Потеря циркуляции при цементировках
В практике бурения за последние годы неоднократно наблюдались случаи потери циркуляции и невозможности ее восстановления через спущенную колонну вследствие очень высоких давлений и поглощения глинистого и цементного растворов.
Данная группа осложнений обусловливается в основном высоким значением СНС глинистого раствора, что подтверждается такими фактами. На скв. 620 Северо-Ахтырская 53/4" эксплуатационную колонну спускали на глубину 2910 м. Ствол этой скважины до глубины 2386 м был обсажен 85/s" технической колонной, а ниже пробурен долотом Аг° 8. Перед спуском 53//’ колонны глинистый раствор имел следующие параметры: вяз
кость— 110 сек. по СПВ-5; удельный вес 1,8 г/см3-, СНС через 1 мин. — 189 мг/см2-, СНС через 10 мин.—471 мг/см2.
С момента последней промывки перед спуском б3//’ колонны до попытки восстановить циркуляцию, когда башмак колонны находился на глубине 2750 м, прошло около 50 час. Хотя колонну спускали с обратным клапаном и осложнений в виде посадок и затяжек при спуске не наблюдалось, восстановить циркуляцию при давлении до 200 ат не удалось, причем скважина потлотила 17 м3 глинистого раствора. Колонну решили допустить до забоя и путем перфорации восстановить циркуляцию. Однако через дыры на глубинах 2720, 2370 и 2000 м циркуляцию не смогли восстановить, хотя последние отверстия были перфорированы против технической колонны. Когда же в колонне глинистый раствор заменили водой, то при давлении 100 ат восстановили вначале обратную, затем прямую циркуляцию.
Подобное осложнение наблюдали при спуске 85/в" технической колонны на скв. 250 Восточно-Калужской площади. Эта скважина к моменту осложнения была пробурена до глубины 2650 м долотом № 12. Параметры глинистого раствора перед спуском колонны были: вязкость — нетекучая; удельный вес
1,6 г/см3-, СНС через 1 мин. — 244 мг/см2; СНС через 10 мин.— неизмеримо высокое. Низ колонны оборудован двумя обратными клапанами. Циркуляцию пытались восстановить через 57 час. после начала подъема инструмента под спуск колонны, когда ее башмак находился на глубине 2270 м. При давлении 130 ат циркуляцию не восстановили, а скважина поглотила около 12 м3 раствора. Затем колонну подняли до глубины 1780 м и расхаживали на высоту 20—25 м в течение 3 час., причем при движении колонны вверх наблюдали перелив раствора в затрубном пространстве, а при погружении колонны — падение уровня, т. е. раствор вследствие высокого значения СНС частично увлекался поверхностью обсадной колонны, составлявшей около 1600 м2. ■
Расхаживанием колонны удалось разрушить структуру раствора в кольцевом пространстве, а спуском грунтоноски на канате с трактора-подъемника — внутри обсадной колонны. После этих мероприятий восстановили циркуляцию при первоначальном давлении 110 ат, которое затем быстро снизилось до нормального.
Лабораторные испытания показали, что СНС глинистых растворов, взятых из скважин, где не удалось восстановить циркуляцию после спуска колонн, через сутки оказалось в 4—5 раз больше, чем через 10 мин. В приведенных примерах колонны без промежуточных промывок спускали более 2 суток, поэтому естественно, что СНС перед восстановлением циркуляции было очень высоким, что и послужило основной причиной потери циркуляции.
Определим давление, необходимое для преодоления начала сдвига раствора в скв. 620 Северо-Ахтььрская. Условия для начала движения раствора в скважине через опущенную колонну можно выразить следующей зависимостью:
^ Рс — tcLt0 (dB — f — dn — f — Dc),
где Яс —давление насоса при начале сдвига раствора; т0 — статическое напряжение сдвига раствора; dB — внутренний диаметр трубы; dH — наружный диаметр трубы; А, — диаметр скважины. .
Если принять т0 = 500 мг/см2, dB = 122 мм; dn = 116 мм; Dc = 200 мм; L = 2750 м, то
р _ 4lT0(dB-frfH+£>c) 4-2750- 100• 500 (12,2+14,6-f 20,0)
= 173-106 мцсм2 или 173 am.
Так как циркуляцию при давлении до 200 ат восстановить не удалось, то, очевидно, СНС раствора фактически в скважине было не 500 мг/см2, как принято в расчете, а значительно больше.
Для предупреждения потери циркуляции при цементировке Б3//’ колоины в скв. 380 Ново-Дмитриевской удельный вес раствора перед заливкой снизили с 1,52 до 1,38 г/см3, вязкость снизили с 70 сек. по СПВ-5 до 37 сек. и СНС с 200 до 60 мг/см2. В процессе спуска колонны сделали две промежуточные промывки. Все это обеспечило заливку б3//’ колонны на глубине 3100 ж без осложнений, хотя в процессе проработки ствола скважина поглощала глинистый раствор, а 85/8" техническую колонну в этой скважине зацементировали без выхода циркуляции.
Проведение мероприятий по снижению СНС, удельного веса и вязкости глинистых растворов перед спуском колонн в глубокие скважины в 1956 г. позволило резко снизить число подобных осложнений.