Лекция 5. ПОГЛОЩЕНИЕ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ПОГЛОЩЕНИЙ
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.
Поглощение может произойти только в том случае, если давление в столба раствора в скважине превысит предельное давление в пласте, и он начнет принимать раствор.
Возникновение и интенсивность поглощения зависит от геологических и технологических факторов.
К геологическим факторам относятся:
1) наличие в разрезе скважины пластов с трещиноватыми коллекторами;
2) наличие во вскрываемом разрезе нескольких пластов с резко отличающимися давлениями;
3) наличие дренированных пластов с аномально низкими пластовыми давлениями.
Технологическими факторами являются:
1) вид и параметры бурового раствора, особенно повышение плотности, СНС и коэффициента тексотропии.
2) Создания избыточного давления на пласт при высокой скорости спуска колонны труб или при создании резкого давления на буровой раствор для восстановления его циркуляции, а также за счет пуска буровых насосов с их высокой подачей.
3) Неперекрытие обсадной колонной поглощающих горизонтов.
4) При частичном поглощении во время бурения буровой раствор перенасыщается твердой фазой: на забое образуются скопления шлама, что способствует сальникообразованию, затяжкам и прихватам колонны труб.
Классификация зон поглощений.С целью систематизации мер профилактики и ликвидации поглощений в зависимости от тяжести (интенсивности) осложнения разработаны и применяются различные классификации поглощений. В них в качестве критериев приняты: интенсивность поглощения Q (в м3/ч); коэффициент интенсивности поглощения с = Q/ (в м3/ч*МПа); коэффициент удельной приемистости < (в м3/(ч*МПа * м2)); раскрытие трещин б (в мм); число тампонирований; затраты времени на тампонирование (в ч) и т. д. Все известные классификации имеют либо региональное, либо отраслевое значение, и поэтому для других условий они играют скорее информационную роль при выборе методов, которые ориентировочно могут быть использованы в конкретном случае.
Бурильщик на практике оценивает интенсивность поглощения при углубке скважины по количеству теряемой (поглощаемой) промывочной жидкости. Если жидкость не выходит на поверхность при максимальной подаче бурового насоса, фиксируется полное или катастрофическое поглощение. Последнее оценивается по расстоянию установившегося уровня столба промывочной жидкости от кровли поглощающего пласта. В табл. 5.1 приведена классификация поглощений, в основу которой положен фактический расход (потери) промывочной жидкости на 1 м бурения, а также интенсивность поглощения, оцениваемая в процентах от максимальной подачи промывочной жидкости буровым насосом в процессе углубки скважины. В ней же даны рекомендуемые методы профилактики и ликвидации поглощений.
Таблица 5.1 Классификация поглощений, методы профилактики и ликвидации поглощений промывочной жидкости
Группа поглощения | Поглощение | Мероприятия | |
Удельные потери раствора, /m | % от подачи насоса | ||
I | <0,1 | Умеренное, <5 | Замена воды глинистым раствором, закачивание воды (раствора) в скважину до восстановления циркуляции |
II | 0,1-0,2 | Частичное, 5-30 | Регулирование свойств раствора (снижение плотности, повышение динамической вязкости, увеличение водоотдачи); ограничение скорости спуска бурового инструмента, плавное восстановление циркуляции после остановки процесса промывки; ограничение предельного статического напряжения сдвига; применение растворов с недиспергированной твердой фазой, отверждаемых растворов; аэрация растворов, применение сжатого воздуха, пен |
III | 0,2-0,3 | Среднее, 30-60 | Применение растворов с повышенными структурными свойствами, высокой водоотдачей, недиспергированной твердой фазой, аэрированных, с наполнителями (волокнистыми, пластинчатыми, чешуйчатыми, зернистыми, гранулярными и т. п.); задавливание соляробёнтонито-вых растворов; применение сжатого воздуха, пен, эжекторных и эрлифтных снарядов |
IV | 0,3-0,4 | Полное, 60-100 | Применение растворов с наполнителями, закачивание гипсовых и цементно-гип-совых растворов, использование различных паст, БСС, затирка БСС в стенки скважины |
V | >0,4 | Полное и катастрофическое, >100 | Задавливание различных паст, БСС с наполнителями и без них; тампонирование; задавливание и затирка смесей различных вяжущих материалов (естественных иискусственных), доставляемых в зону поглощения в разрушаемых капсулах; смо-лизация; битумизация, торпедирование; замораживание; намывание песка; установка в скважине специальных эластичных оболочек (сетчатых или тканевых из синтетических материалов) с последующим цементированием; установка труб «впотай», обход осложненной зоны новым стволом скважины; бурение скважины без выхода промывочной жидкости на поверхность и др. |
Признаки поглощения подразделяются на прямые и косвенные. Прямые признаки, как правило, видимые. Во время циркуляции бурового раствора в этом случае наблюдается уменьшение количества выходящего из скважины раствора и уменьшение его в приемных емкостях. Однако прямые признаки не всегда четко проявляются. Их трудно заметить, если одновременно во вскрытой части разреза работают два пласта: один поглощает буровой раствор, а из второго с более высоким пластовым давлением выделяются вода, нефть или газ.
Косвенные признаки проявляются в виде: провалов бурильной колонны или увеличением механической скорости проходки; ухудшением выноса шлама; зависания и заклинивания бурильной колонны в отдельных интервалах; изменения плотности бурового раствора, его свойств и состава ионов.
При частичном поглощении во время бурения буровой раствор перенасыщается твердой фазой: на забое образуются скопления шлама, что способствует сальникообразованию, затяжкам и прихватам колонны труб.
Опыт проводки скважин показывает, что в большинстве случаев поглощения легче предупредить, чем ликвидировать. Поэтому вопрос предупреждения поглощения бурового раствора уделяется особое внимание.
При бурении скважин бурильщик и его помощники должны знать глубины залегания поглощающих горизонтов и предполагаемую их интенсивность, а также должны быть проинструктированы по соответствующим правилам ведения работ.
В вопросах предупреждения поглощений первостепенное место занимает регулирование давления на поглощающие пласты. С целью ограничения роста давления в затрубном пространстве выше допустимых норм по геолого-техническому наряду необходимо:
не допускать превышения нормы увеличения плотности и реологических параметров бурового раствора;
своевременно вводится в буровой раствор смазывающие добавки (нефть, СМАД, ОЖК, ОЗГ) и контролировать их содержание в растворе;
не допускать резких посадок инструмента при спуске его в скважину;
прорабатывать ствол скважины при плавной подаче долота;
бурить зоны предполагаемых поглощений бурового раствора роторным способом с применением шарошечных долот с центральной промывкой и ограничением подачи буровыми насосами промывочной жидкости и механической скорости проходки. Эта предосторожность снизит давление на поглощающие горизонты;
прорабатывать ствол скважины при каждом наращиванием инструмента на длину рабочей трубы и добиваться свободного движения инструмента до забоя без промывки и вращения;
восстанавливать циркуляцию бурового раствора одним насосом с одновременным поднятием колонны на длину рабочей трубы и постепенным открытием задвижки на выходе насоса, предварительно разрушив, структура бурового раствора вращением инструмента.
Борьба с частичными поглощениями. При бурении скважины с использованием воды в качестве бурового раствора для борьбы с частичным поглощением переходят на бурение с глинистым раствором. Это способствует снижению интенсивности и часто прекращению частичного поглощения. Хороший эффект этот метод дает при борьбе с частичным поглощением в трещиновато-кавернозных горизонтах. Эффективность увеличивается при добавлении в раствор наполнителя, который снижает проницаемость пород горизонта.
Борьба с полным поглощением бурового раствора. В тех случаях, когда с переходом на новый вид бурового раствора и при работах с растворами, содержащими наполнитель, поглощение не удалось ликвидировать, то в скважину закачивают различные тампонажные материалы, полученных на основании неорганических вяжущих материалов (цемента, гипса и т.д.) полимерных соединений, глинистого раствора с добавками наполнителей и химических реагентов. Успех работы по перекрытию каналов, по которому буровой раствор уходит в пласт, зависит от структурно-механических свойств тампонажных смесей, правильно подобранных рецептур и технологии доставки их в скважину.
К тампонажным смесям, используемых для изоляции зон поглощения, предъявляют следующие требования:
тампонажная смесь должна обладать хорошей текучестью и сохранять ее в течении некоторого времени, необходимого для закачивания и продавливания ее в каналы поглощающего пласта;
плотность смеси должна быть близкой к плотности бурового раствора, что в меньшей степени нарушает равновесие в системе «скважина – пласт»;
сроки схватывания, а также пластическая прочность смеси должна легко регулироваться;
смесь должна сохранять стабильность при температуре и давлении зарегистрированных в скважине;
смесь должна быть устойчивая к разбавлению пластовыми водами;
после закачивания в зону поглощения смесь должна быстро схватываться и приобретать за короткий срок достаточную прочность;
смесь должна быть нетоксичной и недефицитной.
Рекомендуемая литература: Осн. 2.с. 220-224
Контрольные вопросы:
1) Причины потери промывочной жидкости
2) Геологические факторы потери промывочной жидкости
3) Технологические факторы потери промывочной жидкости
4) Классификация зон поглощения
5) Требования к тампонажным смесям
Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 9007;