ПРИЧИНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ И ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА.

Тема №6. ОСЛОЖНЕНИЯ И АВАРИЙ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ.

Вопросы: 1. Классификация осложнений.

 2. Причины поглощения промывочной жидкости и тампонажного раствора.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСЛОЖНЕНИЙ

Осложнение -это нарушение нормального процесса строи­тельства скважины, которое требует принятия безотлагательных и эффек­тивных мер для его устранения и продолжения бурения.

В отличие от ава­рий осложнение, как правило, не связано с перерывом в процессе проход­ки скважины.

На борьбу с осложнениями в глубоком бурении затрачивается в сред­нем до 20 — 25 % календарного времени. Это выдвигает проблему преду­преждения осложнений и борьбы с ними как весьма актуальную.

Всякое осложнение легче предупредить, чем затем его ликвидировать.

Основные эффективных средств предупреждения осложнений при бурении скважин:

1) обоснование конструкции скважины с учетом всех специфических особенностей разреза;

2) правильный подбор промывочных агентов по составу и свойствам для каждого специфического интервала и грамотная оперативная корректиров­ка режима промывкив зависимости от свойств проходимых горных пород;

3) использование системы раннего обнаружения осложнений на основе оперативной обработки данных комплексного контроля за процессом бурения (методы технологического, геофизического контроля);

4) использование методов прогнозирования опасных зон по данным региональных и промысловых геофизических исследований.

Виды осложнений и их характеристика

Виды наиболее распространенных осложнений при бурении скважин:

1) разрушение стенок скважины;

2) поглощения буровых промывочных и тампонажных растворов;

3) пластовые флюидопроявления (газонефтеводопроявления ГНВП);

4) прихваты колонн бурильных и обсадных труб.

1) Разрушение стенок скважины:

· осыпи и обвалы незакрепленных горных пород - приводят к чрезмерному загрязнению ствола скважины;

· набухание горных пород - сужение ствола скважины;

· оползни - частичное или полное перекрытие ствола скважины;

· желобообразование в местах резкого искривления ствола - возникновение затяжек и посадок при спуске или подъеме колонны труб;

· растворение соленосных отложений - образование каверн (пустот);

· растепление многолетнемерзлых пород (РММП) - приводит к их деградации и потере устойчивости.

2) Поглощения бурового промывочного и тампонажного растворов:

· потери бурового раствора в проницаемые пласты - требует приготовления дополнительных объемов бур. раствора, и проведения специальных глубинных гидродинамических ис­следований;

· недостаточное гидростатическое давление в скважине - порождает опасность смятия обсадной колонны и выброса пластового флюида на поверхность;

· применение спец. материалов для закупорки поглощающих пластов - требует их доставки на буровую, монтажа специальных устройств для ввода материалов в буровой раствор;

· недоподъем тампонажного раствора за обсадной колонной – приводит иногда к исправительным тампонажным работам.

3) Пластовые флюидопроявления (газо- нефте- водопроявления (ГНВП)):

· газирование бурового раствора - необходимость его дегазации и дополнительной обработке химическими реагентами;

· разбавление бурового раствора пластовыми флюидами - необходимость его частичной замены;

· межпластовые перетоки флюидов - дополнительное разобщения пластов из-за их несовместимости при проходке открытым стволом;

· заколонные флюидопроявления - приводит к опасному скоплению газа на устье бурящейся скважины;

· возникновение грифонов - проникновение газа на дневную поверхность и возникновение его взрывоопасной концентрации в окрестностях скважины.

4) Прихваты колонны труб в необсаженном стволе скважины:

· одностороннее прижатие колонны труб к проницаемому пласту за счет репрессии между ним и скважиной;

· заклинивание колонны в желобной выработке вида «замочная сква­жина»;

· заклинивание долота сальником или в сужении ствола скважины;

· прихват колонны обвалившимися породами.

Проходка ствола скважины в массиве горных пород сопровождается нарушением поля напряжений в ее окрестностях и концен­трацией напряжений на ее стенках. В процессе углубления ствол скважи­ны заполнен циркуляционным агентом с плотностью значительно ниже плотности горных пород. На открытой поверхности стенок скважины про­является действие сил бокового распора, которые вызывают деформацию горных пород в окрестностях ствола и могут приводить к их разрушению.

Присутствие на контакте с горной породой бурово­го раствора вызывает физико-химические процессы на гра­нице раздела:

· осмотические явления,

· поверхностную гидратацию,

· раство­рение,

· капиллярное проникновение и т.п.

· агрегатного состояния пород,

· сил внутреннего сцепления.

Особенно опасно повышение склонности к пластиче­скому течению глинистых и хемогенных горных пород.

Разупрочнению горных пород в стенках ствола скважины также спо­собствует развитие усталостных явлений, происходящих под воздейст­вием гидродинамических ударов и переменного давления в стволе при спускоподъемных операциях (СПО).

При циркуляции бур. раствора по стволу нарушается темпера­турный режим горных пород в стенках скважины, что также вызывает по­явление дополнительных напряжений.

