Вскрытие продуктивных песчаников в нефтяных и газовых скважинах на юге Сибирской платформы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 
 
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  
УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ «ИНСТИТУТ ЗЕМНОЙ КОРЫ  
СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК» 
 
 
 
 
 
 
 
ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЕСЧАНИКОВ 
В НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ  
НА ЮГЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ 
 
 
 
Монография 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2022 
 
1 

Рекомендовано к печати 
ученым советом Института 
земной коры СО РАН
УДК 622.24 
ББК 33.131 
В85 
Авторы: 
О. А. Брагина, А. Г. Вахромеев, С. А. Сверкунов, И. Д. Ташкевич 
Рецензенты: 
директор федерального государственного бюджетного учреждения науки  
Института земной коры Сибирского отделения РАН,  
член-корреспондент РАН, профессор РАН Д. П. Гладкочуб; 
заведующий кафедрой технологии и техники разведки месторождений  
полезных ископаемых Института горного дела, геологии и геотехнологий  
Сибирского федерального университета (г. Красноярск) доктор технических 
наук, профессор В. В. Нескоромных 
В85 
Вскрытие продуктивных песчаников в нефтяных и газовых 
скважинах на юге Сибирской платформы : монография / [Брагина О. А. 
и др.]; ИЗК СО РАН. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 
280 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-0870-7 
Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие в призабойной зоне в цикле первичного вскрытия бурением продуктивного пласта песчаников венда на месторождениях нефти и газа юга Сибирской платформы, 
предложены и апробированы составы буровых растворов и реагенты, минимизирующие воздействие на коллектор. 
Для инженеров по бурению нефтяных и газовых скважин, геологов, геофизиков. Может быть полезно студентам, магистрантам и аспирантам нефтегазовых специальностей. В работе задействовалось оборудование ЦКП 
«Геодинамика и геохронология» Института земной коры СО РАН в рамках 
гранта № 075-15-2021-682. 
УДК 622.24 
ББК 33.131 
ISBN 978-5-9729-0870-7 
” ИЗК СО РАН, 2022 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022 
2 

RUSSIAN FEDERATION MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE 
 
FEDERAL BUDGETARY STATE INSTITUTION OF SCIENCE EARTH CRUST  
«INSTITUTE OF THE EARTH
S CRUST OF THE SIBERIAN BRANCH  
OF THE RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES» 
 
 
 
 
 
 
OPENING OF PRODUCTIVE SANDSTONES  
IN OIL AND GAS WELLS IN THE SOUTH  
OF THE SIBERIAN PLATFORM 
 
 
 
Мonograph 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Moscow   Vologda 
«Infra-Ingeneria» 
2022 
3 

UDC 622.24 
Authors: 
O. A. Bragina, A. G. Vakhromeev, S. A. Sverkunov, I. D. Tashkevich 
Reviewers: 
 director of the federal state budgetary institution of science of the Institute of the 
earth
s crust of the Siberian branch of the Russian Academy of Sciences, corresponding member of the Russian Academy of Sciences, professor of the Russian 
Academy of Sciences D. P. Gladkochub;  
head of the department of technology and technique of exploration of mineral deposits of the Institute of mining, geology and geotechnologies Siberian  
federal university (Krasnoyarsk) doctor of technical sciences,  
professor V. V. Neskoromnykh 
Opening of productive sandstones in oil and gas wells in the south of the 
Siberian platform : monograph / [Bragina O. A. and others]; IEC SB RAS. - 
Moscow ; Vologda : Infra-Ingeneria, 2022. - 280 р. : il., tabl. 
ISBN 978-5-9729-0870-7 
The physicochemical processes occurring in the bottom-hole zone in the cycle 
of primary drilling of the productive formation of Vend sandstones in the oil and gas 
fields of the south of the Siberian platform are considered, the compositions of drilling fluids and reagents that minimize the impact on the reservoir are proposed and 
tested. 
The monograph is intended for engineers in drilling oil and gas wells, geologists, geophysicists. Materials monograph can be used in the training of students, 
undergraduates and graduate students on specialties «Geology of oil and gas», 
«Drilling oil and gas wells», «Complications and accidents while drilling». This 
work involved the Centre of Geodynamics and Geochronology equipment at the Institute of the Earth
s Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences 
(grant № 075-15-2021-682). 
UDC 622.24 
ISBN 978-5-9729-0870-7 
 
