книги / Прихваты колонн при бурении скважин

сопровождается постепенным сжатием корки, выдавливанием из нее фильтрата. В результате этого полностью прекращается поступ­ ление фильтрата в пласт через зону контакта. Так как проницае­ мость корки мала, скорость, при которой она сжимается, довольно низка.

Перепад давления, действующий на корку и являющийся при­ чиной поступления фильтрата в пласт, в процессе бурения переда­ ется корке непосредственно через буровой раствор, а при оставле­ нии колонны без движения в зоне контакта труб с коркой — через поверхность труб. Причем по мере вдавливания поверхности труб в корку перепад давления в зоне контакта постепенно увеличива­

ется.

За рубежом (в США) считается, что в решении проблемы пре­ дупреждения прихватов первостепенная роль должна быть отведе­ на буровому раствору и качеству промывки скважины. Реагенты и материалы для приготовления бурового раствора должны быть универсальными. Максимально решает проблему регулирования свойств раствора использование комплексной системы [29]. Она эф­ фективна как в соленых, так и пресных средах, а также при разбу­ ривании горизонтов с высокими градиентами пластового давления,, пористых и проницаемых пород, сланцевых глин, вызывающих ос­ ложнения, солевых отложений, при бурении в отдаленных районах, где велики транспортные расходы.

Компоненты системы совместимы с буровыми растворами любых типов. Система обеспечивает минимальное содержание твердой фазы при любой плотности раствора, регулирует водоотдачу, вяз­ кость, напряжение сдвига, предотвращает набухание глин, снижает момент вращения труб и силы сопротивления при движении бу­ рильной колонны в скважине, предотвращает влияние перепада давления, дает тонкую малопроницаемуго фильтрационную корку, термостабильна. Ингибирующие свойства системе придают добавки диаммоннйфосфата, сульфата аммония, нитрата аммония, гидро­ окиси калия, хлорида калия, хлорида натрия, извести, гипса и др.

Система состоит из следующих компонентов.

Флосаль — гранулированный асбест, легко диспергирующий в буровом растворе, вводится для улучшения очистки ствола сква­ жины. Его добавки несколько увеличивают вязкость раствора и его несущую способность. В результате эффективного удаления вы­ буренных частиц из-под долота повышается механическая скорость проходки. Флосаль препятствует поглощению раствора в грануляр­ ных коллекторах.

Др некое (КМЦ) регулирует водоотдачу, способствует форми­ рованию тонкой непроницаемой фильтрационной корки, предупрежу дает Флокуляцию частиц выбуренной породы. Используется для приготовления растворов на пресной основе.

Д р и с п а к Суперло — полимер, выполняющий функцию КМЦ как в соленой, так и пресной среде. Предупреждает вспучи­ вание сланцевых глин и возникновение прихватов в случае неожи­ данного засоления раствора, оказывая антикоагулирующне ден-

172

174

работах и забуривание второго ствола при промывке раствором на пресной воде), а на ближайшей буровой с использованием обычного пресного раствора — 24 м/сут.

В Юго-Восточном Вайоминге с использованием этого раствора пробурили отложения сильно набухающих вязких сланцев. Эти сланцы содержат много монтмориллонита и мало менее активных глинистых минералов. На соседней скважине было затрачено свы­ ше 40 дней на бурение и перебурквание пропластка мощностью 2,7 м, залегающего над песчаником Лионе. Четыре раза меняли тип раствора: гипсовый, соленасыщенный, на дизельном топливе с крахмалом и, наконец, известковый с высоким pH. Скважина была ликвидирована без проведения электрометрических работ. Применение полимерной системы с КС1 позволило без потерь вре­ мени пройти отложения Лионе и провести электрокаротаж и рабо­ ту с испытателем пластов. Скважина была рекордной как по вре­ мени бурения (25 дней), так и по числу отработанных долот (13).

В обоих случаях считалось, что причиной осложнений в слан­ цах были химические и физические явления, но не АВПД. Поли­ мерный раствор уменьшил тенденцию этих сланцев к набуханию

идиспергированию. Реологические свойства нового раствора спо­ собствовали снижению эрозии пород стенок скважины, обычна наблюдаемой при промывке растворами, и обеспечению качествен­ ной очистки ствола скважины.

