книги / Прихваты колонн при бурении скважин

концентрация щелочи и диспергатора приводит к снижению ста­ бильности глинистых сланцев; гидратация глинистых сланцев уменьшается при применении органических полимеров и повыше­ нии концентрации соли в буровом растворе, что способствует ста­ бильности глинистых сланцев в присутствии полимеров.

С целью сохранения устойчивости стенок скважины при бурении глинистых сланцев фирмой «Бароид>. разработана рецептура ка­ лиевого бурового раствора, получившего название «К-Плюс» [34]. Растворы по этой рецептуре прошли промышленные испытания. Положительная роль ионов калия в подавлении гидратации и на­ бухании глинистых минералов известна давно. Так же давно ис­ пользуется это свойство ионов калия для улучшения состояния ствола скважин при бурении и при заканчиванпн в целях предуп­ реждения ухудшения свойств продуктивных глинистых песчаников.

До недавнего времени калиевые растворы использовали только при низком содержании твердой фазы в них. Малый объем примене­ ния их был связан с затруднениями, возникшими при регулировании реологических и фильтрационных свойств, а также вследствие не­ достаточной стабильности и невозможности получения растворов средней и высокой плотности.

Новую рецептуру бурового раствора «К-Плюе» применяют при бурении на различных глубинах. Этот раствор обладает всеми свой­ ствами обычного калиевого раствора. Кроме того, он термостоек до 230°С, обеспечивает высокие скорости проходки и не оказывает вредного влияния на продуктивность пласта. Помимо других поло­ жительных свойств, данный раствор не токсичен и менее агресси­ вен, чем другие растворы на водной основе, несмотря на присут­ ствие в нем электролита. Слабое коррозионное воздействие дости­ гается за счет связывания кислорода калиевым гуматом.

Реологические свойства раствора «К-Плюс» позволяют умень­ шать его плотность почти на 200 кг/м3 (по сравнению с плотностью ранее применяемого бурового раствора) без опасности возможных проявлений в скважине, так как не происходит гидратации разбури­ ваемых пород. В состав бурового раствора на основе калийных со­ лей входят: хлористый калий, нейтрализующий ионы натрия; калие- во-лигнитные производные, увеличивающие концентрацию ионов ка­ лия, уменьшающие водоотдачу и создающие коллоидный материал, который уменьшает эффект гидратации пород; иеионогенные ПАВ, позволяющие регулировать реологические свойства раствора; гидро­ окись калия, увеличивающая содержание ионов калия и придающая щелочность раствору.

При разработке рецептуры бурового раствора «К-Плюс» фирмой «Бароид» были проведены обширные лабораторные исследования с использованием растворов различных составов. В результате этих исследований была выведена формула для определения индекса ус­ тойчивости сланцев (ИУС). ИУС характеризует состояние образца сланца до и после воздействия на него растворов, ИУС-100 прини­ мается для образцов, не подвергавшихся испытанию:

182

Для предупреждения ухудшения показателей раствора при попа­ дании в него указанных минералов его обрабатывают углекислым или двууглекислым калием с одновременным регулированием по­ казателя pH добавками гидроокиси калия. Применение солей нат­ рия или гидроокиси натрия не рекомендуется.

ЛИКВИДАЦИЯ ПРИХВАТОВ

Согласно зарубежным данным, наиболее сложные прихваты возникают вследствие действия перепада давления в системе сква­ жина—пласт. Испытанный способ ликвидации этой категории при­ хватов—установка'нефтяных ванн с последующим расхаживанием прихваченной колонны труб. Во многих случаях достигаются поло­ жительные результаты. Закачка дизельного топлива с ПАВ в 60— 70% случаев позволяет ликвидировать прихваты, средняя продол­ жительность работ по устранению прихвата составляет немного более 2 ч при затратах времени с момента возникновения прихва­ та до установки нефтяной ванны до 20 ч.

Однако в некоторых случаях попытки ликвидировать прихват этим способом безуспешны, а причины неудачи остаются невыяс­ ненными. Считается, что действие жидкостей на нефтяной основе, закачиваемых в скважину, заключается в том, что они, проникая в зону контакта УБТ с фильтрационной коркой, не фильтруются через нее, а ведут себя как закупоривающий материал. При этом предполагают, что под действием жидкости на нефтяной основе фильтрационная корка сжимается и становится тоньше, в резуль­ тате чего она как бы отслаивается от УБТ.