‹ IEC SB RAS, 2022 
‹ Infra-Ingeneria, 2022 
4 

АННОТАЦИЯ 
Вскрытие продуктивных пластов бурением и заканчивание скважин являются главными, лимитирующими стадиями во всем цикле строительства 
глубоких скважин, нацеленных на поиск, разведку и промышленную добычу 
углеводородного сырья. От их качества зависит конечный результат, эффект 
от всех произведенных затрат на строительство скважины. 
В книге представлен обзор исследований, выполненных на этапе подготовки материально-сырьевой базы углеводородного сырья на юге ЛеноТунгусской НГП, применительно к крайне сложным горно-геологическим 
условиям разведки и освоения месторождений нефти и газа региона Восточной Сибири. Исследования выполнены в лаборатории технологии вскрытия 
продуктивных отложений ВостСибНИИГГиМС, и продолженны в лаборатории геологии нефти и газа ИЗК СО РАН. 
Ключевые слова: бурение, вскрытие, заканчивание, газ, глушение, 
нефть, перфорация, продуктивный пласт, промывка, скважина. 
 
Hydrocarbon reservoir penetration and well completion are delimiting phases 
in construction of deep prospecting, exploration, and commercial wells. Quality of 
the works influences the final outcome of all expenditures for construction of a well. 
This book presents an overview of works performed at the reservoir penetration laboratory of the East Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and 
Minerals that were dedicated to solution of the above problem for specific conditions of East Siberian oil and gas fields. 
 
 
5 

 
 
Предисловие 
В монографии «Вскрытие продуктивных песчаников и заканчивание 
нефтяных и газовых скважин на месторождениях юга Сибирской платформы» 
представлены результаты многолетних лабораторных и полевых исследований 
сотрудников лаборатории «Технология вскрытия продуктивных отложений и 
закачивания нефтяных и газовых скважин» Восточно-Сибирского научноисследовательского института геологии, геофизики и минерального сырья, созданной (организованной) к. т. н. Вальтером Викторовичем Казанским и 
руководимой им на протяжении более чем 20 лет. Позже отдельные направления исследований продолжены в лаборатории геологии нефти и газа ИЗК СО 
РАН. 
В Восточной Сибири буквально в течение этого десятилетия произошло 
кардинальное обновление, перевооружение бурового направления нефтегазовой отрасли, которое коснулось как оборудования, так и технологичекских 
приемов в бурении и заканчивании. Обычным стало бурение многозабойных 
горизонтальных скважин, внедрены оборудование для бурения на депрессии, 
системы верхнего привода, роторные управляемые системы в КНБК, разработана совершенно новая линейка породоразрушающего инструмента и многие 
другие инновационные решения. Достигнуты не бывалые (до нескольких десятков метров в час) скорости горизонтального направленного бурения по 
плотным песчаникам, окремнелым доломитам в сложных коллекторах рифея и 
венда Сибирской платформы. Однако вопросы физико-химического взаимодействия буровых растворов и продуктивных пластов были и остаются 
краеугольным камнем в технологии заканчивания скважин на нефть и 
газ всех назначений. 
При составлении данного обзора использованы любезно представленные 
результаты исследований, содержащихся в диссертационных работах: ст. научного сотрудника ВостСибНИИГГиМС Низовцева Виктора Петровича; 
зав. кафедрой Ангарской технологической Академии, доцента, к. х. н. Щербина Сергея Анатольевича; доцента кафедры нефти и газа Краснодарского 
университета, к. х. н. Нисковской Марины Юрьевны, за что авторы выражают Им глубокую благодарность.  
Посвящается светлой памяти ушедших от нас Казанского Вальтера Викторовича, Богданова Вячеслава Степановича, Сукманского Олега Борисовича, 
Воробьева Валентина Николаевича, Абрамаса Лейла Абовича, принимавших 
большое участие в ниже освещенных исследованиях. 
Сегодня, оглядываясь назад, нам хотелось бы подчеркнуть тот колоссальный вклад, который внесли иркутские геологи, геофизики и буровики в 
организацию и проведение геологоразведочных работ на нефть и газ на юге Сибирской платформы. Их самоотверженным трудом открыты первые проявления 
и месторождения нефти и газа на юге, в Иркутском амфитеатре - Атовское, 
6 

