1.7. Сальникообразование

Сальникообразование является одним из часто встречаемых явлений при бурении скважин. Не являясь осложнением, наличие сальника провоцирует другие осложнения. Поэтому очень важно понять, к каким последствиям может привести образование сальника, знать причины его образования, методы предупреждения сальникообразования и технологию проведения работ при его образовании.

Сальники образуются в местах резкого изменения диаметра элементов бурильной колонны, то есть в местах существенного снижения скорости течения потока и в местах завихрений.

Сальник представляет собой плотно спрессованные глинистые частицы, обхватывающие трубу или другой элемент бурильной колонны меньшего диаметра, чем нижерасположенный. Таким образом сальники образуются над долотом, над замками, над турбобуром. Наиболее опасным является наддолотный сальник, по диаметру достигающий диаметр долота.

Признаки наличия сальника и возможные осложнения:

- подъем инструмента сопровождается самопроизвольным переливом раствора из скважины, то есть происходит так называемое поршневание или свабирование, вследствие чего под долотом образуется зона пониженного давления и происходит приток пластового флюида в скважину. В результате может произойти нефтегазопроявление или обвал неустойчивых пород;

- подъем инструмента осуществляется с затяжками неравномерной величины. Неоднозначность величины затяжек зависит от фактического диаметра скважины. В интервалах номинального диаметра величина затяжек имеет одно значение, в местах сужений достигает величин, значительно превышающих вес колонны, а в ряде случаев делает невозможным подъем инструмента.

В интервалах резкого сужения ствола скважины при определенных условиях возможно сползание сальника с долота и оставление его в скважине. Оставление сальника в скважине осложняет последующий спуск инструмента. В месте оставления сальника происходит посадка инструмента, вызывающая необходимость проработки ствола. В связи с тем, что сальник разбуривается очень плохо, приходится его "толкать" до забоя, где имеется возможность его разбурить. В некоторых случаях при "толкании" сальника возможно повторное его "одевание" на долото со всеми последствиями, характерными для вновь образованного сальника;

- увеличение давления в стояке за счет перекрытия сальником кольцевого пространства. Вследствие этого может открыться забойное поглощение бурового раствора, становится невозможным бурение из-за перегрузки буровых насосов;

- постепенное снижение механической скорости бурения, вплоть до полной остановки. Это происходит по двум причинам:

долото обволакивается глиной, ухудшается очистка забоя от шлама, который усугубляет сальникообразование, создаются условия для многократного перемалывания шлама на забое. Фактически долото работает само на себя;

образование сальника увеличивает моментоемкость долота, вследствие чего постепенно снижается число оборотов вала забойного двигателя вплоть до полной его остановки.

Образование сальника является следствием плохого качества раствора. При соблюдении регламентов по обработке, управлению свойствами и очистке раствора сальникообразование исключается.

В случае, если замечено образование сальника, необходимо принять меры по его разрушению, что достигается путем расхаживания инструмента на забое с резкими остановками. Одновременно необходимо осуществлять обработку раствора с целью исключения условий для образования сальника. Что является причиной сальникообразования и как предотвратить этот процесс?

1. Прежде всего, наиболее благоприятные условия образования сальника – это применение растворов с высоким содержанием твердой фазы, то есть растворов с повышенной плотностью. Поскольку сальники образуются в зонах пониженной скорости и зонах завихрений, то здесь важную роль играют седиментационные и инерционные силы. Этим явлениям в первую очередь подвергаются более крупные частицы глины. Тем более, что они не связаны с другими частицами межмолекулярными силами притяжения, как это имеет место между коллоидными частицами. Эти грубодисперсные частицы являются в системе глинистого раствора наполнителем.

Следовательно, для снижения вероятности образования сальника необходимо до минимума уменьшить содержание в растворе грубодисперсных частиц, а этого можно достичь только постоянной работой илоотделителя и правильной обработкой раствора, и, в первую очередь, реагентом-флокулянтом.

При повышении содержания твердой фазы уменьшить вероятность образования сальника можно вводом увеличенного количества смазочной добавки.

2. Второй причиной сальникообразования является недостаточное содержание в растворе полимера. При этом часть глинистых частиц обволакивается пленкой полимера, а другая часть остается без полимера. Частицы глины без полимерной пленки обладают высокой степенью липкости, что приводит к их слипанию и налипанию в зонах завихрений.

Из сказанного видно, что главным мероприятием по предупреждению сальникообразования (кроме работы илоотделителя) является поддержание в растворе требуемого содержания полимера.

