Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Как показали работы зарубежных исследователей, причиной многих выбросов, возникающих в процессе бурения, является снижение гидравлического противодавления на пласт во время подъема инструмента.

При спуске бурильных труб гидравлическое давление на пласт повышается, довольно часто вызывая потерю циркуляции
тлинистого раствора. При этом отмечается, что изменение давления на забой вследствие падения уровня жидкости при подъеме труб без заполнения скважины и в результате образо­вания сальников является фактором второстепенного значения. При движении труб в глинистом растворе часть раствора, нахо­дящаяся в соприкосновении с поверхностью труб, прилипает к последним и движется с той же скоростью, что и трубы, вслед­ствие взаимодействия между слоями. Некоторая- скорость сооб­щается и остальной массе раствора.

При спуске бурильных труб скорость движения раствора направлена по всему сечению вниз, причем у стенок скважины

Рис. 3i. Схема распределения скоростей движе­ния раствора при спуске труб. а — в открытой скважине; б — в закрытой скважине.

Од

«скорость равна нулю, а дальше равномерно возрастает по мере приближения к поверхности трубы, где она равна скорости дви­жения трубы. Глинистый раствор в трубах при спуске движется со скоростью движения трубы. Если раствор находится в закры­той скважине, его движение при спуске труб не может быть направлено только вниз. Часть раствора у поверхности трубы движется вниз, а раствор, находящийся в середине кольцевого пространства,— вверх. Таким образом создается компенсирую­щий перекрестный поток. Движение раствора внутри труб на­правлено вверх по оси трубы и постепенно принимает обратное направление в слоях, находящихся ближе к стенкам труб, до­стигая максимальной скорости у самых станок. На рис. 31 по­казано распределение скоростей движения раствора при спуске труб: а) в открытой скважине, б) в закрытой скважине или около забоя открытой скважины.

При разности скоростей соприкасающихся слоев раствора происходит сдвиг по границам быстро движущегося слоя, вызы­вающий его торможение. Реакция торможения обусловливает увеличение гидростатического давления на забое.

При подъеме бурильных труб происходит обратное явление. Часть раствора, находящаяся у стенок труб, увлекается подня­ло

маемыми трубами вверх. Другая часть, находящаяся в средней части потока, стремится заполнить освобожденный трубами объем и движется вниз. Но так как движущийся вниз раствор часть энергии затрачивает на ускорение своей массы, гидроста­тическое давление на забой скважины снижается.

По данным Кениона, главными факторами, обусловливаю­щими падение гидравлического давления при подъеме труб, являются статическое напряжение сдвига раствора, длина. колонны труб, спущенных в скважину, и зазор между трубами и стенкой скважины.

В табл. 15 приводятся данные исследований Кеннона.

Таблица 15 Падение давления, am Диаметр труб, дюймы Глубина, м Статическое напряжение сдвига, условные единицы бурильные обсадные 19,3 41/. 103/4 2100 36 8,8 41/2 Ю3/4 2100 12 8,8 41/2 юз/4 900 36 4,4 41/2 юз/4 900 12 32,4 З1/2 7 2100 60 32,4 З1/» 7 2100 36 ■ 25,3 31/2 7 2100 6 14,8 34, 7 900 60 14,0 зч, 7 900 36 11.2 34, 7 900 ‘ 6

Из таблицы следует, что при работе 4’/2" бурильными тру­бами внутри 103//’ обсадной колонны (нормальный зазор) гли­нистый раствор с 36 единицами СНС вызывает падение давле­ния на глубине 2100 м в 19,3 ат, а раствор с СНС в 12 еди­ниц на той же глубине вызывает падение давления только на

8,8 ат. При более стесненных зазорах (З’/г" трубы в 75/s" колонне) снижение СНС в 2—3 раза не приводит к значитель­ному уменьшению падения давления во время подъема труб.

Испытания показали, что падение давления сильно возра­стает с уменьшением зазоров. Как правило, чем больше зазор, тем более легким раствором можно бурить скважину, не имея проявлений из-за падения давления при подъеме труб. На­пример, работа 41 /2" инструментам в скважине 95/&" более бла­гоприятна, чем A112" в скважине 7". При бурении скважины диа­метром 85/&" трубамиЧ’/г" требуется создать избыточное. гидро­статическое давление глинистого раствора над пластовым (для равновесия) 14—42 аг; при бурении скважины диаметром 672" трубами 31/2" избыточное давление для равновесия должно составить 56—100 ат.

