 |
10.6. Причины и методы предупреждения поглощений.
|
|
|
|
10. 6. Причины и методы предупреждения поглощений.
Поглощение промывочной жидкости является наиболее распространенным осложнением в процессе бурения скважин. Поглощением называется гидродинамическое взаимодействие в системе скважина – пласт, сопровождающееся поступлением бурового или тампонажного растворов из скважины в пласт с интенсивностью, осложняющей дальнейшую проводку скважины. Основные причины поглощения заключаются в превышении давления в скважине над пластовым давлением вследствие излишней плотности бурового или тампонажного раствора и больших потерь напора в кольцевом пространстве при бурении или цементировании колонн в высокопроницаемых коллекторах большой емкости силы в интервалах образования трещин гидравлического разрыва пластов.
Главным признаком поглощения является то, что расход жидкости на выходе из скважины меньше, чем на входе, и уровень жидкости в приемных емкостях насосов уменьшается. Но этот прямой признак часто может затушевываться, если в скважине наряду с поглощением есть и проявления. При разбуривании интервалов поглощения возможны провалы инструмента и увеличение механической скорости, ухудшение выноса шлама, его локальные скопления в стволе скважины с последующим заклиниванием или зависанием инструмента.
Поглощения промывочной жидкости связаны с ее фильтрацией в окружающие породы, в результате чего нарушается режим промывки и затрудняется бурение.
Причины поглощений промывочной жидкости могут быть: геологические, технологические, горно-технические и организационные.
Геологические причины связаны с наличием пор, трещин и каверн в горных породах, которые формируют каналы фильтрации промывочной жидкости. В зависимости от их размеров меняется интенсивность поглощения. Раскрытие трещин колеблется от 1 мм до 100 мм и более. Раскрытие трещин определяет выбор закупоривающих средств, параметров тампонажных смесей и способ ликвидации поглощения. Каверны встречаются в породах, склонных к растворению в воде (карбонатные, сульфатные породы, отложения солей). Трещиноватость и закарстованность пород снижаются с увеличением глубины скважины и горного давления. Для определения размеров трещин и каверн, а также интенсивности поглощения необходимо проводить специальные исследования в скважине (каверно- и расходометрию). Классификация горных пород по трещиноватости, закарстованности и степени водопроницаемости приведена в табл. 10. 3.
|
|
|
Эта классификация позволяет использовать гидрогеологические данные того или иного района работ для прогнозирования возможных поглощений промывочных жидкостей при бурении скважин, что может быть основой для выбора метода предупреждения и ликвидации поглощения.
Таблица 10. 3.
| Горные породы | Коэффициент фильтрации, м/сут | Удельное водопоглащение, м3/ч |
| Практически монолитные Весьма слабопроницаемые, слабо-трещиноватые и слабозакарстованные Слабоводопроницаемые, слаботрещино-новатые и слабозакарстованные Водопроницаемые, трещиноватые и закарстованные Сильноводопроницаемые, сильнотре-щиноватые, сильнозакарстованные Весьма сильноводопроницаемые, Весьма сильнотрщиноватые, весьма сильнозакарстованные | 0, 01 0, 01-0, 1 0, 1-10 10-30 30-100 | 0, 0003 0, 0003-0, 003 0, 003-0, 3 0, 3-0, 9 0, 9-0, 3 3, 0 |
Интенсивность поглощения промывочной жидкости зависит от следующих технологических факторов: выбора конструкции скважины, способа промывки, параметров промывочной жидкости (плотности, вязкости), скорости потока по стволу скважины частоты вращения бурового снаряда, изменения перепада давления на поглощающий пласт.
|
|
|
Столь же опасен резкий запуск буровых насосов, так как при этом кратковременное действие давления может кратно превышать потери напора в кольцевом канале и привести даже к гидроразрыву пласта. Необходимо предупреждать сальникообразование, ограничивать скорость спуска колонны, плавно запускать буровые насосы, перед запуском разрушать структуру раствора путем расхаживания и проворачивания инструмента при низкой скорости.
