месторождений нефти и газа (с запасами более 50 млн.т.) составляет до одного года, а в арктических усло­виях этот срок увеличивается до 10—20 лет.

Опыт разработки месторождений нефти и газа Каспийского моря также показывает экономическую целесообразность этих работ.

При освоении любых богатств моря человеку приходится созда­вать специальные технические технологические средства с учетом особенностей их освоения.

Многолетняя практика разработки морских нефтегазовых место­рождений как у нас в стране, так и за рубежом показывает, что для эффективного использования их запасов применяемые на суше традиционные методы разработки и эксплуатации не всегда при­емлемы.

Опыт разработки нефтяных и газовых месторождений Каспий­ского моря, накопленный азербайджанскими нефтяниками в тесном содружестве с работниками других отраслей промышленности страны, позволяет раскрыть и показать характерные технические и технологические особенности добычи нефти и газа на море, ра­циональные методы их интенсификации, а также основные факто­ры, способствующие увеличению нефтеотдачи пластов.

К особенностям освоения морских нефтегазовых месторожде­ний можно отнести следующие.

I. Создание, с учетом суровых морских гидрометеорологических условий, специальных гидротехнических сооружений новых плавучих технических средств (плавучих крановомонтажных судов, судов обслуживания, трубоукладочных барж и других специальных судов) для геофизических, геологопоисковых работ и строительства нефтепромысловых объектов на море и их обслуживания в процессе обустройства, бурения, эксплуатации и ремонта скважин,а также при сборе и транспорте их продукции.

II. Бурение наклонно-направленного куста скважин с индивидуальных стационарных платформ, с приэстакадных площадок, на искусственно создаваемых островках, с самоподъемных и полупогружных плавучих установок и других сооружений как над водой, так и под водой.

III.Решение дополнительных технических, технологических и
экономических задач при проектировании разработки нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений. К ним относятся:

1. Широкое применение аналитических методов для более пол­ного изучения особенностей нефтепромысловых процессов. Для управления процессами морской нефтегазодобычи недостаточно сведений только о конкретной точке залежи, важно знать инте­гральные параметры, характеризующие пласт в целом. Имитацион­ные модели наиболее адекватно отражают реальный объект. Уста­новлено, что при моделировании можно пользоваться выборочным методом, позволяющим определять интегральные параметры по достаточно малой выборочной совокупности данных.

Использование этого и других математических методов, а также различных методов диагностирования с привлечением ЭВМ стано­вится насущной необходимостью, так как с их помощью можно успешно решить вопросы проектирования и управления процессами рациональной и эффективной разработки морских месторождений нефти и газа.

2. Выбор при проектировании наиболее рациональной для дан­ного месторождения или залежи сетки скважин, которая должна иметь такую плотность, чтобы не требовалось ее уплотнения, так как оно в морских условиях связано с чрезвычайно большими трудностями из-за уже существующей системы обустройства ме­сторождения и сети подводных коммуникаций, когда размещение новых гидротехнических сооружений для бурения дополнительных скважин может оказаться невозможным.

3. Выбор рациональных конструкций и числа стационарных платформ, приэстакадных площадок, плавучих эксплуатационных палуб и других сооружений для размещения на них оптимального числа скважин (в зависимости от глубины залегания пластов, сроков проводки скважин, расстояния между их устьями, их дебитов, ожидаемых при имеющихся устьевых давлениях, и т. д.).

4. Использование прогрессивных методов интенсификации до­бычи нефти и газа для повышения нефтегазоотдачи пластов, не допуская при этом отставания методов воздействия на пласт от темпов добычи, — основной принцип.

5. Применение методов интенсификации для увеличения охвата пласта как по площади, так и по его толщине (на многопласто­вых месторождениях).

Для рационального решения технико-экономических задач раз­работки нефтегазовых месторождений и в интересах форсирования их эксплуатации необходимо широко применять методы совместной раздельной эксплуатации многопластовых залежей.

Это ускорит темпы разработки многопластовых месторождений и сократит число добывающих скважин.