В некоторых скважинах Мексиканского залива при работе Ь1/2" трубами в зоне залегания высоконапорных пластов вы­бросы из-за падения давления при подъеме инструмента были настолько велики, что дальнейшее бурение оказалось невозмож­ным. Как показала практика, пульсация давления ;в процессе спуска-подъема бурильных труб часто является причиной обва­лов глинистых сланцев в скважине. Это особенно опасно при проходке крутопадающих пластов.

Таким образом, для предупреждения выбросов и поглоще­ний следует соблюдать определенные пределы гидравлического давления, причем нижний пр-едрл обычно следует устанавли­вать, исходя из условий предупреждения обрушения пород и выбросов, а верхний — из условий недопущения образования в породах трещин, по которым уходит глинистый раствор.

Увеличение давления на забой и стенки скважины, возни­кающее при спуске бурильных труб, и падение давления при их подъеме, как указано выше, могут привести к серьезным ослож­нениям.

Трещины, возникающие в породе вследствие высоких давле­ний, могут явиться причиной не только единовременной потери промывочной жидкости, как это происходило в ряде — скважин на Кубани, но и способствовать впоследствии ряду других осложне­ний, возникающих в результате уменьшения прочности пород (осыпи, обвалы и т. д.).

-Наиболее неприятным является образование трещин в верти­кальной плоскости, ибо для их изоляции, как правило, тре­буются большие затраты времени и средств, потому что они значительно медленнее смыкаются, чем горизонтальные. Верти­кальные трещины образуются обычно против пород с низкой проницаемостью, не принимающих фильтрат из глинистого раствора. В условиях Кубани образование вертикальных тре­щин наиболее вероятно в глинистой части — разреза ниже кровли Майкопа, когда верхняя часть ствола перекрыта колонной.

При спуске обсадных колонн не исключена возможность гидравлического разрыва эксплуатационных и других филь­трующих- пластов, интенсивная глинизация — призабойной зоны и как-следствие — затруднения при освоении и последующей эксплуатации скважин.

Значительное снижение забортного давления при подъеме труб — приводит к нарушению пристенной области скважины и мо­жет свести на нет все ранее проведенные мероприятия по борьбе с ‘поглощениями. При резком снижении давления гли­нистая — корка отваливается со стенок ствола и — может явиться причиной образования на выступающих частях инструмента сальников из глины, что в конечном счете — может привести к за­тяжке инструмента в суженной части ствола.

Многие практики — считают, что при газопроявлениях следует идти по пути увеличения удельного веса промывочной жидкости,

забывая о том, что утяжеление раствора связано с ростом вяз­кости и напряжения сдвига, а поэтому очень часто при этом степень разгазирования раствора не уменьшается, а увеличи­вается.

Рядом исследователей США установлено, что увеличение за­бойного давления в процессе спуска обсадных колонн для сква­жин средних глубин находится в пределах 25—-100 ат, а при спуско-подъемных операциях оно колеблется в пределах —0,1; + 0,4 условного удельного веса раствора.

Это значит, что при спуске инструмента в скважину, запол­ненную раствором удельного веса 1,4 г/см3, забойное давление жидкости может достичь тех значений, которые были бы в сква­жине, заполненной раствором удельного веса 1,8 г/см3, а при подъеме инструмента— 1,3 г/см3. Причем интенсивность колеба­ния давления в скважине увеличивается с увеличением глубины скважины, скорости спуска-подъема инструмента, вязкости я СНС раствора, степени зашламленности раствора и уменьше­нием просвета между стенкой скважины и инструментом. „

В связи с увеличением глубин бурения на Кубани и ростом пластовых давлений влияния колебаний гидравлических давле­ний на осложнения в виде поглощений при спуске и газо-водо — нефтепроявлений при подъеме заметно участились.

Увеличению этих осложнений способствовало применение при бурении глубоких скважин утяжеленных глинистых раство­ров с высокими значениями вязкости и СНС при незначительных скоростях промывки, что обусловливало уменьшение кольцевых зазоров за счет сужения стволов и вызывало более интенсивное колебание гидравлических давлений в скважине в процессе спуско-подъемных операций.