Закачивание нефтепродуктов наиболее эффективно, если оно осуществлено сразу после возникновения прихвата. Практикой ус­ тановлено, что, если нефть поступит в зону прихвата через 0,5 ч, освобождение труб происходит через 1 ч после ее закачки; если же установку нефтяной ванны задержать всего на I ч, затраты времени на ликвидацию прихвата возрастают с I до 8 ч.

На успешность ликвидации прихвата влияют:

1) степень замещения бурового раствора в зоне прихвата аген­ том для установки ванны;

2) вязкость бурового раствора — чем она меньше, тем лучше раствор замещается нефтью;

3)режим течения — полнота вытеснения возрастает с увеличе­ нием турбулентности потока;

4)правильность определения зоны прихвата колонны труб и местоположения агента ванны (нефти) в затрубном простран­ стве— любые неточности в определении зоны прихвата влекут за собой увеличение объемов используемых продуктов;

5)миграция агента ванны из зоны прихвата вверх или вниз по стволу скважины;

6)стабильность состава закачиваемой жидкости на нефтяной основе, т. е. постоянство свойств этой жидкости и сопротивляемос­ ти ее загрязнению посторонними примесями из бурового раствора;

184

тания и давление на выходе бурового раствора. Когда промывоч­ ные отверстия (насадки) в долоте засоряются, существует опас­ ность, что возникшее вследствие этого повышение давления разо­ рвет пласт Для предотвращения этого, т. е. для очищения насадок долота, закачивают небольшой объем газа в бурильную колонну, после чего работа возобновляется.

Преимущество данного метода — возможность снижения уров­ ня бурового раствора, т. е. гидростатического давления непосред­ ственно в кольцевом пространстве до приведения системы в рав­ новесие.

Перед проведением метода U-образиой трубы производят необ­ ходимые расчеты, которые потом сводятся в так называемую «рабочую таблицу» или программу работ, состоящую из двух раз­ делов. Первый содержит известные данные: плотности бурового раствора, находящегося в скважине рр, и вытесняющего флюида РФ, внутренний объем единицы длины бурильных труб VTp и объ­ ем единицы длины затрубного пространства Кэ.г.; величину сниже­ ния гидростатического давления на пласт, необходимую для лик­ видации прихвата Др.

Во втором разделе приведены уравнения для расчета следую­ щих величин: общего объема флюида, необходимого для закачки в бурильные трубы Уф; максимального давления, требуемого для закачивания флюида ртах; объема бурового раствора, который будет вытеснен (замещен) в скважине с целью снижения гидро­ статического давления на заданную величину Ур; высоты столба бурового раствора в затрубном пространстве, вытесненного флюи­ дом в конце замещения Яф.

В зависимости от того, какой вид флюида используется и ку­ да он закачивается (в бурильные трубы или в затрубное прост­ ранство), второй раздел состоит из трех частей, в каждую из кото­ рых входит то или иное число приведенных выше величин. Вывод расчетных уравнений, приведенных во втором разделе, основыва­ ется на следующих аналитических исследованиях.

Дизельное топливо или вода, закачиваемые в бурильные трубы

Равновесие, приобретаемое системой после вытекания обратно из бурильных труб части дизельного топлива (под действием дав­ ления столба бурового раствора, находящегося в затрубном прост­ ранстве), определяется следующим равенством:

где Яр —высота столба бурового раствора в затрубном простран­ стве, вес которого идентичен весу столба флюида в колонне бу­ рильных труб (в данном случае дизельного топлива); рп — плот­ ность воздуха, Яв — высота столба воздуха в затрубном простран­ стве после приведения системы в равновесие; Яф — высота столба

188

равняется общему объему освобожденного затрубного и трубного пространств после достижения равновесия, можно записать

Подставляя в выражения (116) значение V ’p из уравнения (114) и заменяя в (117) полученное выражение Я' , получаем расчетную

Газ или воздух, закачиваемый в бурильные трубы

Замещенный флюидом (газом) объем бурового раствора может быть выражен так:

Отсюда высота столба бурового раствора в бурильных трубах Я", вытесняемого столбом флюида (газа) в конце замещения Яф:

Максимальное давление закачки флюида ртах* вычисленное в начале замещения бурового раствора флюидом:

Исходя из того, что для данного случаявытесняемый флюидом объем бурового раствора V" равняется общему объему освобожден-

190