Файл: Реферат Дисциплина Предупреждение и ликвидация осложнений и аварий при строительстве скважин Тема реферата Методы и устройства для исследования поглощающих пластов в разрезе бурения скважины.docx

Горные породы	Коэффициент фильтрации, м3/сут	Удельное водопоглощение, м3/ч
Практически монолитные	<0,01	<0,0003
Весьма слабоводопроницаемые, лаботрещиноватые и слабозакарстованные	0,01-0,1	0,0003-0,003
Слабоводопроницаемые, лаботрещиноватые и слабозакарстованные	0,1-10	0,003-0,3
Водопроницаемые, трещиноватые и закарстованные	10-30	0,3-0,9
Сильноводопроницаемые, сильнотрещиноватые и сильнозакарстованные	30-100	0,9-3,0
Весьма сильноводопроницаемые; весьма сильнотрещиноватые; весьма сильнозакарстованные	>100	>3,0

Коэффициент фильтрации – величина, характеризующая водопропускную способность горной породы, являющаяся постоянной для определенной горной породы.

Представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равным единице, и выражается в м³/ сут или л/ сек. Коэффициент фильтрации служит исходным параметром для всех фильтрационных расчетов. Коэффициент фильтрации определяется опытными откачками и нагетанием воды, а также геофизическими и лабораторными исследованиями. Удельное водопоглощение горной породы - расход (в литрах за 1 минуту) нагнетаемой в скважину воды, отнесенный к интервалу длиной 1 метр и напору 1 метр столба воды.

Технологические причины поглощений промывочной жидкости связаны с правильностью выбора конструкции скважины, выбором параметров промывочной жидкости, способа бурения, частоты вращения бурового инструмента в скважине, соотношения диаметров долота, забойного двигателя и других элементов бурильной колонны, изменения перепада давления ????Р на пласт:

????Р = Р_ст - ????Р_г.д. -

Гидростатическое давление Р_ст определяется весом столба промывочной жидкости. Гидродинамическое давление ????Р_г.д зависит от выполняемой технологической операции:

---

• 
  при циркуляции промывочной жидкости;
  
• 
  при пуске бурового насоса;
  
• 
  при спуско-подъемных операциях.
  

Рост гидродинамического давления может оказаться особенно опасным (вызывающим поглощение), если гидростатическое давление близко к пластовому. Из практики бурения скважин на нефть и газ известно, что для начала поглощения промывочной жидкости иногда достаточно развития репрессии на пласт, равной 3,6 * 10^-3 Па. [15].

Поглощение промывочной жидкости может обуславливаться и гидроразрывом пласта, т.е. искусственным формированием каналов ухода (трещин) в первоначально монолитных породах или раскрытием ранее имевшихся трещин. Это происходит при условии:

Р_ст+ Р_г.д.>Р_р.

где Р_р. – давление гидроразрыва пласта.

Образование трещин может значительно увеличить проницаемость породы, как за счет емкости трещин, так и за счет улучшения гидродинамической характеристики пласта. Давление разрыва и направления развития трещин зависят от вертикального и бокового горного давления, наличия естественной трещиноватости, давления в поровом пространстве, пористости и проницаемости горных пород, вязкости жидкости разрыва. В каждом конкретном случае существует определенное значение критического давления, при котором трещины открываются и резко возрастает проницаемость пласта. Уменьшение перепада давления ниже критической величины вновь приводит к смыканию трещин. Это необходимо учитывать при изоляционных работах. Чтобы тампонирующая смесь попала в трещины, давление в процессе ее закачки должно быть больше давления раскрытия трещин.

Существует определенное значение давления, при которых иногда происходит не разрыв целиком породы, а лишь раскрытие существующих микротрещин по наиболее ослабленным участкам породы.

Необходимо отметить, что поглощения промывочной жидкости в результате гидравлического разрыва значительно легче не допускать, чем ликвидировать. Профилактические меры по предупреждению поглощений сводятся к регулированию свойств промывочной жидкости и выбору технологии проводки скважин, которые позволяют снизить гидростатическое и гидродинамическое давление на стенки скважины.

---

Для предотвращения гидроразрыва пласта требуется, чтобы суммарное давление (Р_ст + ????Р_г.д.) было меньше давления гидроразрыва Р_р на 5-6 %. .

Допустимую величину (Р_ст + ????Р_г.д.) можно определить по формуле:

(Р_ст + ????Р_г.д.)=kσ_zH ,

где k – коэффициент запаса, равный 0,90 – 0,95;

σ_z– градиент горного давления, МПа/м;

Н – глубина залегания пласта, м.