Таким образом, в ряде случаев буровой практики поглоще­ния и газо-водо-нефтепроявления в условиях Кубани вызы­ваются, по-видимому, не только особенностями геологического разреза, но и значительными колебаниями гидравлических давлений, происходящими в скважинах в процессе спуска — подъема бурильных труб с большими скоростями при наличии очень тяжелых растворов с высокой вязкостью и СНС. Однако на это весьма важное обстоятельство до последних дней не обращали должного внимания.

Наличие обратного клапана в инструменте или обсадной колонне, а также расхаживание труб в скважине при одновре­менной работе насосов на полную мощность, как правило, вы­зывают дополнительные гидравлические давления.

Лабораторией технологии бурения Краснодарского филиала ВНИИнефть в 1957 г. были проведены экспериментальны^ ра­боты по измерению колебания гидравлического давления на скв. 290 Черноморнефть.

Для измерения давления в скважине использовали глубин­ный манометр МГГ2-У на 300 ат рабочего давления. Ко. мпо —

новка низа инструмента и расположение глуоинного манометра в трубах представлены на рис. 32. Нижнюю 41 /2" трубу с укре­пленным в ней на резьбе манометром перед спуском в скважину

’10

заполняли водой, а между этой; трубой и следующей эа ней пер­форированной устанавливали ре­зиновую диафрагму во избежа­ние попадания в манометр глини­стого раствора. Над перфориро­ванной трубой устанавливали пе­реводник, имитирующий долото с тремя промывочными отверстия­ми диаметром 20 мм, затем одну 5" утяжеленную бурильную тру­бу и дальше А112" бурильные тру­бы. Минимальный зазор при та-

составлял

о о °о° о о

кои компоновке низа 10 мм.

Инструмент диаметром 47:

SHAPE * MERGEFORMAT

°о° ° о °

ш

■1

спускали в скважину, закреплен­ную 85/s" обсадной колонной. В связи с использованием для из­мерения давления в скважине манометра МГГ2-У на 300 ат глу­бина спуска инструмента не пре­вышала 1550 м, что при удельном весе глинистого раствора 1,45—

1,5 г/см3 и ожидаемом повыше­нии давления при спуске инстру­мента в пределах 40—60 ат как раз соответствовало параметрам, глубинного манометра.

Рис. 32. Схема компоновки низа бурильного инструмента и распо­ложение глубинного манометра в трубах. 1 — 41 !0" глухая муфта для крепления манометра; • 2 — глубинный манометр; 3 — 41/0// бурильная труба; 4 — диа­фрагма из резины (или обратный кла­пан); 5 — 41/0’/ перфорированная тру­ба; 6 — переводник с тремя отверстия­ми; 7 — 5" утяжеленные бурильные трубы; 5 — 5бурильные трубы; 9 — обратный клапан; 10 — 9" стабили­затор.

Всего на скв. 290 произвели семь спуоко-подъемов инструмен­та с различными компоновками и скоростями, в том числе два опуско-подъема 53/4" бурильных труб и пять спуско-иодъемов 4 72" бурильных труб.

Ниже приводятся копия типо­вой диаграммы глубинного мано­метра при спуско-подъемах 41 /2" инструмента и соответствующие таблицы, расшифровывающие показания записей глубинного манометра.

В табл. 16 приведены результаты измерения гидравличе­ских давлений в скважине при спуске 47г" инструмента с 5" утяжеленной трубой переводником диаметром 180 мм и обрат-

Характер работы	Скорость, м/сек	Глубина, м	гидростати­ ческое 1 .	Давление, 1 3 а 2 S о М 01 03 о S я	am н си о s: 2 1 Q — си S Е( а. та с к + !
Спуск свечи………………………………………	1,78	550	86,2	115,5	+29,3
То же…………………………………………………	1,92	975	146.9	189,2	+42,3
…………… . ,	0,2	1000	150,0	55,4	+5,4
Восстановление циркуляции при
<5=16. л/сек……………………………………………………..	—	1025	153,0	177,0	+24,0
Спуск квадрата с промывкой
при Q=16 л/сек………………………………………………	1,86	1025	158,4	204,2	+45,8
Подъем квадрата………………………………	0,52	1038	159,1	149,5	—9,6
. свечи на 111 скорости. . .	0,62	1025	155,4	145,7	—9,7
, свечи на IV скорости. . .	1,13	825	125,0	112,2	—12,8

Примечание. Компоновка низа по рис. 32, параметры глинистого^ раствора: у=1,43 г/см3, вязкость по СПВ-54С сек., СНС 82/253 мг/см2.