6. Форсирование строительства скважин созданием надежной техники и прогрессивной технологии для бурения наклонно-на­правленных прицельных скважин с необходимым отклонением от вертикали и обеспечением автономности работы буровых бригад (чтобы их работа не зависела от гидрометеорологических условий моря) в стесненных условиях платформ, приэстакадных и других площадок, что позволяет за короткий срок завершить разбуривание всех запроектированных скважин и только после этого при­ступить к их освоению, исключая необходимость в одновременном бурении и эксплуатации скважин.

7. Соответствие долговечности и надежности гидротехнических и других сооружений срокам разработки нефтяных и газовых месторождений, т. е. периоду максимального извлечения нефти из залежи и всего месторождения в целом.

IV. Создание специализированных береговых баз для изготовления гидротехнических сооружений, технологических комплексов в модульном исполнении, плавучих средств и других объектов для бурения, добычи нефти и газа, строительства и обслуживания комплекса морского нефтепромыслового производства.

V. Создание новейших, более усовершенствованных технических средств для освоения, эксплуатации и ремонта скважин в морских условиях.

VI. Решение вопросов одновременного бурения, эксплуатации и ремонта скважин при малых расстояниях между их устьями, когда это связано с длительным сроком их строительства.

VII. Создание малогабаритного, высокой мощности, надежного в работе блочного автоматизированного оборудования в модульном исполнении для ускорения строительства объектов бурения, экс­плуатации и ремонта скважин и обустройства платформ для сбора, транспорта добываемой продукции в морских условиях.

VIII. Решение научно-исследовательских, конструкторских задач по созданию новой, совершенно отличной от традиционных технологии и техники для бурения, эксплуатации и ремонта скважин с подводным расположением устья и обслуживания этих объектов как под водой, так и на специальных плавучих средствах.

IX. Разработка техники и технологии освоения шельфов морей и океанов в особо суровых гидрометеорологических условиях, когда необходимо создавать весьма дорогостоящие сооружения для бурения, обустройства, добычи нефти и газа, транспортировки продукции в условиях дрейфующих льдов, айсбергов, частых ураганных
ветров, сильных донных течений и т. д.

X. Создание специальных технических средств и технологических процессов, а также плавучих установок и физико-химических веществ, обеспечивающих охрану морской среды, а также воздушного бассейна при проведении геологопоисковых, геофизических и буровых работ, эксплуатации и ремонте скважин, сборе и транспортировке их продукции и обслуживании многогранного нефтепромыслового хозяйства разрабатываемых морских нефтегазовых месторождений.

XI. Решение комплекса задач по созданию технических средств и принятию специальных мер по охране труда персонала, что диктуется необходимостью безопасного проведения работ на ограниченной площади при повышенных шуме, вибрации, влажности и других вредных условиях, когда создание культурно-бытовых и caнитарных мер по охране здоровья морских нефтегазодобытчиков особенно важно.

XII. Специальная физическая и психологическая подготовка ра­бочего и инженерно-технического персонала к работе в морских условиях. Обучение морских нефтегазодобытчиков безопасным ме­тодам проведения работ при освоении подводных месторождений. При этом особое внимание должно уделяться подготовке водола­зов и акванавтов, так как от их профессиональной подготовки во многом зависит ускоренное и безопасное проведение работ по ос­воению больших морских глубин и бесперебойное обслуживание процессов морской нефтегазодобычи.

XIII. Создание гидрометеорологической службы и пунктов на­блюдения по прогнозированию и своевременному обеспечению тре­буемой для морских нефтяников краткосрочной и долгосрочной ин­формации об обстановке погоды для принятия мер безопасности.

XIV. Обеспечение команд пожарной безопасности и службы по предупреждению и ликвидации газовых и нефтяных фонтанов спе­циальной техникой для проведения работ по локализации и ликви­дации фонтанов и пожаров в морских условиях.

Учет этих особенностей и соблюдение предъявляемых требова­ний к рациональной разработке нефтегазовых месторождений.

2. В практике строительства нефтяных и газовых скважин в море геологораз­ведочное бурение производят с плавучих буровых средств (ПБС):

-буровых судов;

-буровых барж;

-плавучих установок самоподъемного, полупогружного и погружного типов.

Один из основных факторов, влияющих на выбор типа буровых плавсредств (ПБС), - глубина моря на месте бурения.

