title-icon
Яндекс.Метрика
» » Промывочные жидкости для борьбы с осложнениями в скважине

Промывочные жидкости для борьбы с осложнениями в скважине

Довольно часто скважины приходится бурить по геологическим разрезам, представленным слабоустойчивыми, трещиноватыми, перемятыми, легко отслаивающимися при обнажения, многолетнемерзлыми породами, водо-, нефте- или газоносными пластами. В таких условиях могут происходит осложнения, наиболее распространенные из которых: 1) потеря (поглощение) промывочной жидкости; 2) осыпи, обвалы породы со стенок скважины; 3) поступление в скважину воды, нефти или газа из пород с высоким пластовым давлением, что может сопровождаться переливами и выбросами фонтана из скважины
Если своевременно не принять предупредительных мер, осложнения, как правило, приводят к затяжным и тяжелым авариям.
В случае частичного поглощения промывочной жидкости, наблюдающегося при пересечении скважиной пористых и трещиноватых пород, применяют глинистый раствор, имеющий наименьшую плотность (1060—1100 кг/м3); вязкость от 35—40 с до «не течет» по ВБР-1 и хорошие структурные свойства. Подобный глинистый раствор можно приготовить добавлением к нормальному раствору до 25—30 % порошка бентонитовой глины пли обработкой его реагентами, увеличивающими вязкость (кальцинированная сода, каустик, жидкое стекло, негашеная известь и др.).
Хорошие результаты для борьбы с поглощением промывочной жидкости в скважине дает применение аэрированных глинистых растворов, имеющих высокую вязкость и низкую плотность (до 700—800 кг/м3). Аэрирование раствора производится в процессе бурения путем систематического добавления воздуха в циркулирующую промывочную жидкость от компрессора, при помощи специального устройства — аэратора, работающего по принципу эжекции или путем обработки раствора поверхностно-активными веществами.
Если зоны поглощения известны заранее, то необходимо заблаговременно заменять промывочную жидкость на специальную за 20—25 м до вскрытия поглощающего пласта.
Полное поглощение происходит при пересечении пластов галечника, гравия, пород с большими трещинами, горных выработок, каверн и протоков подземных вод. Для ликвидации полного поглощения прибегают к промывке скважины глинистым раствором с различными наполнителями или закачиванию в скважину глиноцементных смесей (гельцементов).
В качестве наполнителей, позволяющих запечатать трещины в породах, используют измельченные асбест, слюду или кожу, опилки, кордное волокно и пр.
Гельцемент представляет собой смесь тампонажного цемента с глинистым раствором, соотношение между которыми подбирается в лаборатории соответственно конкретным условиям применения. Ориентировочно к 1 м3 глинистого раствора плотностью pж = 1100—1200 кг/м3 добавляют 800—1000 кг портландцемента.
Обладая хорошими тиксотропными свойствами, гельцемент легко прокачивается по бурильным трубам к месту ухода промывочной жидкости из скважины, а при оставлении в покое на 2—3 мин образует весьма прочный гель. В результате крупные трещины в породах стенок скважины надежно закупориваются и циркуляция промывочной жидкости восстанавливается.
В связи с тем что время до начала схватывания гельцемента относительно велико, он не может быть использован для заливки трещин, в которых протекают подземные воды. В этом случае применяют закачивание в скважину быстросхватывающихся смесей (БСС), о которых сказано в главе «Тампонирование скважин».
Обвалы в скважинах возникают при бурении рыхлых, сыпучих, а также сланцеватых и раздробленных скальных пород.
Очень часто основная причина обрушения стенок скважины — потеря циркуляции промывочной жидкости, в результате которой пересекаемые скважиной породы размокают, набухают и расслаиваются. В связи с потерей циркуляции уровень промывочной жидкости в скважине понижается, а гидростатическое давление на стенки скважины уменьшается и не обеспечивает их удержания от обрушения.
Основная мера борьбы с обвалами — применение для промывки скважин глинистых растворов с минимальной водоотдачей и повышенной плотностью.
Водоотдачу глинистых растворов снижают (до 3—5 и даже 1—2 см3 за 30 мин) путем их обработки соответствующими реагентами. Повышение плотности глинистого раствора (до pж = 1500/1600 кг/м3) достигается увеличением его концентрации. Растворы с большими значениями плотности (до pж = 2500 кг/м3) можно получить добавлением в них порошка утяжелителя.
Бурение зон, склонных к обрушению, должно осуществляться за наиболее короткий срок, после чего данный интервал следует закрепить колонной обсадных труб, что обеспечит возможность дальнейшей углубки скважины без осложнений.
Вскрытие скважиной водоносного горизонта с пластовым давлением, превышающим гидростатическое давление столба промывочной жидкости, сопровождается водопроявлением, т. е. поступлением пластовых вод в скважину. Если пластовое давление значительно превышает гидростатическое давление столба жидкости в скважине, может произойти самоизлив воды и даже фонтанирование ее из скважины.
По аналогичным причинам при вскрытии газо- и нефтеносных пластов с высоким давлением возможны наиболее опасные осложнения — газонефтяные выбросы и фонтанирование, сопровождающиеся пожарами, полной потерей оборудования и скважины.
Водо-, газо- и нефтепроявления, выбросы и фонтанирование предупреждаются созданием в скважине гидростатического давления, превышающего пластовое давление. Для этого плотность промывочной жидкости (кг/м3)