Рис. 33. График гидравлических давле­ний при спуске-подъеме бурильных труб — (скв. 290 Смоленская, 85/в" колонна, 4V2" бурильные трубы. Компоновка^ низа: две 4V2" трубы, манометр МГГ-2, переводник — долото, 5" УБТ — 8,5 м,. обратный клапан).

ным клапаном. Из таблицы следует, что наибольший рост гидра­влического давления в скважине был при спуске последней свечи на глубину 975 м со скоростью 1,92 м/сек и соста­влял 42,3 ат. При спуске квадратной штанги с про­мывкой давление в скважи­не возросло на 45,8 ат про­тив гидростатического, а при подъеме квадрата снизи­лось на 9,6 ат. Из таблицы видно, что чем выше ско­рость спуска-подъем а труб, тем больше рост давления при спуске и падение его при подъеме. Диапазон ко­лебания давления против гидростатического в данном случае составляет около 56 ат.

1 спуск бурильных труб; 2 — восстановле­ние циркуляции; 3 — спуск квадрата с про­мывкой; 4 — подъем квадрата; 5 — подъем. бурильных труб.

На рис. 33 приведена увеличенная диаграмма за­писей глубинного мано­метра, из которой видны

пределы колебаний гидравлического давления в скважине про­тив давления гидростатического столба раствора при данных условиях спуска-подъема.

В табл. 17 приведены результаты измерения гидравлических давлений в скважине при отсутствии в компоновке низа 5" утя­желенной бурильной трубы.

Таблица 17 Характер работы Скорость, м/сек Глубина, м I гидростати­ ческое Давление, 1 А СО S S и О) со о 2 Д & 1 3 +прирост — падение Спуск свечи………………………………………. 1,78 750 104,8 130,5 +25,7 Тоже……………………… 1,68 975 143,0 179,9 +36,9 » • • 0,20 1000 146,0 152,4 +6,4 Восстановление циркуляции при Q=16 л/сек………………………………………. — 1025 150,0 169,8 + 19,8 Спуск квадрата с промывкой при Q —16 л/сек…………………………………. 2,0 1038 150,0 174,6 +24,6 Подъем квадрата……………………………… 0,52 1038 151,8 143,0 —8,8 „ свечи……………………………………….. 0,71 1025 150,0 140,0 —10,0 То же……………………………………………….. 1,’ 4 800 119,0 106,1 — 12,9

Примечание. Компоновка низа на рис. 32 без 5" УБТ. Параметры раствора: у=1,42 г/с. и3, вязкость 40—50 сек. по СПВ-5, СНС 80/240 мг/см1-.

Из приведенных в этой таблице данных следует, что после изъятия из компоновки низа Ъ" УБТ темп прироста гидравли­ческого давления в скважине при спуске инструмента снизился за счет увеличения зазора в нижней части инструмента. При подъеме инструмента заметных изменений в падении давления не произошло, что объясняется, по-видимому, наличием пере­водника диаметром 180 мм, который хотя имеет длину всего 50 см, но обусловливает зазор в 10 мм, как и при наличии 5" УБТ.

В табл. 18 приведены результаты измерения гидравлических давлений в скважине при наличии только 4’/г" бурильных труб без каких-либо переводников, суживающих кольцевое простран­ство. В этом случае зазор между инструментом и 85/&" колонной увеличился с 10 до 30 мм.

Увеличение зазора, как это следует из табл. 18 способство­вало снижению гидравлического давления при спуске инстру­мента с разными скоростями.

В табл. 19 приведены данные по измерению гидравлических давлений при спуске-подъеме 41/2" бурильных труб на глубину 1500 м, при этом в процессе спуска свечи на глубину 1500 м со скоростью 2,5 м/сек давление на забое против гидростатиче­ского возросло на 60 ат, а при подъеме квадратной штанги

	se			Давление, ат
Характер работы	Скорость, м[се	Глубина, м	гидростати­ ческое	максималь­ ное	+ прирост, —падение
Спуск свечи………………………………………	1,39	550	73,2	83,9	+10,7
То же…………………………………………………	1,33	975	144,4	161,4	+ 17,0
…. ……..	0,2	1000	150,0	158,4	+8,4
Восстановление циркуляции при
<5=16 л/сек……………………………………	—	1025	151,8	161,4	+9,6
Спуск квадрата с промывкой
при Q—18 л/сек……………………………..	1,45	1025	155,4	174,0	+18,6
Подъем квадрата………………………………	0,77	1038	154,4	145,7	-8,7
„ свечи……………………………………….	0,66	102т	151,2	142,5	—8,7
То же…………………………………………………	1,09	800	110	101,6	-8,4

Примечание. Компоновка по рис. 32, но без 5′ УБТ, обратного клапана и переводника с отверстиями. Параметры глинистого раствора: у = 1,42 г/смг, вязкость по СПВ-5 45 сек., СНС 78/232 мг/смг.

Таблица 19 Характер работы Скорость, м/сек Глубина, м гидростати­ ческое Давление, 1 Л 4 со 4 К о Ы о) со о S X 4- прирост, —падение Спуск свечи……………………………………… 1,78 700 109,4 131,5 +22,1 То же…………………………………………… 2,50 1500 191,1 251,1 +60,0 Восстановление циркуляции при Q = 16 л/сек…………………………………….. — 1500 210,8 241,1 +30,6 Подключение второго насоса при Q=30 л/сек………………………………………….. — 1500 231.0 248,9 +17,9 Ввод цемента в раствор…………………….. — — 229,9 248,9 +19 Спуск квадрата с промывкой при Q=16 л/сек………………………………………….. 0,7 1513 237,1 293,3 +56,2 Подъем квадрата……………………………… 0,62 1513 237,1 223,0 -14,1 „ свечи………………………………………… 0,62 1500 212,5 199.4 —13,1 Спуск свечи…………………………………… 1,7 1475 235.1 269,9 +34,8 Подъем свечи…………………………………… 0,62 700 118,1 100,6 — 17,5

Примечание. Компоновка низа по рис. 32, у=1,42 г/см%, вязкость начальная 50 сек., после ввода цемента от 100 сек. до нетекучей.

с глубины 1513 ж со скоростью 0,62 м/сек забойное давление снизилось на 14,1 ат. При восстановлении циркуляции на 1500 м одним насосом давление возросло на 30,6 ат. При спуске квадратной штанги со скоростью 0,7 м/сек и одновременной ра­боте насоса с производительностью 16 л/сек забойное давление возросло на 56,2 ат.

Таблица 20

					Давление	am
Характер работы		Скорость, м/се	j 1 Глубина, м !	гидростати­ ческое	максималь­ ное	+прирост, —падение 1
Спуск свечи…………………………….		1,9	450	66,9	95,2	+28,3
То же……………………………………….		1,9	975	130,9	160,2	+29,5
Восстановление циркуляции <5=18 л/сек…………………………	при	_	1000	129,2	152,4	+23,2
Спуск квадрата с. промывкой Q —18 л/сек………	при	1,1	1013	151,2	175,6	+24,4
Подъем квадрата…………………….	. ,	0,48	1013	153,6	139,3	— 14,3
, свечи……………………………..		0,63	1000	147,2	133,9	—13,3
Спуск „ ………………………………………………………….		1,57	975	142,3	183,3	+41,0
Подъем…………………………………..		1,25	750	106,9	95,8	— 11,1
Спуск, ……………………………………		1,6	750	102,5	138,1	+35,6

Примечание. Компоновка низа по рис. 32; у=1,43 г/см3, вязкость 45 сек., СНС 85/296 мг/см2.

В табл. 20 приведены данные расшифровки диаграммы глу­бинного манометра при спуско-подъеме 41/г// бурильных труб на глубину 1000 м. Для этого случая также характерна закономер­ность изменения забойного давления в зависимости от глубины и скорости спуска-подъема.

При увеличении вязкости глинистого раствора до 120" и не­текучей путем добавления в него цемента (на 50 ж3 глинистого раствора было добавлено 200 кг цемента) (табл. 19) гидравли­ческое давление в скважине на глубине 1000 м во время спуска инструмента возросло на 19 ат против давления при работе на глинистом растворе вязкостью 40—50 сек. по СПВ-5. По техни­ческим причинам продолжить опыты при различных парамет­рах глинистого раствора не представилось возможным. Увеличе­ние глубины спуска инструмента до 1500 ж при тех же пара­метрах раствора и компоновках низа, что и при спуске труб на глубину 1000 м, обусловило рост гидравлического давления при спуске и падение его при подъеме инструмента на величину, примерно пропорциональную изменению глубины спуска бу­рильных труб. ‘

Опытные замеры убедительно показали, что темп прироста гидравлического давления в скважине зависит от коэффициента просвета между инструментом и стволом скважины, скорости спуска-подъема инструмента и параметров глинистого раствора (вязкости и статического напряжения сдвига).

С увеличением скорости спуска инструмента, уменьшением коэффициента просвета, повышением вязкости и СНС раствора гидравлическое давление на данной глубине возрастает. И, на­оборот, с уменьшением скорости спуска труб, увеличением коэф­фициента просвета и снижением вязкости и СНС раствора гидравлическое давление снижается.

При неизменных условиях опыта гидравлическое давление возрастает при спуске инструмента против гидростатического пропорционально глубине скважины. При спуске-подъеме ин­струмента со скоростями, приведенными в табл. 16—20, пара­метрами глинистого раствора: удельный вес 1,42 г/см3, вязкость 50 сек. по СПВ-5 и СНС 78/250 мг/см2, и при минимальном за­зоре 10 мм прирост гидравлического давления в скважине на каждые 1000 м глубины против гидростатического при спуске инструмента составляет 45—50 ат, а при подъеме падение да­вления против гидростатического равно 10—12 ат.

Таким образом, можно считать, что прирост давления при спуске инструмента оказался примерно в 4 раза больше паде­ния давления при его подъеме. Однако следует отметить, что экспериментальные работы велись в обсаженной скважине при отсутствии сужений ствола и сальников. В открытом стволе осложненной скважины пределы колебаний давления будут, оче­видно, значительно больше приведенных.

Из сказанного следует, что в ряде случаев поглощения при спуске инструмента в глубоких скважинах и газо-водо-нефте — лроявления при его подъеме вполне можно объяснить колеба­ниями гидравлического давления в ее стволе во время спуско­подъемных операций. Больше того, сопоставление гидростатиче­ских давлений глинистого раствора в процессе проходки сква­жин с пластовыми давлениями и давлениями гилпоразпыва по­казывает, что если учесть прирост давления при спуске инстру­мента, то окажется, что возможные гидравлические давления на забое часто могут превышать давления, необходимые для гидроразрыва пласта. Следовательно, поглощения при бурении, особенно на больших*глубинах в плотных породах, можно объ­яснить образованием трещин разрыва, что в сущности и под­тверждается характером этих поглощений, о чем указывалось выше.

Для обоснования высказанных положений о возможности образования трещин разрыва в процессе бурения скважин с по­следующими поглощениями приводится табл. 21, составленная на основании соотношений между пластовыми, гидростатиче­ским, и, забойными давлениями с учетом их прироста при спуске

Название площади и горизонта	Среднее пластовое давление 1956 г., ат	Средняя глубина залегания горизонта, м	Удельный вес раствора при буре­нии, г/см2	Г идростатическое давление столба раствора, ат	Прирост гидравли­ческого давления при спуске труб, ат	Максимальное гидравлическое дав­ление при спуске труб, ат	Давление гидро­разрыва пласта, ат
Ключевая, I горизонт Майкопа…………………………………..	202	2100	1,24	260	85	345	378
Ключевая, И i оризонт. Майкопа………………………………….	205	2350	1,24	292	94	386	424
Ново-Дмитриевская, И горизонт Майкопа………………….	260	2300	1,5	345	138	473	415
Ново-Дмитриевская, кумский горизонт………………………	320	2600	1,5	391	156	547	468
Ахтырско-Бугундырское: .
IV……………………………………………………………………..	80	1500	1,22	182	60	242	270
V……………………………………………………………………..	80	1850	1,22	200	74	274	333
VI*……………………………………………………………………	125	1950	1,22	236	78	314	351
VII……………………………………………………………..	120	2150	1,22	260	86	346	386
Анастасиевско-Троицкое, IV горизонт………………………….	165	1650	1,22	200	66	26′.	297
Федоровская, сармат…………………………………………………	340	2500	1,65	407	150	557	450
Каневская, нижний мел……………………………………………….	173	1750	1,25	218	70	288	314