Бильчирское, Парфеновское, Балыхтинское, Марковское, изучены АнгароЛенская, Непско-Ботуобинская нефтегазоносные области (НГО), и в итоге 
подготовлена к освоению значительная по территории и по ресурсам УВ часть 
Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции (НГП).  
Особо хотелось бы отметить крайне сложный разворот ГРР Ковыктинской поисково-разведочной площади, как стало ясно через много лет - на будущем уникальном газоконденсатном месторождении-гиганте. Именно Сергей 
Сергеевич Перов, Борис Леонидович Рыбьяков и Марк Миронович Мандельбаум, активно поддержав Геннадия Яковлевича Шутова в обосновании перспектив нефтегазоносности крупного Верхнеленского поднятия, вопреки мнению многих специалистов-скептиков смогли реализовать решение о проведении сейсморазведочных работ и пионерного бурения.  
Организация бурения первых скважин (1, 134 Грузновских, 270 и 281 
Ковыктинских) была выполнена под руководством начальника Криволукской 
нефтегазоразведочной экспедиции Павла Андреевича Оскорбина, главного 
инженера Геннадия Петровича Черенцова, главного геолога Александра Михайловича Панькова. Именно они вместе с большим производственным коллективом «подняли» невероятно тяжелый стартовый этап буровых работ на 
месторождении. Десятилетия геологоразведочных работ ушли на доказательство промышленной значимости и масштабности этого уникального геологического объекта.  
Большая роль в продолжении ГРР и наращивании ресурсной базы Ковыктинского месторождения по праву принадлежит Льву Анатольевичу Платонову, который в непростое время 90-х возглавил предприятие «РУСИАПетролеум» с твердым убеждением, что это месторождение обеспечит высокотехнологичным УВ сырьем промышленно развитый юг Иркутской области, 
основные предприятия - АНХК, Саянскхимласт. Будут переведены на природный газ котельные в 14 южных районах области, что кардинально улучшить экологическую обстановку в акватории оз. Байкал.  
7 

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 8 
 
ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЯ, ГОРНО-ПРОМЫСЛОВЫЕ  
ХАРАКТЕРИСТИКИ И УСЛОВИЯ ВСКРЫТИЯ БУРЕНИЕМ  
УГЛЕВОДОРОДОНАСЫЩЕННЫХ ОБЪЕКТОВ  
НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЮГА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ ...................... 12 
1.1. Геологическое строение и нефтегазоносность юга Сибирской  
платформы. Месторождения нефти и газа ............................................ 13 
1.1.1. Месторождения УВ Ангаро-Ленской ступени 
............................... 16 
1.1.2. Месторождения УВ Непско-Ботуобинской антеклизы/НГО ....... 34 
1.2. Горно-промысловые характеристики и условия вскрытия  
бурением углеводородонасыщенных объектов  
на месторождениях юга Лено-Тунгусской нефтегазоносной  
провинции ................................................................................................. 53 
1.3. Обзор современных систем промывочных жидкостей,  
предназначенных для первичного вскрытия пластов-коллекторов 
.... 54 
1.4. Буровые растворы - источники загрязнения порового  
пространства терригенных пород продуктивного пласта ................... 60 
 
ГЛАВА 2. ПЕРВИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПОДСОЛЕВЫХ  
ПРОДУКТИВНЫХ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕНДА .......................... 66 
2.1. Вскрытие песчаников с кварцевым типом цемента.............................. 71 
2.2. Вскрытие песчаников с преимущественно галитовым типом  
цементации ............................................................................................... 79 
2.3. Вскрытие глинистых песчаников в песчано-глинистом разрезе  
венд-кембрия ............................................................................................ 88 
2.4. Загустители и дисперсная фаза буровых растворов для вскрытия  
слабопроницаемых продуктивных терригенных отложений ............ 108 
 
ГЛАВА 3. ЗАКАНЧИВАНИЕ, ГЛУШЕНИЕ И КОНСЕРВАЦИЯ  
НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 
............................................................. 126 
3.1. Вторичное вскрытие продуктивных терригенных отложений 
.......... 126 
3.2. Интенсификация притока углеводородного флюида  
из пласта в скважину ............................................................................. 127 
3.2.1. Оксидантная деструкция молекул водорастворимых эфиров  
целлюлозы, внедрившихся в поры песчаника ............................. 128 
3.2.2. Технология осушки фильтрационных каналов призабойной  
зоны продуктивного пласта ........................................................... 131 
8 

3.2.3. Технология выщелачивания галита из фильтрационных  
каналов околоскважинной зоны продуктивного пласта  
(на примере песчаников верхнечонского и ярактинского  
горизонтов) ...................................................................................... 134 
3.3. Глушение и консервация нефтяных и газовых скважин 
.................... 140 
3.3.1. Жидкости глушения и консервации скважин  
на углеводородной основе ............................................................. 141 
3.3.2. Жидкости глушения и консервации скважин на водной  
основе ............................................................................................... 153 
 
