Определение зон возможных затяжек и прихватов бурильного инструмента в скважинах, а также осложнений при спуске обсадной колонны

При бурении скважин, особенно глубоких, нередко имеют место затяжки и прихваты бурильного инструмента, а также осложнения при спуске обсадной колонны вплоть до образования тяжелых аварийных ситуаций. Анализ процесса бурения таких скважин показывает, что одной из главных причин возникновения затяжек и прихватов бурильного инструмента и осложнений при спуске колонны является сужение ствола скважины в результате образования глинистой корки на ее стенках. Корки на стенках скважины образуются как против коллекторов, так и против глин, причем определяющим фактором формирования таких корок является не фильтрация жидкой фазы бурового раствора в пласты-коллекторы с отложением твердой фазы на их поверхности, а налипание глинистых частиц и шлама [21].

В процессе циркуляции высоковязких буровых растворов с большим содержанием твердой фазы, значительным статическим напряжением сдвига и низкими скоростями восходящего потока частицы выбуренной породы при попадании в зону замедленных скоростей, примыкающую к стенкам скважины, прилипают к ним, образуя корки. Формирование таких корок зависит также и от конфигурации ствола скважины, характера изменения ее оси в пространстве, распределения скоростей потока при его движении от забоя к устью скважины.

При бурении скв. 100 и 110 Восточно-Северской, скв. 510 Ново-Дмитриевской и скв. 490 Калужской площадей в отложениях палеоцена и нижнего эоцена, сложенных плотными, в основном непроницаемыми породами, создались благоприятные условия для образования корок налипания.

Скорости восходящего потока раствора были невысокими (0, 6 - 0, 2 м/с), а значения вязкости и статического напряжения сдвига глинистого раствора колебались в значительных пределах: вязкость - 45-100 с по СПВ-5, доходя в отдельных случаях до нетекучей; статическое напряжение сдвига - от 32/90 до 97/311 мг/см². Стволы названных скважин имели колебания в зенитных углах искривления до 6 - 8°, а в азимутальных - до 3 полных оборотов. Особенно резко изменялся азимут в скв. 100 Восточно-Северской площади (рис.4). В интервалах отложения корок против плотных пород каверны достигали 10-12 см.

Все это способствовало увеличению неравномерности распределения скоростей движения восходящего потока глинистого раствора в кольцевом пространстве и оседанию на стенках скважин частиц породы с образованием корок налипания.

В качестве конкретного примера, подтверждающего возможность образования корок налипания в названных скважинах, могут служить фактические данные бурения скв. 100 Восточно-Северской площади в интервале 3210 - 3850 м. Этот интервал пробурен роторным способом долотами № 10 в основном марки АСГ-14-10Т при осевой нагрузке до 15 т за 6 мес. при среднесуточной проходке 3, 7 м.

 

 

Рис. 4. Инклинограмма скв. 100 Восточно-Северской площади

 

Для промывки скважины использовались два насоса с цилиндровыми втулками диаметром 130 мм. При подаче насосов 26 л/с средняя скорость восходящего потока раствора при бурении долотом № 10 на 141-мм бурильных трубах изменялась в пределах 0, 6 - 0, 65 м/с.

Однако в отдельных частях рассматриваемого интервала (3590 - 3730 м) имелись каверны до 10-12 см, причем диаметр скважины достигал 35 см. В этом интервале средняя скорость восходящего потока раствора

где: v - скорость потока раствора в кольцевом пространстве, м/с;

Q - производительность насоса, м³/с;

F - площадь сечения скважины при диаметре 0, 35;

f - площадь сечения 141-мм бурильной трубы по внешнему диаметру.

Параметры глинистого раствора изменялись в следующих пределах: плотность 1, 32-1, 46 г/см³; вязкость 50-100 с по СПВ-5, статическое напряжение сдвига от 32/90 до 97/311 мг/см².

При таких параметрах промывочной жидкости и низкой скорости восходящего потока раствора налипание корок на стенках скв. 100 Восточно-Северской площади вполне вероятно.

По остальным скважинам (110 Восточно-Северская, 510 Ново-Дмитриевская и 490 Калужская площади) технология бурения также не предотвращала процесс образования корок налипания.

Образование корок налипания происходит не по всей длине ствола скважины, а лишь в интервалах, условия и технология бурения которых способствуют этому процессу. Следовательно, для ликвидации или уменьшения корок налипания с минимальными затратами времени на проработку ствола скважины целесообразно определять их местонахождение и протяженность.

Определение интервалов ствола скважины с корками налипания возможно с помощь корко- или каверномеров. Однако коркомеры не нашли широкого применения и не выпускаются серийно, а по данным кавернометрии затруднительно выявить корки налипания в кавернозных интервалах скважины.

В то же время анализ геолого-промысловых материалов показал, что во вскрытых скв. 100 и ПО Восточно-Северской, 510 Ново-Дмитриевской и 490 Калужской площадей палеоценовых и нижнеэоценовых отложениях, с благоприятными условиями для образования корок налипания, плотные (в том числе глинистые и кавернозные) породы, так же как проницаемые пласты, отмечаются на диаграммах микрозондов превышением значений кажущихся сопротивлений (КС) микропотенциалзонда (МПЗ) АО, 05м над значениями КС микроградиентзонда (МГЗ) А0, 025м0, 025К (рис.5 и 6). Такая характеристика плотных пластов на диаграммах микрозондов может быть обусловлена только наличием на плотных пластах глинистых корок налипания.

 

 

Рис.5. Определение в скв. 510 Ново-Дмитриевской площади по кривым микрокаротажа и ПС интервалов с корками налипания (заштрихованные участки)

 

 

Рис. 6. Сопоставление диаграмм каротажа, микрозондов и кавернограмм, снятых в скв. НО Восточно-Северской площади

 

Следовательно, выявление на диаграммах микрозондов интервалов, в которых против плотных пластов отмечается превышение значений КС микропотенциалзонда над значениями КС микроградиентзонда, указывает на образование в этих интервалах ствола скважины корок налипания на его стенках.

Определение таких интервалов ствола скважины целесообразно производить путем комплексной интерпретации микрозондов с кривой ПС, по которой выделяются плотные пласты.

Для предупреждения образования корок налипания на стенках ствола скважины целесообразно в процессе бурения выполнять следующие условия:

- подбирать соотношение между диаметром скважины и диаметром бурильных труб при данной подаче насосов с таким расчетом, чтобы средняя скорость восходящего потока раствора в кольцевом пространстве была не менее 1 м/с;

- вязкость глинистого раствора желательно иметь не более 50 с по СПВ-5, а значение статического напряжения сдвига - не более 30/90 мг/см²;

- процесс бурения должен быть форсированным, простои и остановки должны быть исключены.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: