Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Буровые и тампонажные растворы поглоща­

ются в скважине в условиях, когда

Рст Ргд ^ Рпл "I" Рр!

где рст — гидростатическое давление в стволе скважине; ргд — гидродинамическое давление; р^ — пластовое давление; рр — гидравлическое сопротивление растеканию промывочной жидкости или тампонажного раствора по каналам в горной породе, вскрытым скважиной.

Необходимо знать, что

Рф = (0,49-йЗ,91)рг,

где Ргр — давление гидроразрыва пласта; рг — горное давление.

При бурении скважины вскрываются пласты, сложенные горными породами с различной пористостью, проницаемо­стью и дренированностью, в том числе трещиноватые и ка­вернозные (известняки, доломиты) коллекторы, насыщенные пресной или минеральной водой, рапой, газом и нефтью.

До момента вскрытия флюид находится под пластовым давлением. От кровли к подошве пласта давление повышается на величину давления столба насыщающего пласт флюида. Следовательно, при одной и той же мощности пласта, насы­щенного водой или нефтью, разность давлений в подошве и кровле значительно больше, чем для насыщенного газом пла­ста. Трещины в пласте могут образовываться как в результате перекристаллизации пород, так и вследствие тектонических процессов. Раскрытость трещин изменяется в широких преде­лах: от полного смыкания до 40-50 мм. Трещины уменьшают­ся под действием горного давления и выпадения солей и уве­личиваются при движении подземных вод и растворении по­род.

Флюиды, насыщающие пласт и проникающие в него в процессе бурения при выполнении технологических опера­ций, имеют разные состав и свойства, вступают в различные физико-химические взаимодействия между собой и коллек­тором. По указанным причинам закон фильтрации в таком коллекторе оказывается часто очень сложным. При циркуля­ции жидкости плотностью р с давлением в скважине рс на глубине г будет

Рс Рст Ргд-

где Рст = дрг; ргд — гидродинамическое давление, равное сум­

ме потерь давления в кольцевом канале на участке от глуби­ны z до устья скважины.

С рядом допущений можно написать

Рс Рпл РсТ "I" Ргд 9PZ Ргд-

Отсюда плотность бурового раствора должна быть следую­щей:

Р = (Рпл — Pj/gz. (23.3)

При ОСТаНОВКе ЦИРКУЛЯЦИИ Давление В СКВаЖИНе рс » Рпл — ргд и может оказаться рс < р^, что ведет к газо-, нефте-, водо- проявлениям. Для предупреждения названных осложнений в большинстве случаев плотность раствора рассчитывается из условия некоторого превышения давления в скважине над пластовым в статических условиях (без циркуляции).

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. При этом надо помнить, чтобы рс < (0,85^0,90^.

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.

Предупреждение поглощения возможно уменьшением дав­ления в скважине и проницаемости коллектора, повышением гидравлического сопротивления при движении жидкости по пласту путем регулирования ее состава и свойств.

Значительную опасность представляет гидродинамическое давление, возникающее при спуске бурильной и обсадной колонн. Например, в одной из скважин глубиной 2440 м при
быстром спуске (свеча длиной 27 м, спуск за 15 с) давление повысилось на 3,7 МПа, а при спуске за 33-41 с оно умень­шилось до 0,3 МПа. 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 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, 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. 23.12, а схема пакерной заливки зоны поглощения — на рис. 23.13.

Пакер (рис. 23.13) не извлекается на поверхность до набо­
ра необходимой прочности смеси. Процесс твердения смеси происходит при условии равновесия системы пласт — скважи­на, которое достигается закачиванием в скважину расчетного объема продавочной жидкости. Условия равновесия (см. рис. 23.13) следующие:

{/Рсм^см “Ь дРпрЛх РпЛ1 (23.4)

где рсм, рпр — плотность соответственно тампонирующей смеси и продавочной жидкости; Лсм = 20-ь30 м — превышение уров­ня тампонирующей смеси над кровлей зоны поглощения; Лх — высота столба продавочной жидкости над тампонирующей смесью.

Из уравнения (23.4) можно определить требуемую плот­ность продавочной жидкости:

Комментарии запрещены.