10 мая 2012 года в матче последнего тура сезона 2011/12 состоялся дебют футболиста в Премьер-лиге. Ченбай вышел на поле на 90+1 минуте матча против «Металлиста», заменив Павла Ребенка. Одновременно с Ченбаем за «Ворсклу» дебютировал и Игорь Пердута. На пресс-конференции после матча Николай Павлов заявил «Жалею только, что Пердуту и Ченбая поздно выпустил, так бы могли и победить.». В следующем сезоне после смены тренера Ченбай ещё дважды выходил на замены в матче Премьер лиги. После перехода тренера «Ворсклы» Сергея Свистуна в «Кремень», с ним из молодёжного состава полтавчан в Кременчуг перебрались Бурдейный, Вовкодав, Курелех, Бацула, Ченбай и Кунев. В этой команде Сергей Ченбай в сезоне 2013/14 сыграл 19 игр, забил 2 гола.