2.2. Признаки проявлений

Поступление пластовых флюидов в ствол бурящейся скважины определенным образом отражается на гидравлических характеристиках циркуляционного потока и свойствах бурового раствора, выходящего из скважины. Возникающие при этом на поверхности сигналы или признаки проявлений обладают различной значимостью в зависимости от информативности, времени поступления и интенсивности притока флюида.

Практикой бурения установлены следующие признаки газонефтеводопроявлений:

- увеличение объема (уровня) бурового раствора в приемной емкости;

- повышение расхода (скорости) выходящего потока бурового раствора из скважины при неизменной подаче буровых насосов;

- уменьшение против расчетного объема доливаемого в скважину бурового раствора при подъеме бурильной колонны;

- увеличение против расчетного объема бурового раствора в приемной емкости при спуске бурильной колонны;

- повышение газосодержания в буровом растворе;

- возрастание механической скорости бурения;

- изменение показателей бурового раствора;

- изменение давления на буровых насосах.

Последние три признака могут возникать не только в результате проявлений, но и по другим причинам, поэтому они называются косвенными, тогда как предшествующие им - прямыми.

2.3. Способы ликвидаций проявлений

Для приведения проявляющей скважины под контроль в настоящее время используется, за исключением особых обстоятельств, метод уравновешенного пластового давления, характеризующийся тем, что в течение всего процесса ликвидации проявления поддерживается постоянное забойное давление, несколько превышающее пластовое. Благодаря этому предотвращается поступление пластового флюида и вместе с тем в скважине не создается чрезмерное давление. Применение указанного метода способствует максимальному сокращению времени глушения, минимальной затрате материалов, обеспечивает целостность обсадных колонн и пород открытой части разреза, уменьшает загрязнение вскрытого пласта.

Сохранение постоянного давления на забое скважины при ликвидации проявления возможно благодаря тому, что колонна бурильных труб в скважине и затрубное пространство представляют собой систему сообщающихся сосудов, в которой давление в различных коленах взаимно уравновешено. Поэтому для скважины можно записать следующее уравнение баланса давлений при вымывании флюида:

, (2.6)

где Р_н - давление на насосах, Па;

Н - глубина скважины (при спуске бурильной колонны до забоя), м;

l_ф - высота столба флюида, м;

r_ф - плотность флюида, кг/ м ³;

Р_гст - потери давления на трение в бурильных трубах, Па;

Р_гск - потери давления на трение в кольцевом пространстве, Па;

Р_{из к} - давление на устье скважины (дросселе), Па.

Как левая, так и правая часть этого уравнения выражают забойное давление, однако более значима левая. Поэтому запишем уравнения:

, (2.7)

Р₃ = Р_н + rgH – Р_гст = const (2.8)

Выполнение этого условия обеспечивается, если, имея постоянную плотность раствора, поддерживать неизменную подачу насосов. Тогда автоматически остаются постоянными потери на трение и, следовательно, давление на насосах. Таким образом, чтобы сохранить постоянным давление на забое, необходимо при постоянной плотности бурового раствора поддерживать неизменное давление в бурильных трубах (на насосе).

Если плотность бурового раствора в бурильных трубах не остается постоянной в результате того, что при вымывании флюида закачивается раствор более высокой плотности, то предыдущее условие приобретает вид:

Р₃ = Р_н + r₁gL₁ + r₂gL₂ + Р_{I гст} + Р_{II гст} = const (2.9)

где r₁ - начальная плотность бурового раствора;

L₁ - высота столба бурового раствора с плотностью r₁;

r₂ - плотность утяжеленного раствора;

L₂ - высота столба утяжеленного раствора;

Р_{I гст}. и. Р_{II гст} - потери давления на трение на участках движения исходного и утяжеленного раствора, соответственно.

Для выполнения этого условия необходимо давление на насосах регулировать так, чтобы оно менялось пропорционально изменению высоты исходного и утяжеленного растворов в бурильной колонне. При этом давление Р_н по мере закачивания утяжеленного раствора постоянно снижается. Условие постоянства подачи насосов остается справедливым.

Несмотря на то, что метод уравновешенного пластового давления предусматривает только один режим регулирования забойного давления, имеется много способов его практического осуществления. Эти способы различаются между собой очередностью операции по утяжелению бурового раствора в общем технологическом цикле процесса глушения, а также плотностью бурового раствора (утяжелен или нет), используемого в первом цикле циркуляции при вымывании пластового флюида. Отмеченные различия в свою очередь обуславливают особенности регулирования давлений в скважине.