Исследования проницаемости пластов проводятся для установления следующих параметров и характеристик:
- границы (мощности) зоны поглощения;
- пластового давления;
- интенсивности давления;
- интенсивности поглощения;
- взаимодействия пластов, направления внутри скважинных перетоков;
- типа коллектора, размеров и форм каналов;
- местоположения и размеров сужений и каверн в скважине;
- возможности других осложнений (обвалов, проявлений);
- прочности и давления гидроразрыва пород;
- подготовленности ствола скважины к переходу на промывку другим раствором и к цементированию колонны.
По результатам исследований разрабатываются мероприятия по ликвидации поглощений (выбор метода, техники и технологии).
Все методы исследований подразделяются на:
метод наблюдений за характером изменений механической скорости и поведения бурильной колонны и т. д.;
геофизические методы (кавернометрия, радиоактивный, акустический каротаж, термометрия и др. );
гидродинамический метод, основанный на измерении расхода раствора, перепада давления в системе скважина – пласт при доливе, нагнетании раствора в скважину (пласт) или отборе его из пласта.
Для оценки подготовленности скважины к переходу на глинистый раствор или к цементированию колонны производится опрессовка ствола или отдельных интервалов нагнетанием жидкости (воды, глинистого или тампонажного раствора) до контрольного давления.
Схема поинтервальной опрессовки скважины приведена на рис. 10. 4.
Рис. 10. 4. Схема поинтервальной опрессовки ствола скважины:
1 – манометр; 2 – эксплуатационная колонна; 3 – пакер; 4 – глубинный манометр;
|
|
|
I, II, III - пласты
Метод предупреждения поглощений, основанный на уменьшении гидростатического давления столба жидкости в скважине предусматривает перебуривание горизонтов с высокой проницаемостью при условии равенства давлений поглощения и гидростатического. В случае вскрытия поглощающего интервала горных пород происходит понижение уровня жидкости в скважине. В этом случае давление поглощения составит:
Рп=ρ ж·g(Н-hст), Па (10. 13)
где: ρ ж – плотность промывочной жидкости, кг/м3;
Н – глубина залегания кровли поглощающего интервала, м;
hст – расстояние от устья скважины до уровня жидкости в скважине – статический уровень, м.
Условием недопущения поглощения будет:
Рсм 
Рп, (10. 14)
где: Рсм – статическое давление столба газожидкостной смеси, заполняющей скважину.
Статическое давление смеси на глубине Н можно определить по формуле (6. 46), а подставив по формуле (10. 13) значение давления поглощения получим равенство по условию (10. 14) в виде:
, (10. 15)
Решение уравнения (10. 15) относительно φ позволит найти формулу для определения величины газосодержания газожидкостной смеси для устранения поглощения промывочной жидкости плотностью ρ ж, находящейся в скважине со статическим уровнем hст и давлением Рп на уровне кровли поглощающего горизонта в виде:
, (10. 16)
Используя формулу (6. 55) и формулу (10. 13) запишем условие (10. 14) в виде:
Р0+ρ см. ср·gН=ρ жg(Н-hст),
Решив это уравнение, можно определить зависимость средней плотности ГЖС, находящейся в скважине в зависимости от основных оперативно определяемых параметров ρ ж, hст и Н в виде:
ρ см. ср=ρ ж(1- 
, кг/м3 (10. 17)
Для получения ГЖС, обеспечивающей бурение скважины без поглощения необходимая степень аэрации промывочной жидкости 
должна определяться по формуле (6. 50) в зависимости от газосодержания φ по формуле (10. 16).
|
|
|
ГЖС должна будет подготавливаться на поверхности из промывочной жидкости, используемой для бурения до встречи кровли поглощающего горизонта, путем добавления в нее 0, 5÷ 1, 5% ПАВ-пенообразователя и дальнейшего насыщения сжатым воздухом с помощью компрессора, имеющего объемный расход воздуха в соответствии с формулой (6. 54).
|
|
|