ГЛАВА 4. ПЕРСПЕКТИВНО-СЕЛЕКТИВНЫЕ БУРОВЫЕ РЕАГЕНТЫ  
И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ (ПРОИЗВОДСТВА) ..................................... 168 
4.1. Пути синтеза эфиров целлюлозы 
.......................................................... 168 
4.1.1. Получеие калиевой соли крбоксиметилцеллюлозы .................... 168 
4.1.2. Получение гидроксиизопропилкарбоксиметилцеллюлозы ........ 171 
4.1.3. Полимерный загуститель буровых растворов - калиевая  
соль метилкарбоксиметилцеллюлозы .......................................... 175 
4.2. Поверхностно-активный реагент - «Смазочная добавка» 
................. 182 
4.3. Многокомпонентный минерализатор буровых растворов  
и способы его получения 
....................................................................... 187 
4.3.1. Способ получения неорганического бурового реагента  
и установка для его осуществления 
.............................................. 192 
4.3.2. Способ распылительной сушки для получения  
неорганического бурового реагента и установка  
для его осуществления ................................................................... 195 
4.3.3. Использование технической соли, получаемой из рапы  
Знаменского участка Верхнеленского месторождения  
промышленных рассолов для минерализации буровых  
растворов ......................................................................................... 197 
4.3.4. Бромистый кальций, получаемый из рапы Знаменского  
участка Верхнеленского месторождения промышленных  
рассолов - потенциальный утяжелитель буровых растворов 
.... 205 
4.3.5. Буровой раствор на основе природного рассола (рапы)  
и эфира целлюлозы ГИПКМЦ 
....................................................... 210 
4.4. Алюмодиспергированный асбест - структуро-  
и коркообразователь буровых растворов ............................................ 213 
4.4.1. Полимерный алюмокалиевый буровой раствор с малым  
содержанием механохимически диспергированной  
волокнистой твердой фазы ............................................................ 220 
4.5. Лигноцел - эффективный загуститель и коркообразователь  
буровых растворов ................................................................................. 242 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 
...................................................................................................... 252 
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................... 254 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
.................................................................. 255 
9 

ВВЕДЕНИЕ 
Современный период развития нефтегазовой промышленности характеризуется возрастанием доли трудноизвлекаемых запасов нефти и газа, причем, 
в районах со сложными горно-геологическими условиями. 
Восточная Сибирь стала регионом буровой активности благодаря открытию месторождений углеводородов на юге Сибирской платформы. В первую 
очередь, это касается уникального Ковыктинского газоконденсатного месторождения (ГКМ) в Иркутской области с запасами газа 2,5 трлн м3 и конденсата 
80 млн т, группы нефтегазовых месторождений Непско-Ботуобинской НГО, а 
также Юрубчено-Тохомской зоны (ЮТЗ) в Эвенкии, где из разведочных, а 
позже из эксплуатационных скважин получены нефтяные фонтаны мощностью до 500 т/сутки. На начало 21 века на долю двух НГО - НепскоБотуобинской и Ангаро-Ленской приходилось более 60  открытых месторождений нефти и газа Лено-Тунгусской НГП [Дробот и др., 2004]. К 2020 
только в Иркутской области разведано, и поставлено на баланс 42 месторождения нефти, газа и газового конденсата (рис. 1). По Эдеру, (2015) «Повышение надежности сырьевой базы возможно только путем увеличения объема 
геологоразведочных работ, прежде всего глубокого бурения». 
Отличительными особенностями продуктивных залежей в Восточной 
Сибири [Лопатин, 2000] являются: 
 низкая буримость пород, обусловленная литификацией, их геологическим возрастом (рифей, венд и кембрий, ордовик, силур), а также 
наличие в разрезе траппов, представленных крепкими долеритами, и 
многолетнемерзлых пород; 
 повышенная заглинизованность разрезов - детальный микроскопический анализ шлифов кернового материала парфеновского горизонта 
Шамановского, Братского, Ковыктинского месторождений свидетельствует о том, что парфеновские песчаники в соответствии существующей классификацией, относятся к III типу продуктивных отложений, 
то есть к глинисто-песчаниковым коллекторам; 
 присутствие в разрезе галогенно-карбонатного комплекса, толщина которого превышает 60  глубины скважины; 
 наличие пластовых вод, насыщенных солями щелочноземельных металлов, в основном, хлоридами кальция);  
 умеренно повышенные температуры продуктивных пластов (до 5070 ƒС). 
Эффективность и безаварийность буровых работ в осложненных условиях 
определяется выбором и организацией соответствующей технологии вскрытия 
10