100

Примечание. Ожидаемый прирост гидравлического давления при спуске бурильных труб подсчитан по данным зарубежной литературы, а также результатам опытов, проведенных в скв. 29J, причем прирост гидравлического давле­ния при работе на растворе у = 1,2-г 1,3 г/см3 принят в 40 ат на 1000 м глубины, а при у более 1,5 г/см3 — 60 ат на 1000 м глубины. Давление гидроразрыва подсчитано по данным Г. К. Максимовича [27] при у = 1,8 г/см*.

инструмента и давлениями, зарегистрированными при гидрораз — рыне пластов. Давления гидроразрыва получены не путем за­мера их на забое, а методом пересчета по данным давлений на устье и потерям напора при закачке жидкости разрыва. Из приведенной таблицы следует, что при бурении на Ново — Дмитриевской площади забойные давления достигали 473— 547 ат, а гидроразрыв может происходить при давлении 415— 468 ат. Анализ фактических данных по гидроразрывам, произведен­ным в 1957 г. на Ключевой, Ахтырской и Троицкой площадях, показывает, что давления при гидроразрыве в ряде скважин незначительно отличаются от забойных давлений при бурении. Так, например, из табл. 22 видно, что в скв. 92 Ключевая факти­ческое давление гидроразрыва пласта (ГРП) было 370,9 ат, а забойное давление при бурении на Ключевой могло достигать 386 ат. В скв. 261 Ахтырская давление ГРП составляло 356,5 ат, а забойное давление при бурении могло быть’346 ат. Если учесть, что прирост давления при спуске инструмента принят минимальным, так как работы проводились с растворами нор­мальной вязкости и среднего зн-ачения СНС, что не всегда со­блюдается при проходке скважин, то станет очевидной возмож­ность превышения фактических давлений гидроразрыва забой­ными давлениями при бурении глубоких скважин. Таблица 22

28	2122	212,2	170	2,0	380,2	1,79
30	2132	213,2	240	11,0	442,2	2,07
33	2352	235,2	200	11,0	424,2	1,80
40	2134	213,4 ■	195	12.0	396,4	1,85
58	2096	209,6	210	10,0	409,6	1,95
305	2147	214,7	200	4,0	410,7	1,92
306	2134	213,4	190	6,0	397,4	1,86
92	2139	213,9	160	3,0	370,9	1,73

й * cu s U о s

СО Он го

Площадь Ключевая

2,28 2,35 2,16

8 ~ К ЕС СО сю к йа

о

03 » I хо S Ю с — н га о сз =1 н н <_> £ о О о О) Я 2 у я S CD QJ С— з* ч

1 га	га га	3
X	S	t=t о
S	о. я га
О.		а)
к	га
га о	о. в­о га	5
С	С

5д к * £•&

со Он О 03 ««

о * ^ Г­оа L-, со О, g

261	1565	156,5	210	10,0	356,5
243	1644	164,4	235	10,5	388,9
430	1845	184,5	230	16,0	348,5

Ахтырская

Т р о цц к а я 185 I 6,0

I)

Применение растворов высокого удельного веса, помимо //опасности возникновения поглощения вследствие роста гидра­влических давлений на забое и образования трещин, в значи­тельной мере отражается и на скорости проходки. Как показали исследования [45], в результате воздействия гидравлического давления твердость пород повышается, а их буримость ухуд­шается.

Промысловые измерения во Западному Тексасу (США) по­казали, что скорость бурения при переходе с промывки водой

Рис. 34. Кривая зависимости меха­нической скорости бурения от со­держания нефти в растворе.

00 30 0,90 1,08 1,1 1,31 (МI Удельный вес раствора, г/смз Рис. 35. Кривая зависимо­сти механической скорости бурения от удельного веса промывочной жидкости.

