УИР. Реферат по дисциплине Учебноисследовательская работа
 Скачать 0.59 Mb.
|
1.2. Факторы, влияющие на появление поглощений промывочной жидкостиГеологические факторы - тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания, склонность пород к гидравлическому разрыву, величина пластового давления, характеристики пластового флюида (плотность, температура, степень минерализации), а также наличие других сопутствующих осложнений (осыпи, обвалы, нефтегазопроявления, перетоки пластовых вод). Геологические факторы охватывают все геологические и гидрогеологические особенности условий, определяющие интенсивность фильтрации промывочной жидкости в пласт. Поглощающие пласты могут быть представлены несвязанными мелкопористыми (песчаными и крупнообломочными, закарстованными и трещиноватыми горными породами). Наиболее интенсивные поглощения отмечаются чаще всего в крупнообломочных, закарстованных и трещиноватых горных породах. Глубина залегания несвязанных и кавернозных пород обычно не превышают 300 метров. Трещиноватые породы могут быть встречены на любой глубине. В связи с этим трещиноватость горных пород должна изучаться как объект возможных зон геологических осложнений. Трещины в горных породах классифицируются по геометрическим особенностям, морфологии и генезису. По геометрическим особенностям трещины делят на системные, хаотичные и полигональные, на вертикальные (с углами падения 72—90°), крутые (45—72°), пологие (6—45°) и горизонтальные (до 6°). Основные параметры трещин, имеющие наибольшее значение при оценке зон поглощений: раскрытие, густота (расстояние между ними по нормали) , частота (расстояние между ними по горизонтали в скважине). С ростом глубины залегания пород раскрытие и густота горизонтальных и пологих трещин, как правило, снижаются. С увеличением мощности слоя расстояние между трещинами при неизменных условиях растет. При увеличении прочности пород данного слоя густота трещин уменьшается. По раскрытию трещины делят на тонкие (<1,0 мм), мелкие (1,5 мм), средние (5—20 мм), крупные (20—100 мм) и очень крупные (>100мм). Наличие в породе трещин размером от 0,1до 1 мм при определенных условиях уже может оказаться достаточным для возникновения поглощения промывочной жидкости. Раскрытие трещин определяет выбор вида закупоривающего материала, размер частиц и количество вводимого в промывочный или тампонажный раствор наполнителя, а также состав тампонажных смесей и способ ликвидации поглощений. По генетическому типу можно предварительно оценить площадное и глубинное распределение трещин в массиве. Так, для петрогенетических трещин оно тесно связано с литологией массива. Для них характерно то, что раскрытие и густота трещин определяются мощностью и составом пород. Последнему подчинена и ориентация трещин. Распределение тектонических трещин контролируется строением данного участка (месторождения). Эти трещины имеют повсеместное развитие и могут встречаться во всех видах пород. Состав их в значительной степени определяет частоту и ориентировку тектонических трещин отрыва. Распределение экзогенных трещин подчинено как экзогенным факторам, так и литолого-тектоническим особенностям массива. Они, например, могут быть приурочены к слабым прослоям пород, тектоническим зонам и т. п. Искусственные трещины в основном определяются инженерной деятельностью человека. Поглощения промывочной жидкости, связанные с карстами, встречаются в районах распространения растворимых пород (карбонатных, сульфатных, отложениях солей). При бурении в таких породах возможны вскрытие каверн, каналов, галерей, пещер, а также провалы бурового инструмента. В зависимости от локальности развития карста интенсивность поглощения может резко изменяться. Закарстованность пород затухает с глубиной. Обобщенная классификация горных пород по степени сплошности, коэффициенту фильтрации и удельному водопоглощению (таблица 4) позволяет использовать данные гидрогеологических исследований скважин в районе (участке) для прогнозирования возможных поглощений промывочной жидкости при бурении на твердые полезные ископаемые. Она может служить также основой для выбора методов предупреждения и ликвидации поглощений, которые будут тем больше, чем больше водопроницаемость, трещиноватость или закарстованность пород. Наиболее частые поглощения отмечаются обычно в зонах аномально низкого пластового давления (АНПД). Таблица 1: Классификация горных пород по трещиноватости, закарстованности и степени водопроницаемости
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 𝛥Р на пласт: 𝛥Р = Рст - 𝛥Рг.д. - Гидростатическое давление Рст определяется весом столба промывочной жидкости. Гидродинамическое давление 𝛥Рг.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: Рст+ Рг.д.>Рр. где Рр. – 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 (Рст + 𝛥Рг.д.) было меньше давления гидроразрыва Рр на 5-6 %. . Допустимую величину (Рст + 𝛥Рг.д.) можно определить по формуле: (Рст + 𝛥Рг.д.)=kσzH , где k – коэффициент запаса, равный 0,90 – 0,95; σz– 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]. |