где L — глубина залегания опасного горизонта, м; pпл — пластовое давление, Па; k = 1,1—1,15 — коэффициент превышения давления столба промывочной жидкости над пластовым давлением (коэффициент резерва).
Увеличение плотности глинистых растворов достигается введением в них утяжелителей: тонкоизмельченных порошков барита (p = 4050/4250 кг/м3), магнетита (p = 4200/4400 кг/м3), гематита (p = 4300/4600 кг/м3) или колошниковой пыли (p = 4000/4400 кг/м3).
Добавление порошка утяжелителя в глинистый раствор вызывает увеличение его вязкости и водоотдачи, а следовательно, образование более толстой глинистой корки. Поэтому утяжеляют только высококачественные растворы, имеющие высокую прочность структуры, вязкость не более 23—25 с по ВБР и водоотдачу, не превышающую 10 см3 за 30 мин.
Количество порошка утяжелителя (кг) для получения глинистого раствора необходимой илотности можно рассчитать по формуле

где pу; pу.р; pг.р — плотность соответственно утяжелителя, утяжеленного раствора, исходного глинистого раствора, кг/м3; V — объем утяжеленного раствора, м3.
Для устранения осложнений при проходке глинистых пород, которые могут выражаться в набухании, обрушении стенок скважины и недопустимом загустении обычных глинистых растворов, эффективно применение ингибированных глинистых растворов (известковых, гипсовых и хлоркальциевых). Добавление к раствору ингибиторов производят с обязательной его обработкой химическими реагентами, так как сами ингибиторы снижают некоторые полезные свойства глинистого раствора.
В состав известковых глинистых растворов, кроме глины и воды, входят четыре обязательных компонента: известь (0,2—0,25%) в виде известкового молока, каустическая сода, понизители водоотдачи (УЩР, КССБ, КМЦ), понизители вязкости (ПФЛХ, нитролигнин и др.). Такие растворы обеспечивают устойчивое разжижение промывочной жидкости, затрудняют переход в нее глинистых частиц из разбуриваемых пород, предупреждают вспучивание глин.
Гипсовые глинистые растворы, показывающие хорошие результаты при бурении неустойчивых глинистых отложений, содержат 1,2—1,5 % гипса (гипс может быть заменен алебастром) и обрабатываются понизителями водоотдачи (КССБ или КМЦ) и вязкости (ПФЛХ, окзил и др.).
Хлоркальциевые глинистые растворы (XKP) содержат 0,75—1,5% хлористого кальция, 0,2—0,5 % извести в виде известкового молока и КССБ (0,3—0,8 %).
При бурении по липким глинам в глинистый раствор следует добавлять смазывающие вещества: нефть, графит, СМАД-1 и другие или применять растворы на нефтяной основе.

title-icon Подобные новости