ПБС прежде всего классифицируют по способу их установки над скважи­ной в процессе бурения, выделяя их в две основные группы (классы):

1. Опирающиеся при бурении на морское дно:

-плавучие буровые установки погружного типа (ПБУ - погружные буровые установки).

-плавучие буровые установки самоподъемного типа (СПБУ);

2. Производящие бурение в плавучем состоянии:

-полупогружные буровые установки (ППБУ);

-буровые суда (БС).

Погружные буровые установки (ПБУ) применяют в работе на мелководье. В результате заполнения водой нижних водоизмещающих корпусов либо ста­билизирующих колонн они устанавливаются на морское дно. Рабочая платфор­ма как в процессе бурения, так и при транспортировке находится над поверх­ностью воды.

Самоподъемные плавучие буровые установки (СПБУ) применяют пре­имущественно в разведочном бурении на морских нефтяных и газовых место­рождениях в акваториях с глубинами вод 30-120 м и более. СПБУ имеют большие корпуса, запас плавучести которых обеспечивает буксировку установ­ки к месту работы с необходимыми технологическим оборудованием, инстру­ментом и материалом. Опоры при буксировке подняты, а на точке бурения опо­ры опускаются на дно и залавливаются в грунт, а корпус поднимается по этим опорам на требуемую расчетную высоту над уровнем моря.

Полупогружные буровые установки (ППБУ) и буровые суда (БС) в рабо­чем состоянии находятся на плаву и удерживаются с помощью якорных систем или системы динамической стабилизации.

ППБУ используют для геологоразведочных работ на глубинах акваторий с глубин 90-100 м до 200-300 м с якорной системой удержания над устьем бу­рящейся скважины и свыше 200-300 м с динамической системой стабилизаиии (позииирования).

Буровые суда (БС) благодаря их более высокой маневренности и скорости перемещения, большей автономности по сравнению с ППБУ в основном при­меняются для бурения поисковых и разведочных скважин в отдаленных рай­онах при глубинах моря до 1500 м и более. Большие запасы (до 100 дней рабо­ты) обеспечивают бурение нескольких скважин, а большая скорость передви­жения (до 24 км/час) - быструю их перебазировку с законченной бурением скважины на новую точку. Недостатком БС, по сравнению с ППБУ, является их относительно большее ограничение в работе в зависимости от волнения моря. Так, вертикальная качка БС при бурении допускается до 3,6 м, а ППБУ - до 5 м. так как ППБУ обладает большей остойчивостью (за счет погружения нижних понтонов до 30 м и более) по сравнению с БС, то вертикальная качка ППБУ со­ставляет 20-30% высоты волн. Таким образом, бурение скважин ППБУ практи­чески осуществляют при значительно большем волнении моря, чем при буре­нии с БС. Недостаток ППБУ - малая скорость передвижения с законченной бу­рением скважины на новую точку.

Эффективность бурения скважин на море зависит от множества естественных, технических и технологических факторов, в том числе от типа используемого морского бурового основания (рис. 1.2). На выбор рационального типа, конструкции и параметров морского бурового основания так же влияет множество факторов: назначение, глубина по воде и породам, конструкция, начальный и конечный диаметры скважины, гидрологическая и метеорологическая характеристики работ, свойства пород, способ бурения, мощностные и массовые характеристики располагаемых на основании буровых механизмов, оборудования и инструмента.

Основные гидрологические и метеорологические характеристики шельфа, влияющие на выбор рационального типа бурового основания, следующие: глубина моря в районе бурения, степень его волнения, сила ветра, ледовый режим и видимость.