Благоприятные условия для образования сальника возникают в случаях, когда бурение из-под кондуктора начинают на необработанной технической воде. Бурение на необработанной технической воде до глубины 700-900 м способствует ускоренному распусканию глины и увеличению содержания твердой фазы (ρ=1,06-1,12 г/см³). Естественно, что, начав обработку раствора такой плотности полимером, невозможно сразу достичь требуемой его концентрации. При очень малых концентрациях акриловые полимеры обладают сильной флокулирующей способностью. Это приводит к интенсивному укрупнению глинистых агрегатов, что улучшает условия образования сальника. Таким образом, видно, что продолжительность ввода требуемого количества полимера, а это время равно 2-3 циклам промывки, вполне достаточна для образования мощного и прочного сальника. Имеется ряд примеров, когда через 1-1,5 часа после начала ввода полимера образовывался мощный сальник, приводивший к полному прекращению проходки.

Следовательно, для предотвращения образования сальника бурение из-под кондуктора необходимо начинать на обработанной полимером технической воде и при дальнейшем бурении поддерживать его содержание на заданном уровне.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные причины возникновения осыпей и обвалов.

2. Назовите методы предупреждения обвалов и осыпей стенок скважины.

3. Назовите основные причины возникновения нефтегазопроявлений.

4. Назовите признаки обнаружения нефтегазопроявлений.

5. Каковы причины завоздушенности буровых растворов?

6. Каковы признаки водопроявления?

7. Каково назначение наддолотного кольмататора?

8. Назовите основные причины поглощений.

9. Перечислите основные мероприятия по предотвращению поглощений.

10. Назовите причины, вызывающие зашламление ствола скважины.

11. Назовите причины, вызывающие сальникообразование.

2. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ И БОРЬБА С НИМИ

Повышение технико-экономических показателей бурения возможно только в результате применения передовой технологии, базирующейся на научном познании процессов, происходящих в системе "скважина - окружающие горные породы". Как показала мировая практика, основа передовой технологии бурения глубоких скважин - достижение минимального значения дифференциального давления на забое, т. е. разности между пластовым или поровым давлением и давлением бурового раствора в скважине. Однако бурение скважин при минимальном дифференциальном давлении связано с высокой вероятностью возникновения газонефтеводопроявлений (ГНВП). Следует отметить, что ГНВП часто возникают и при более высоких противодавлениях на пласт. Считается, что они в настоящее время - одни из самых распространенных осложнений.

ГНВП нередко заканчиваются нерегулируемыми фонтанами пластовых флюидов, что приводит к ликвидации скважин и оборудования, а также к потерям углеводородного сырья.

Для обеспечения безопасности бурения при сниженном противодавлении на пласт необходимо располагать надежной противовыбросовой программой, включающей комплекс эффективных противовыбросовых технико-технологических решений и являющейся составной частью технологии проводки скважины.

Основные составляющие комлекса мер по предотвращению проявлений и выбросов следующие:

- выделение зон аномально высокого пластового давления (АВПД) и прогнозирование величины пластового (порового) давления на стадии проектирования и строительства скважин;

- раннее обнаружение газонефтеводопроявлений в процессе бурения с помощью специальных устройств;

- рациональная методика ликвидации возникших проявлений, исключающая чрезмерные перепады давления в стволе скважины;

- разработка совершенных методов определения изменения забойного давления при бурении, спуско-подъемных операциях, во время длительных простоев;

- оснащение скважины надежным устьевым оборудованием - превенторами, дросселями, сепараторами, дегазаторами, запорной арматурой и другими устройствами, в совокупности с рациональной схемой их обвязки и расположения;

- разработка конструкции скважин, позволяющих вести эффективную борьбу с проявлениями и выбросами.

Проблемам проявлений и выбросов специалисты уделяют большое внимание как у нас в стране, так и за рубежом. Задача состоит в том, чтобы каждое проявление пластовых флюидов рассматривалось не как осложнение, а как необходимая и важная информация о проходимом разрезе. Процессы прогнозирования, обнаружения и ликвидации проявлений при этом приобретают характер обычных технологических операций.

Давление депрессии между пластом и скважиной при вскрытых высокопродуктивных отложениях приводит к интенсивным проявлениям, выбросам и открытым фонтанам.

Превышение забойного давления над пластовым происходит по следующим причинам:

- ошибки в определении пластовых давлений при проектировании скважин;

- использование буровых растворов меньшей плотности, чем предусмотрено в проекте;

- уменьшение высоты столба бурового раствора при поглощениях или вследствие несвоевременного долива скважины при подъеме труб;

- снижение плотности бурового раствора, вызванное неконтролируемым вводом химических реагентов и воды, а также поступлением атмосферных осадков;

- установка различных ванн с плотностью жидкости меньшей, чем плотность бурового раствора;

- колебания гидродинамического давления, обусловленные движением труб в скважине, а также изменения скорости движения труб.