7 Осложнения при бурении. Поглощения и газанефтеводопроявления. Осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин

• Название: Осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин
• Дата: 17.03.2022
• Размер: 381.02 Kb.
• Имя файла: 7 Осложнения при бурении. Поглощения и газанефтеводопроявления.docx
• Тип: Документы; #401224
• страница: 6 из 8

5. Способы ликвидации обвалов стенок скважины

Первоочередными мероприятиями по ликвидации неустойчивости ствола являются повышения плотности бурового раствора и снижения его водоотдачи. Плотность рекомендуется повышать постепенно, ступенчато с постоянным контролем за состоянием стенок скважин. В раствор необходимо водить ингибиторы, лучшим из которых является хлористый калий. Ионы калия обволакивают глинистые частицы, препятствуя их дальнейшей диспергации. Ингибирующими свойствами обладают также хлористый натрий, алюминокалиевые квасцы, гипс, хлористый кальций, нитрилотриметифосфоновая кислота, кремнийорганическая жидкость, но в меньшей степени.

Если эти мероприятия не дают результата, то используют специальные способы упрочения горных пород. К их числу относятся:

• 
  цементация;
  
• 
  смолизация;
  
• 
  битумизация;
  
• 
  силикатизация;
  
• 
  электрохимическая обработка пород;
  
• 
  термообработка;
  
• 
  замораживание.
  

Цементация наиболее эффективна в трещиноватых скальных и песчано‑гравилистых породах. Цементный раствор закачивается через трубы с обязательной установкой пакера над зоной цементации для продавливания смеси в трещины под давлением до 20 МПа. Ширина трещин должна быть не менее 0,1 мм, в противном случае цемент отфильтровывается. Необходимо учитывать минерализацию подземных вод и применять соответствующие цементы. Могут быть использованы цементо‑глинистые растворы с добавкой ПАВ. Они обладают большей подвижностью, хотя и несколько меньшей прочностью после схватывания.

При смолизации используются фенолформальдегидные и мочевинформальдегидные смолы с отвердителями, которые также под давлением закачиваются в горную породу. Смолы обладают хорошей адгезией.

Битумизация может быть использована в двух вариантах – горячая и холодная. Горячая битумизация осуществляется так же, как и при ликвидация поглощения бурового раствора. При холодной в качестве бурового раствора используют битумные эмульсии с добавлением глины, цемента. Битум проникает в трещины, поры, стабилизирует породы и образует эластичную тонкую пленку на стенках скважины. Битум устойчив к пластовым водам любого типа и минерализации. Наиболее эффективна битумизация в карбонатных породах там, где в обменном комплексе присутствует кальций.

Силикатизация наиболее эффективна в упрочении песков. При двухслойной силикатизации в породу поочередно нагнетается силикат натрия (Na₂ Si O₃) и раствор хлористого калция (Ca Cl₂). При их взаимодействии образуется гель, скрепляющий породу. При односторонней силикатизации в скважину нагнетается силиказоль, который также переходит в гель. Известны случаи установки силикатных ванн с целью закрепления стенок скважины. Жидкость ванны состоит из силиката натрия до 10 %, КМЦ до 2 %, вводимой с целью снижения водоотдачи до 2-3 см³/30 мин по ВМ‑6, остальное – вода. Выдержка ванны доходит до 3 суток.

Электрохимическое упрочение заключается в том, что через горную породу пропускается постоянный электрический ток в сочетании с применением тампонажных смесей. Под действием эклектического поля происходят электролиз, электроосмос, электрофорез, обменные реакции. В конечном итоге образуются кристаллические малорастворимые агрегаты, связывающие частицы горной породы между собой.

Термическая обработка наиболее эффективна в глинистых породах и возможна только в «сухих» скважинах. В этом случае в зону неустойчивых пород нагнетается воздух с температурой 600‑900^о, или в скважине снижается горючее. В результате термического воздействия порода приобретает свойства кирпича.