Наконец, на контакте пластовых флюидов с бур. раствора мо­гут наблюдаться длительные или кратковременные нарушения гидродина­мического равновесия, и в таких случаях подвижная среда (жидкость или газ) под действием разности давлений будет легко перетекать в область по­ниженного давления. Может возникнуть либо:

· поглощение (переток бур. раствора в окружающие ствол горные породы)

· выбросили фонтанирование (переток пластовой жидкости в ствол скважины).

ВЫВОД: Все эти нарушения равновесного состояния в окрестностях скважины и на ее стенках неблагоприятно сказываются на процессе углубления ство­ла и осложняют его.

ПРИЧИНЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ И ТАМПОНАЖНОГО РАСТВОРА.

Поглощения в скважинах буровых растворов является одним из основных видов осложнений.

Причины поглощений жидкостей в скважинах необходимо знать для выбора наиболее эффективных технологических мероприятий по предупреждению и борьбе с ними.

Причины поглощения буровых растворов (иных жидкостей) в поглощающие пласты:

1) наличием пор, каналов, трещин, пустот в проходи­мых скважиной породах (поглощающие пласты);

2) недостаточной устойчивостью (сопротив­ляемостью) пород к давлению столба жидкости в скважине, в результате чего возникает гидроразрыв пород, и в щели проникает жидкость.

3) Совмещение двух первых причин.

Проницаемость песчано-глинистых пород зависит от размеров пор, которые могут быть:

· субкапиллярными,

· капиллярными

· сверхкапил­лярными.

Соединяющиеся между собой поры образуют поровые каналы, являющиеся путями движения жидкости и газа.

В мелко- и среднезернистых песчаниках и алевролитах интенсивные поглощения буровых растворов не происходят, так как образующаяся при фильтрации раствора в пласт глинистая корка на стенке скважи­ны имеет низкую проницаемость и препятствует проникновению раство­ра в пласт.

В крупнозернистых песчаниках и алевролитах раствор фильт­руется с большой скоростью. Еще больше раствор проникает в пласты конгломератов, имеющих каналы диаметром 1-5 мм и более.

Наиболее часто буровой раствор поглощается в карбонатных (обычно известняки) породах. Различаются три группы известняков:

1) с первичной пористостью (мел, раковинные и коралловые известняки);

2) с вторичной пористостью (все известняки и доломиты, порис­тость которых является результатом последующего выщелачивания);

3) трещиноватые (известняки и доломиты).

Раковинные, коралловые известняки и мел имеют высокую порис­тость, но их пустоты не все сообщаются между собой, что снижает их про­ницаемость.

Известняки со вторичной пористостью являются хорошими коллекторами и различаются известняки на:

· мелкопористые,

· крупнопористые

· кавернозные.

Трещиноватые известняки также обладают высокой про­ницаемостью.

Погружение осадочных пород на большие глубины приводит к их уп­лотнению и отжатию поровых вод.

Область прогибании часто вовлекается в воздымание, и верхняя часть разреза подвергается размыву. Разгрузка пород от геостатического давле­ния приводит к расширению их пустотного пространства за счет дефор­маций скелета. По указанным причинам давления в верхней части разре­за могут установиться аномально низкими.

В областях, где осадконакопление происходило относительно медленно (платформа, плита и т.д.), породы за длительные геологические отрезки времени уплотняются и цементируются так, что при снятии нагрузки упру­гого разуплотнения плотных и крепко сцементированных пород почти не происходит. В таких районах основная причина возникновения аномально низкое пластовое давление (АНПД) - снижение температуры пород. К таким областям относятся, в частности, районы Урало-Поволжья (до 600-1300 м).

АНПД могут фиксироваться также в артезианских бассейнах и объясняются тем, что альтитуда устья скважины находится выше линии напора вод от области питания к области разгрузки.

Поглощение буровых и цементных растворов связано также с гидроразрывом пластов (ГРП) которое используется при капитальном ремонте скважин (КРС) и предназначен для увеличения продуктивности (дебита) скважин.

Буровые и цементные растворы создают:

· повышенное давление на пласт, что иногда приводит к ГРП и поглощению жидкости;

· значительные отли­чия от жидкостей разрыва, применяемых в нефтедобыче по своим физическим, структурно-механическим свойствам в процессе расширения трещины. Они также являются вязкопластическими жидкостями, но имеют высокую водоотдачу.

Водоотдача цементного раствора может быть в десятки раз боль­ше водоотдачи бурового раствора на водной основе.

Цементные растворы:

· при наличии пористой (трещиноватой) прони­цаемой среды склонны не только отфильтровывать свою, но и пропускать через себя постороннюю воду.

· обладают способно­стью загустевать, схватываться и превращаться в прочный камень. Все эти свойства тесно взаимодействуют между собой.

Образование трещин в породе вызывают и другие технологические факторы:

· спуск буриль­ного инструмента в скважину с повышенной скоростью приводит к воз­никновению дополнительных гидродинамических давлений в стволе сква­жины – это причина раскрытия трещин в породах и по­глощения буровою раствора.

ВЫВОД: Таким образом, на давления ГРП (трещинообразование) влияют как геологические особенно­сти разрезов, так и технологические факторы. В таких условиях прогноз давления ГРП в бурящихся скважинах связан со значительными трудно­стями.