Наиболее известны следующие четыре варианта метода уравновешенного пластового давления:

1. Способ ожидания и утяжеления. После обнаружения проявления закрывают скважину и приступают к утяжелению бурового раствора в приемных емкостях, а затем по окончании этой операции производят глушение скважины посредством вымывания на поверхность поступившего флюида утяжеленным до необходимой плотности раствором.

2. Способ непрерывного глушения (циркуляции и утяжеления). В случае применения этого способа без промедления начинают вымывание пластового флюида из скважины с одновременным увеличением плотности циркулирующего бурового раствора при максимально возможной скорости утяжеления. Циркуляция продолжается до тех пор, пока плотность бурового раствора не будет повышена до значения, необходимого для глушения скважины.

3. Двухстадийный способ (постоянного давления в бурильных трубах; способ бурильщика). На первой стадии сразу после закрытия скважины вымывают флюид из скважины раствором той же плотности, при которой возникло проявление. Затем при герметизированном устье скважины и выключенных насосах увеличивают плотность бурового раствора в приемных емкостях до необходимого значения. На второй стадии осуществляется окончательное глушение путем циркуляции утяжеленного бурового раствора. Утяжеление раствора при этом возможно одновременно с операцией вымывания пластового флюида, для чего используют запасные емкости.

4. Двухстадийный растянутый способ. На первой стадии, так же как и в предыдущем способе, вымывают пластовой флюид раствором исходной плотности. Затем, после вымывания пластового флюида, не прекращая циркуляции, увеличивают плотность циркулирующего бурового раствора до требуемого значения при максимально возможной скорости утяжеления.

Способ ожидания и утяжеления позволяет ликвидировать проявление за один цикл промывки. Применение этого метода обеспечивает минимальные давления на устье скважины во время вымывания флюида. Однако скважина продолжительное время находится под давлением без циркуляции, всплывание газа при этом повышает сложность ситуации, что требует высокой квалификации для ее оперативного анализа.

Двухстадийный способ наиболее прост - вымывание флюида начинается немедленно после закрытия скважины. Его осуществление не связано с проведением каких-либо сложных расчетов и применением сложных процессов регулирования. Вместе с тем при его использовании возникают наиболее высокие давления в обсадной колонне и для глушения скважины требуется не менее двух полных циклов циркуляции бурового раствора.

Способ непрерывного глушения, как и двухстадийный, обеспечивает минимальное время нахождения скважины без промывки, но, ввиду меняющейся плотности закачиваемого бурового раствора, для этого способа характерно наиболее сложное регулирование давления в бурильных трубах, чтобы поддерживать постоянное давление на забое. Давления в обсадных трубах и у башмака обсадной колонны принимают промежуточные значения относительно двух первых способов.

Двухстадийный растянутый способ обладает недостатками рассмотренных трех способов и поэтому применяется редко.

У. К. Гоинс и Р. Шеффилд, анализируя зарубежную практику борьбы с выбросами, рекомендуют, как предпочтительный, способ ожидания и утяжеления. В отечественной практике этот вопрос исследован недостаточно, однако в процессе обучения выделяются способы непрерывного глушения и двухстадийный, использование которых зависит от обстоятельств.

В тех случаях, когда обнаруживается, что, после закрытия скважины или в процессе вымывания флюида, давление в кольцевом пространстве нарастает выше допустимого предела, обусловленного прочностью противовыбросового оборудования и обсадной колонны, прочностью пород на гидроразрыв, применяют метод ступенчатого глушения, называемый также методом ограниченного давления на дросселе или низкого давления на дросселе. Ступенчатый метод может быть использован также для того, чтобы предотвратить ухудшение коллекторских свойств малопроницаемых продуктивных пластов во время глушения.

Сущность этого метода заключается в том, что в периоды экстремального (пикового) увеличения давления на устье ограничиваются допустимые значения этого давления. Давление на забое снижается и в скважину поступает очередная порция флюида, которая вымывается в следующем цикле циркуляции. Значение максимального (пикового) давления при этом снижается. Операцию ограничения давления перед дросселем повторяют до тех пор, пока устьевое пиковое давление не окажется в допустимых пределах.