Максимальная глубина шельфа большинства морских акваторий составляет 100-200 м, но на некоторых акваториях она достигает 300 м и более. До настоящего времени основным объектом геологического исследования шельфов являются участки в прибрежных районах с глубиной акваторий до50 м и редко 100 м. Это объясняется меньшей стоимостью разведки и разработки месторождений на меньших глубинах и достаточно большой площадью шельфа с глубинами до 50 м. Подтверждением мелководности больших площадей шельфов являются соответствующие данные по морям, омывающим берега России [19]: глубина Азовского моря не превышает 15 м; средняя глубина северной части Каспийского моря (площадь 34360 квадратные мили) составляет 6 м, наибольшая – 22 м; преобладающие глубины Чукотского моря 40 – 50 м, 9% площади с глубинами 25 – 100 м; 45% площади моря Лаптевых с глубинами 10 -50 м, 64% - с глубинами до 100 м; в западной и центральной частях Восточно-Сибирского моря преобладают глубины 10–20 м, в восточной 30 - 40 м, средняя глубина моря 54 м; преобладающие глубины Карского моря 30 – 100 м, глубины прибрежной отмели до 50 м; преобладающие глубины Балтийского моря 40 – 100 м, в заливах – менее40 м; средняя глубина Белого моря 67 м, в заливах- до 50 м; преобладающие глубины Баренцева моря 100-300 м, в Юго-Восточной части 50-100 м; глубины Печорской губы (длина около 100 км, ширина 40-120 км) не превышают 6 м.

Основная зона шельфа, разведываемая геологами, состав­ляет полосу шириной от сотен метров до 25 км.

Приливы-отливы

Сплошным забоем (без отбора керна)

Эксплуатационные

Инженерно-геологические

Структурно-картировочные

Разведочные

Удаленность от мест укрытия

Глубина воды

Ледовый режим

Очертания берегов

Топография дна

Почва дна

Температурный режим

Сгоны-нагоны

Прочие

Комбинированные

Гидромеханический

Ударный

Вращательный

Осадки

Метели

Туманы

Течения

Ветер

Волнения

Морфологические особенности продуктивных отложений

Физико-механические свойства пород

Технические

Геологическое строение

С выносом породы потоком воды в виде пульпы

С поинтервальным опробованием

Рис. 1.2. Факторы, влияющие на эффектность бурения скважин на море

Удаленность точек заложения скважин от берега при бурении с ледового припая зависит от ширины припайной полосы и для аркти­ческих морей достигает 5 км.

Балтийское, Баренцево, Охотское моря и Татарский про­лив не имеют условий для быстрого укрытия плавсредств в случае шторма из-за отсутствия закрытых и полузакрытых бухт. Здесь для бурения эффективнее применять автономные ПБУ, так как при использовании неавтономных установок трудно обеспечить безопасность персонала и сохранность установки в штормовых условиях. Большую опасность пред­ставляет работа у крутых обрывистых и каменистых бере­гов, не имеющих достаточно широкой зоны пляжа. В таких местах при срыве неавтономной ПБУ с якорей ее гибель практически неизбежна.

В районах шельфа арктических морей почти нет обустро­енных причалов, баз и портов, поэтому вопросам жизнеобе­спечения буровых установок и обслуживающих их кораблей (ремонт, заправка, укрытие на время шторма) здесь необхо­димо придавать особое значение. Во всех отношениях луч­шие условия имеются в Японском и внутренних морях Рос­сии. При бурении в удаленных от возможных мест укрытий районах должна быть хорошо налажена служба оповещения прогноза погоды, а применяемые для бурения плавсредства должны обладать достаточной автономностью, остойчивостью и мореходностью.

Горно-геологические условия характеризуются в основном мощностью и физико-механическими свойствами горных пород, пересекаемых скважиной. Отложения шельфа обычно представлены рыхлыми породами с включением валунов. Ос­новными составляющими донных отложений являются илы, пески, глины и галька. В различных соотношениях могут об­разовываться отложения песчано-галечные, суглинки, супеси, песчано-илистые и т.д. Для шельфа дальневосточных морей породы донных отложений представлены следующими вида­ми, %: илы — 8, пески — 40, глины — 18, галька — 16, про­чие — 18. Валуны встречаются в пределах 4 —6 % в разрезе пробуренных скважин и 10—12 % скважин от общего их ко­личества .

Мощность рыхлых отложений редко превышает 50 м и изменяется от 2 до 100 м. Мощность прослоек тех или иных пород колеблется от нескольких сантиметров до десятков метров, а интервалы их проявления по глубине не подчиня­ются никакой закономерности, за исключением илов, кото­рые находятся в большинстве случаев на поверхности дна, достигая в "спокойных" закрытых бухтах 45 м.