При применении этого раствора предъявляются повышенные требования к знанию геологии района и к определению минера­ логического состава осыпающихся глин. От типа глин зависит концентрация КС1. При большом содержании каолинита, хлорита

ииллита требуются меньшие концентрации КС! (3—5%) по срав­ нению с большим содержанием монтмориллонита. Стабилизация глин не может быть достигнута без создания необходимой для каждого типа глин концентрации КС! и полиакриламида. С этой целью особое внимание уделяется тщательному изучению образ­ цов керна и шлама из бурившихся по соседству скважин. Для это­ го проводили рентгеноскопию, исследования по набуханию и дис­ пергированию, испытания на всестороннее сжатие и адсорбирую­ щую способность образцов.

Конструкция скважины также зависит от геологии района. Не­ сцементированные пески третичного периода перекрываются кон­ дуктором. В дальнейшем в зависимости от глубины скважины возможен спуск промежуточной колонны или хвостовика. Если наблюдаются поглощения или осыпи, спуск хвостовика обязате­ лен, но при использовании полимерного раствора удается избежать спуска такой колонны.

При бурении под кондуктор экономически целесообразнее ис­ пользовать обычный раствор с небольшим содержанием твердой фазы до тех пор, пока нет осложнения. При разбуривании слан­ цев требуется максимальная очистка ствола, так как здесь про­ исходит сильная эрозия пород, слагающих стенки скважины. Пос­ ле спуска кондуктора бурение ведется с промывкой водой с до­

178

ским и пластовым. Таким образом предотвращается образование корки против проницаемых пластов.

Скорость коррозии при применении полимерной системы с КС1 обычно выше, чем при использовании растворов на пресной воде. Добавлением в буровой раствор реагентов, удаляющих сер­ нистые соединения, а также введением ингибиторов можно свести коррозию к минимуму. Кроме того, надо поддерживать рН> 10,5. Борьбу с коррозией следует вести с начала бурения скважины. При бурении под кондуктор необходимо устанавливать контроль­ ные коррозионные кольца и замерять их износ через каждые 4— 5 дней.

Полимерный буровой раствор оказался весьма экономичным там, где обычные растворы не обеспечивают устойчивость креп­ ких, хрупких, осыпающихся сланцев. Затраты на буровой раствор составляют от 15 до 45 долл, на 1 м проходки в зависимости от глубины бурения. Отмечается снижение затрат на буровой раст­ вор и общую стоимость бурения на 25—50% по сравнению с ис­ пользованием обычных растворов на водной основе. Другими преимуществами раствора с КО являются увеличение скорости бурения на 25%, уменьшение механической и химической эрозии сланцев и обеспечение хорошей очистки ствола скважины. Пос­ ледние результаты бурения показывают, что стабилизация сланцев достигается как в неглубоких, так и в глубоких скважинах.

В США считается доказанным, что на устойчивость пород, сла­ гающих стенки скважины и, как следствие, на уменьшение веро­ ятности прихватов положительно влияет не увеличение основных показателей бурового раствора (плотность, вязкость, водоотдача, содержание твердой фазы), а поддержание их на возможно низ­ ком уровне. Так, реализация этого положения позволила резко сократить число прихватов при бурении интервалов неустойчивых и высокопроницаемых пород. Уменьшению числа прихватов спо­ собствовало также широкое использование УБТ фигурного сече­ ния и специальных центраторов, снижающих фактическую ruioщадь контакта труб со стенками скважины.

На стабильность ствола положительно влияют: бурение при сбалансированном давлении в системе скважина — пласт, приме­ нение буровых растворов с минимальным содержанием твердой фазы и контроль за гидратацией глинистых сланцев. Бурение скважин при сбалансированном давлении имеет ряд преиму­ ществ: возрастает механическая скорость проходки, предотвраща­ ется возможность прихвата, сокращается число случаев поглощейий бурового раствора. Согласно [39], одну из скважин в интерва­ ле 3354,5—4599,0 м бурили с использованием раствора, плотность которого была на 240—360 кг/м3 меньше плотности, необходимой для создания на забой давления, равного пластовому. Стабиль­ ность ствола скважины при этом поддерживали добавлением ор­ ганических полимеров. Затраты времени на бурение оказались в 1,4—2 раза меньшими, чем при традиционном бурении.

Буровые растворы с низкййГ содержанием твердой фазы часто

180