Основные причины поглощения заключаются в превышении давления в стволе скважины над пластовым давлением и давлением гидравлических сопротивлений в каналах поглощения вследствие излишней плотности бурового или тампонажного раствора и больших потерь давления в кольцевом пространстве при бурении или креплении колонн в проницаемых коллекторах или в интервалах образования трещин гидроразрыва пласта. Гидравлический разрыв пласта в связи с высоким давлением в скважине возможен при спуске бурильной или обсадной колонны, вызове циркуляции, креплении обсадных колонн, перекрытии кольцевого пространства при наличии циркуляции сальником или шламом [1].

---

1.3. Признаки поглощения

Признаки поглощения бурового и тампонажного растворов можно подразделить на прямые и косвенные. При поглощении расход жидкости на выходе из скважины меньше, чем на входе, уровень жидкости в приемных емкостях уменьшается. Однако эти прямые признаки поглощения могут четко не проявиться, если в скважине одновременно с поглощением происходит проявление.

При разбуривании интервалов поглощения возможны провалы инструмента и увеличение механической скорости бурения, ухудшение выноса шлама, его локальные скопления в стволе скважины с последующими заклиниваниями и зависаниями инструмента в местах скопления шлама. Это все косвенные признаки поглощения. Косвенными признаками межпластовых перетоков могут служить изменения плотности бурового раствора и его свойств, состава ионов.

В крупнотрещинноватом коллекторе возможно поглощение тампонажного раствора вместе с твердой фазой. Признаком такого гидродинамического взаимодействия может служить уменьшение давления при продавке цементного раствора.

При поглощениях буровой раствор перенасыщается шламом. На забое образуется осадок шлама, а также локальные скопления его в стволе скважины выше забоя, что способствует сальникообразованию, затяжкам и прихватам инструмента. Вследствие снижения противодавления возможно развитие осыпей и обвалов стенок скважины, газо-, водо-, нефтепроявлений. При этом увеличивается расход раствора, материалов, химических реагентов, снижается скорость бурения.

При неизолированном поглощающем пласте значительно затрудняется достижение заданной высоты подъема цементного раствора, увеличивается его расход. Борьба с поглощением связана с расходом времени, средств, материалов, обсадных труб и в конечном итоге приводит к увеличению сроков сооружения скважины и повышению ее стоимости.

Для разработки мероприятий по предупреждению поглощений буровых и тампонажных растворов, а также изоляции поглощающих горизонтов или уменьшению степени интенсивности поглощения, необходимо знать следующие характеристики поглощающих объектов:

• 
  границы (мощность зоны поглощения);
  
• 
  пластовое давление, интенсивность поглощений;
  
• 
  взаимодействие пластов – межпластовые перетоки;
  
• 
  тип коллектора, размер и форму поглощающих каналов;
  
• 
  местоположение изменения диаметра ствола скважины (сужения, каверны);
  
• 
  возможность других осложнений, их интервалы (обвалы, проявления);
  
• 
  давление гидроразрыва пород;
  
• 
  тип и свойства флюида, содержащегося в каналах поглощения.
  

---

Изучение зон поглощений проводится с помощью специальных исследований в скважине, выполняемых буровым предприятием на имеющихся на буровой установке приборах. Это оперативный вид контроля.

При этом определяются:

• 
  параметры промывочной жидкости;
  
• 
  положение статического и динамического уровней;
  
• 
  объем промывочной жидкости в циркуляционной системе;
  
• 
  скорость восходящего потока промывочной жидкости;
  
• 
  количество промывочной жидкости, входящей и выходящей из скважины;
  
• 
  изменение давления на насосах;
  
• 
  содержание газа в буровом растворе (газопоказания);
  
• 
  контроль процесса углубления скважины.
  

Кроме оперативного вида контроля применяют специальные виды исследования – промыслово-геофизические и гидродинамические [1].

1.4. Методы исследования потенциальных зон поглощений.

1.4.1. Геофизические методы исследования скважин

Кавернометрия. По кавернограмме можно определить степень разрушения прискважинной части поглощающего пласта. Однако поглощения не всегда приурочены к расширенным участкам ствола скважины. Если полное поглощение бурового раствора сопровождается провалом инструмента, то по кавернограмме можно оценить сложность проведения изоляционных работ.

Термокаротаж позволяет найти границы поглощающих пластов. Этот метод основан на использовании естественного теплового поля Земли. Суть метода заключается в следующем. Скважину на некоторое время оставляют в покое. После выравнивания температуры бурового раствора и окружающих пород производят контрольный замер температуры в скважине. Затем в нее закачивают буровой раствор. При этом часть его из верхней части ствола скважины уйдет в зону поглощения. Так как температура закачиваемого раствора обычно более низкая, то снизится и температура раствора, расположенного в интервале над поглощающим пластом. Температура раствора ниже поглощающей зоны не изменится. На термограммах напротив поглощающего горизонта выделится зона пониженных температур. Для этой цели используется записывающий термометр.

Резистивиметрия позволяет определить положение зоны поглощения по изменению удельного сопротивления раствора до и после закачивания его в скважину. Выделить зону поглощения

---