Породы донных отложений, за исключением глин, несвяз­ные и легко разрушаются при бурении (II —IV категорий по буримости). Стенки скважин крайне неустойчивы и без крепления после их обнажения обрушиваются. Нередко из-за значительной обводненности пород образуются плывуны. Подъем керна с таких горизонтов затруднен, а их бурение возможно преимущественно с опережением забоя скважины обсадными трубами.

Под рыхлыми отложениями залегает кора выветривания коренных пород с включением остроугольных кусков грани­тов, диоритов, базальтов и других скальных пород (до XII категории по буримости).

Рациональным является такой способ бурения скважины, который обеспечивает достаточно качественное выполнение поставленной задачи при минимальных трудовых и матери­альных затратах. Выбор такого способа бурения базируется на сравнительной оценке его эффективности, определяемой многими факторами, каждый из которых в зависимости от геолого-методических требований, назначения и условий бу­рения может иметь решающее значение.

Б.М. Ребрик рекомендует рассматривать эффективность способа бурения как комплексное понятие и объединять факторы в группы, отражающие существенную сторону про­цесса бурения скважины или характеризующие предназна­ченные для этой цели технические средства. В частности, он предлагает эффективность способа бурения инженерно-геологических скважин определять по трем группам факто­ров: инженерно-геологическим, техническим и экономичес­ким.

Принципиально указанная группировка приемлема и для бурения скважин других назначений. При выборе рациональ­ного способа бурения оценивать его следует прежде всего и главным образом по фактору, отражающему целевое назна­чение скважины. При выявлении двух и более способов бу­рения, обеспечивающих пусть даже различное, но достаточ­ное качество выполнения поставленной задачи, следует про­должить их оценку по другим факторам. Если сравниваемые способы не обеспечивают качественного решения геологиче­ской или технической задачи, ради которой осуществляется бурение, то оценивать их, например, по производительности и экономической эффективности не имеет практического смысла.

Факторы, влияющие на процесс и эффективность бурения на море, специфические. Они ограничивают или вовсе исключают возможность применения некоторых спо­собов и технических средств, признанных эффективными для бурения скважин того же назначения на суше. Исходя из этого эффективность способов бурения разведочных сква­жин на море предложено оценивать по четырем показателям: геологической информативности, эксплуатационно-техноло­гическим возможностям, технической эффективности, эко­номической эффективности.

Геологическая информативность определяется конкретны­ми задачами бурения разведочных скважин. При разведке месторождений полезных ископаемых геологическую ин­формативность способов бурения оценивают по качеству от­бираемого керна. Керн должен обеспечивать получение гео­логического разреза и фактических параметров месторожде­ния: литологического и гранулометрического состава разбу­риваемых отложений, их обводненности, границ продуктив­ного пласта, крупности находящегося в нем металла (при разведке россыпей), содержания полезного компонента, со­держания тонкодисперсного материала и глинистых прима­зок (при разведке стройматериалов) и т.п. Для точного опре­деления этих параметров необходимо предотвратить обога­щение или обеднение отбираемых проб керна по каждому интервалу опробования.

Эксплуатационно-технологические воз­можности способа бурения определяются качеством выпол­нения поставленной задачи, его технической и экономичес­кой эффективностью.

Критериями оценки технической эффективности являют­ся: мгновенная, средняя, рейсовая, техническая, парковая, цикловая скорости бурения; производительность за смену, сезон; время выполнения отдельных операций, проходки всей скважины или отдельного ее интервала; износ обору­дования, обсадных труб и инструмента; универсальность; металлоемкость; энергоемкость; мощность; транспортабель­ность бурового оборудования и др.

Все виды скоростей и производительность бурения опре­деляются затратами времени на выполнение того или иного процесса или операции. При выборе способа бурения для условий моря фактор времени является одним из важнейших критериев. Используя высокоскоростные способы и техно­логии бурения, многие из разведочных скважин можно на­чать и закончить бурить в периоды хорошей погоды и в те­чение светлого времени дня. Это позволит избежать аварий­ных ситуаций, возникающих в случае консервации недобу-ренной скважины из-за наступления ночи, шторма и т.п.

Критерии экономической