При благоприятных условиях возможно замораживания горных пород путем прокачки по скважине охлажденного насыщенного раствора поваренной соли.

Однако все эти мероприятия, как правило, временные. Поэтому после проходки интервалов, склонных к обвалообразованию, опускается техническая колонна обсадных труб.

6. Особенности бурения в солевых отложениях

При разбуривании хемогенных пород возможно их растворение и размыв, в результате чего образуются каверны, или сужение ствола в результате пластического течения. Существенное значение на поведение солей оказывает температура. Если она не превышает критическую, при которой соли теряют устойчивость, то имеет место растворение. Если пластовая температура выше критической, то происходит течение солей. Значение критической температуры колеблется в пределах от 45 до 200^о С в зависимости от вида соли. Необходимая плотность бурового раствора ρ, при которой исключается пластическое течение солей может быть определена по формуле

, (4)

где ρ_г.п. – средневзвешенная плотность вышележащих горных пород;

Р_ст– статическая прочность соли при пластовой температуре, (табл. 1);

Н – глубина залегая пласта;

К – коэффициент запаса, зависящий от температуры.

Таблица 1

Зависимость статической прочности солей

и коэффициента запаса от температуры

Температура, оС	Статическая прочность, МПа					Коэффициент запаса
	Ангидрит	Галит	Гипсолит	Сильвин	Бишофит
20	240,0	35,0	19,0	15,0	7,0		1,37
50	-	22,5	7,5	10,	3,0		1,37
100	235,0	10,	3,5	5,0	0		1,40
150	225,0	5,0	-	0	-		1,45
200	210,0	0	-	-	-		1,50

Анализ формулы (4) показывает, что при критической температуре плотность бурового раствора должна быть равна средневзвешенной плотности вышележащих горных пород, что исключит течение солей.

Для предупреждения растворения могут быть использованы следующие мероприятия:

• 
  применение в качестве бурового раствора перенасыщенного солевого, причем до 10 % соли должно находиться в твердой фазе в связи с тем, что при повышении давления и температуры в призабойной зоне, растворимость солей также возрастает;
  
• 
  применение растворов, исключающих растворение солей (гидрофобные эмульсии, растворы на нефтяной основе);
  
• 
  подавление растворимости одной соли другой в соответствии с закономерностями солевого равновесия.
  

Для предупреждения осложнений, связанных с пластическим течением солей, необходимо:

• 
  осуществлять промывки скважины охлажденным раствором с целью снижения забойной температуры;
  
• 
  соблюдать равенство пластического течения и растворения солей путем подбора бурового раствора соответствующего типа и качества.
  

Прихваты инструмента из-за пластического течения ликвидируются путем прокачивания по скважине воды.

Для снижения водоотдачи буровые растворы обрабатываются КМЦ, крахмалом, гипаном. Для повышения активности стабилизаторов рН растворов поддерживается в пределах 8-10 путем добавления кальцинированной соды или щелочи.
ПРИХВАТЫ
Собственно прихват это невозможность подъема инструмента при технически допустимых нагрузках (прочность колонны труб, грузоподъемность оборудования, вышки или мачты). Следовательно это уже авария. Прихвату предшествуют затяжки и посадки инструмента, которые могут быть отнесены к осложнениям.

Затяжки – существенное повышение нагрузки на крюке относительно веса инструмента при его подъеме.

Посадки – существенное снижение нагрузки на крюке при спуске инструмента.

Одна из разновидностей прихватов – заклинивание инструмента, которому предшествует подклинивание.

Заклинивание – жесткое сопротивление продольным перемещениям и вращению инструмента.

Подклинивание – возрастание усилий продольным перемещениям и вращению относительно нормальному процессу бурения.

Прихваты – самые распространенные аварии. По статистике они составляют 37% от общего числа аварий, а затраты времени на их ликвидацию составляют практически половину от времени на ликвидацию всех аварий.