5 5 <г>

А
	1

100 90 о so

^ ос; /и

на глинистый раствор снижается до 30—70%. В результате исследований было установлено, что скорость бурения примерно обратно пропорциональна удельному весу промывочной жидко­сти. При бурении на эмульсионных глинистых растворах отме­чается увеличение механической скорости проходки, а также уменьшение закручивания и зависания инструмента по срав­нению с работой на обычном глинистом растворе. На рис. 34 приведен график зависимости механической скорости бурения от содержания нефти в растворе.

Из этого графика следует, что максимальный прирост меха­нической скорости бурения может быть достигнут при содержа­нии нефти в растворе в пределах 10—12% по объему. В работе за 1956 г. [20] было показано, что липкость раствора и корок за­висит от содержания нефти в растворе и ее качества. При этом наименьшему значению липкости соответствовали растворы и корки с содержанием нефти в пределах 10—12%. Следова­тельно, добавление нефти к раствору полезно не только в целях предупреждения прилипания инструмента, но и для повышения механической скорости бурения за счет снижения сил трения и увеличения коэффициента использования осевой нагрузки, а также крутящего момента (при роторном бурении).

Снижение механической скорости бурения в зависимости от удельного веса промывочной жидкости показано на рис. 35.

Из приведенных данных исследования видно, что в случае г работы на тяжелых липких растворах не только повышается Л гидравлическое давление в скважине, вызывая образование тре-н щин разрыва и поглощения, но и снижается механическая cko-V рость бурения.

Из материалов, характеризующих некоторые осложнения, связанные с колебанием гидравлического давления при спуске и подъеме инструмента, следует, что эта проблема является практически весьма важной, поэтому ‘она требует специального глубокого изучения с постановкой необходимого комплекса экс — пери м енталЬНЫХ работ и .опптретпжуюшрй 7 р о р р ти? ргк7т^~ряв~ря~- ботки. *

На основании материалов по изучению осложнений при спус­ко-подъемных операциях в бурении можно высказать следую­щие предварительные рекомендации для опробования их в про­изводственных условиях.

1. За счет сокращения ручных операций в скважинах глуби­ной свыше 2500 м при сохранении суммарной нормы времени на спуск свечи машинное время спуска желательно несколько увеличить (на 4—5 сек.), что должно обеспечить снижение роста гидравлического давления на 30—40% и в ряде случаев пред­упредить возможные поглощения.

2. При спуске бурильных труб со скоростью свыше 1 м/сек установка обратного клапана в инструменте нежелательна, так как это вызывает значительный рост гидравлического давления в скважине.

3. Не следует производить спуск и расхаживание инстру­мента со значительной скоростью (более 0,5 м/сек) при одновре­менной работе насоса на полную мощность.

4. Ускорение и замедление спуска труб следует регулиро­вать плавным торможением вручную и своевременным включе­нием гидроматического тормоза.

5. Минимальный зазор кольцевого пространства, при даль­нейшем снижении которого гидравлическое давление в сква­жине начинает заметно возрастать, находится в пределах 20—

25 мм. Поэтому в глубоких скважинах меньшие зазоры могут оказаться опасными.

6. В глубоких скважинах необходимо по возможности огра­ничивать утяжеление глинистого раствора, что должно обеспе­чить снижение колебаний гидравлического давления и пред­упредить возможные поглощения и осыпи.

7. Для предупреждения налипания сальников на бурильных трубах и глинистых корок на стенках скважин, приводящих к уменьшению кольцевых зазоров и росту диапазона колебаний гидравлического давления при спуско-подъемных операциях,

довольно эффективным следует считать применение в глубоких скважинах эмульсионных глинистых растворов.

8. Особое внимание следует уделять контролю вязкости, СНС и липкости глинистого раствора, не допуская высоких зна­чений этих параметров.

9. При бурении турбобуром мягких пород необходимо в про­цессе бурения и особенно перед подъемом инструмента тща­тельно промывать скважину, обязательно вращая трубы до пол­ной ликвидации затяжек, способствующих, помимо прихватов, значительному снижению гидравлического давления и как след­ствие этого—.газо-водо-нефтепроявлениям и осыпям.

Комментарии запрещены.