Лекция 2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСЛОЖНЕНИЯ. ВИДЫ ОСЛОЖНЕНИЙ

В БУРЕНИИ

Цикл строительства скважин не редко сдерживается непредвиденными обстоятельствами, которые приостанавливают процесс бурения или выполнения других работ в скважине. Это так называемые осложнения.

К осложнениям в процессе строительства скважины относятся: поглощение бурового и тампонажного растворов; водо-, нефте- и газопроявления через устье скважины и за его пределами (грифоны), обвалы стенок скважины.

При бурении ствола скважины теряет устойчивость в результате изменения напряженного состояния пород, которое может зависеть от геологических факторов и технологии проводки скважины.

Геологические факторы, способствующие обвало образованию, - большие углы падения пластов, трещиноватость и перемятость пород, литологический состав, структура и механические свойства пород и др. Наибольшее число обвалов происходит в глинистых породах вследствие их способности быстро набухать под действием фильтрата промывочной жидкости или разрушаются под действием расклинивающего и смазывающего действия фильтрата. Первое характерно для пластичных гидрофильных глин, а второе – для метаморфизованных малогидрофильных глин.

Технологические факторы, способствующие обвалам, - низкое гидростатическое давление на вскрываемые пласты ввиду малой плотности промывочной жидкости или водо- , нефте- и газопроявлений; низкое качество промывочной жидкости, особенно наличие большой фильтрации; резкие колебания давления бурового раствора в стволе скважины; длительное время воздействия бурового раствора на породы, склонные к обвалам.

Основные причины осложнений – отсутствие необходимой информации о геологическом строении разбуриваемой площади в стадии проектирования (углы залегания пластов, площадное распространение тектонических нарушений, недостаточная прочность и устойчивость горных пород), а также отклонение от проектированной технологии бурения, неисправность оборудования и других технических средств, низкая трудовая дисциплина и квалификация исполнителей работ.

Технически грамотная проводка скважины сокращает число осложнений и затрат на их ликвидацию.

Желобообразование — это процесс одностороннего продольного кавернообразования в стенке открытого ствола скважины. При этом образуется каверна особой формы — в виде замочной скважины (желобообразного овала). Осложнения этого вида наиболее харак­терны для искривленных и имеющих значительный прогиб участ­ков скважин. Желоба могут образовываться при бурении в мяг­ких породах в случае отклонения оси скважины от вертикали на 2—3°. При желобообразовании возникает опасность попадания колонны бурильных труб в суженную часть выработок и ее за­клинивания, часто приводящего к обрыву бурильных труб.

Скопления рыхлого материала в стволе скважины также возникают при его обвале со стенок. Опасность прихвата при обвалах даже выше, ввиду их неожиданности. Обвалы связанны с наличием пластов глинистых пород, особенно если ими сложены крутозалегающие и трещиноватые пласты.Такие породы (глины, аргиллиты, глинистые сланцы) впитывают воду из бурового раствора, набухают и приобретают способность к скольжению и обрушению в скважину. Если обрушения происходят сразу, – то это обвалы, если же они продолжаются в течение длительного времени и мелкими порциями, то они называются осыпями. На месте обвалов или осыпей образуются расширения ствола скважины называемые кавернами

При бурении скважин довольно часто наблюдается случаи потери циркуляционной бурового раствора.

Уход бурового раствора в пласт в объеме, превышающем естественную убыль раствора в процессе бурения скважины, называют поглощением бурового раствора.

Потери бурового раствора при строительстве скважин – один из наиболее тяжелых и распространенных видов осложнений, требующих значительных затрат времени и средств на их ликвидацию.

По мимо потери раствора и сдерживание углубление скважины, поглощение способствует возникновению таких осложнений, как водо-,нефте- и газопроявления, осыпания, обвалы пород, сужение ствола скважины, которые, в свою очередь, ведут к тяжелым авариям – открытым фонтанам, прихватам колоны труб, смятию обсадных колонн и тд.

Поглощение может произойти только в том случае, если давление в столба раствора в скважине превысит предельное давление в пласте, и он начнет принимать раствор.

По интенсивности поглощения подразделяют на частичные – без потери циркуляции бурового раствора; полные – циркуляция бурового раствора отсутствует, но уровень жидкости находится у устья скважины; катастрофические – уровень бурового раствора устанавливается ниже устья скважины.

Авария в скважине – это внезапно возникшее событие, препятствующее продолжению операций по ее строительству. По причинам возникновения различают две основных разновидности аварий:

Первая разновидность – это аварии, связанные с нарушением целостности спускаемых в скважину устройств. Нарушения целостности могут выражаться в поломках, либо развинчивание элементов бурильных и обсадных колонн, а также в обрывах кабеля либо троса каротажных снарядов и других скважинных измерительных, испытательных и специальных средств. К этой же разновидности примыкают и аварии, вызванные неожиданным падением каких-либо из скважинных устройств в процессе их спуска или подъема. Иногда в скважину срываются предметы, предназначенные для работы на поверхности.

Аварии рассмотренной разновидности обычно бывают обусловлены ошибками, либо недосмотром персонала. Это может, например, быть недостаточная затяжка соединений, отсутствие контроля качества изготовления и степени износа, а также применение недопустимо-высоких нагрузок при работе.

Вторая разновидность – это аварии, связанные с невозможностью возврата извлекаемых скважинных устройств на поверхность. Аварии этого типа называют прихватами.Как правило, прихваты представляют собой более тяжелые аварии, чем обрывы, поломки и развинчивания. Обычно на ликвидацию прихватов требуется значительные затраты, труда, времени и средств.

Существует несколько разновидностей прихватов бурильных колонн, различающихся как по своим признакам, так и по причинам. Во-первых, прихваты можно разделить на два основных класса: прихваты с наличием циркуляции промывочной жидкости, и прихваты, когда циркуляция невозможна. Первый класс прихватов ликвидируется легче, поскольку многие эффективные методы ликвидации (например жидкостные ванны) применимы, только если циркуляция возможна.

Вторая классификация связана с местом прихвата. Прихваты могут происходить у забоя, либо в вышерасположенном интервале скважины. Вторая разновидность прихватов обычно происходит при спускоподъемных операциях (чаще всего она характеризуется сохранением циркуляции). Ликвидация таких прихватов нередко достигается проталкиванием колонны вниз, что невозможно при забойных прихватах.

На забое прихваты часто происходят в результате накопления шлама в пространстве между стенками скважины и забойной компоновкой (а нередко и выше последней). Циркуляция промывочной жидкости, в этих условиях, как правило, невозможна.

Признаками зашламованности забоя и возможности прихвата служат рост крутящего момента и давления на насосе.

Причина накопления шлама – в недостаточной подаче промывочной жидкости. Этот недостаток может ощущаться в двух случаях. Во-первых, это имеет место, в породахвысокой буримости, когда шлама в единицу времени образуется так много, что производительности насоса недостаточно для его полного удаления.

Рекомендуемая литература: Осн. 1.с. 41-44, Осн. 2.с. 220-234

Контрольные вопросы:

1) Геологические осложнения при бурении скважин.

2) Технологические факторы, способствующие обвалам.

3) Причина возникновения желобов.

4) Причины потери циркуляции бурового раствора.

5) Геологические факторы потери циркуляции бурового раствора.

6) Виды поглощения.

7) Виды аварий, возникающие в скважине.