Якщо диференціальний тиск менше 0, то такий процес називається бурінням з депресією на пласт.

В даному випадку необхідно мати надійне обладнання гирла свердловини.

• Тиск гідророзриву породи, Ргр– тиск в свердловині (Рс − гідростатичний плюс гідродинамічний, динамічний), при якому відбувається розрив масиву породи і утворення в ній штучних тріщин.

При видобуванні вуглеводневої сировини гідророзрив пластів використовується для інтенсифікації припливу флюїду до свердловини. В процесі буріння гідророзрив украй небажаний, оскільки це приводить до відходу бурового розчину в навколишні породи (поглинання).

Тиск гідророзриву залежить від:

• величини гірського тиску;

• природи та тріщиноватості гірських порід;

• порового тиску;

• проникності порід;

• реологічних властивостей бурового розчину;

• витрати рідини під час виконання технологічних операцій;

• швидкості руху бурильної (обсадної) колони.

При відсутності промислових даних в інженерних розрахунках тиск гідророзриву Р_гр можна визначити за формулами, запропонованими різними авторами

Р_гр=0,0127·Н+0,5·Р_пл (7.6)

Р_гр=0,083 Н+0,66 Р_пл (7.7)

Р_гр=0,87 Р_гс (7.8)

Р_гр=0,85(Р_гс - Р_пл)+ Р_пл (7.9)

, (7.10)

, (7.11)

де - коефіцієнт Пуассона.

Його орієнтовні значення приведені нижче:

− глина щільна 0,25-0,4;

− Глина з прошарками пісковиків 0,33-0,4

− глина з прошарками алевролітів 0,425

− глинисті сланці 0,1-0,2

− пісковик 0,3-0,35

− вапняк 0,28-0,33

Для більшості порід коефіцієнт Пуассона може бути прийнятим рівним 0,25.

Примітка. Формулу 7.6 рекомендується використовувати у випадку заповнення свердловини водою.

• Тиск поглинання, Р_пог– тиск в свердловині, при якому починається рух рідини із свердловини в пласт по каналах порового (тріщинного) простору породи або по штучних тріщинах, які утворилися в процесі гідророзриву.

В процесі буріння при певному співвідношенні тиску в свердловині Р_с і пласті можливе поглинання бурового розчину. У ряді випадків поглинання відбувається, якщо

Р_с=Р_пл (7.12)

Проте частіше для поглинання необхідний деякий перепад тиску ΔР_n, тобто повинно виконаються умова

Р_с=Р_пл +ΔР_n (7.13)

Сума Р_пл+ΔР_n=Р_nог і є тиском поглинання. Величина перепаду тиску ΔР_n залежить від розмірів каналів відходу бурового розчину, його якості (в'язкість, СНЗ), характеристики глинистої кірки, потужності пласта і ступеня його кольматації, властивостей флюїду (високов'язка нафта, газ, вода). Тиск поглинання може бути визначений так само, як і тиск гідророзриву, тобто при нагнітанні бурового розчину в свердловину при загерметизованому усті.

У відмінності від такого ж графіка при гідророзриві пласта, різкого падіння тиску немає, а стабільний тиск при постійному зростанні витрати бурового розчину і є тиском поглинання. По вигляду побудованого графіка можна визначити деякі характеристики поглинаючого горизонту.

За відсутності таких даних орієнтування тиск поглинання можна визначити за формулою

P_nог=0,75Р_гр (7.14)

• Тиск відносної стійкості породи, Р_ст – мінімальний тиск в інтервалі свердловини, при якому не виникають ускладнення (звуження ствола, осипання порід) протягом часу, достатнього для її закріплення.

Індекс тиску стійкості породи – відношення тиску відносної стійкості породи на певній глибині до гідростатичного тиску стовпа прісної води на тій же глибині

. (7.15)

• Тиск страгування (ініціювання течії). Після спуску колони бурильних труб в свердловину включається промивка. Для того, щоб почалася циркуляція бурового розчину, необхідно створити деякий надмірний тиск, який називається тиском страгування Р_стр.

Значення цього тиску можна визначити згідно формули

(7.16)

де η_гр – граничне значення СНЗ, мГс/см²;

L – глибина спуска бурильних труб, м;

D– діаметр свердловини, см;

d – діаметр бурильних труб, см.

(7.17)

де и – відповідно СНЗ в момент часу t₁ и t₂, мгс/см²;

t₁ и t₂ – час спокою до вимірів СНЗ, хв.

Для зменшення величини тиску страгування необхідне перед плавним запуском насосів проводити ходіння і обертання інструменту, що приведе до зменшення СНС.

Можливі взаємодії в системі «пласт-свердловина». Пластовий тиск під час буріння свердловини є незмінний, а тиск в самій свердловині може змінюватися в широких межах залежно від густини бурового розчину, та виконуваної технологічної операції (буріння, СПО, кріплення свердловини, аварія та ін.).

Така зміна тисків в свердловині може приводити до різних видів ускладнень, які, як указувалося раніше, залежить від потужності пласта, проникності, властивостей флюїду і бурового (тампонажного) розчину (в'язкість, СНЗ , показник фільтрації, товщина глинистої кірки, вміст твердої фази).

Тому, щоб попереджати або ліквідовувати любий вид ускладнень, необхідно добре розуміти всі процеси, які проходять в свердловині під час тої чи іншої технологічної операції.

7.3 Порушення стійкості (цілісності) стінок свердловини

• Порушення цілісності стінок свердловин — це ускладнення процесу буріння, яке призводить до зміни форми стовбура свердловини внаслідок механічного руйнування гір­ських порід, їх пружної і пластичної деформації, розмивання, розчинення, набухання, фазового перетворення і т. п.

Залежно від зміни діаметра свердловини порушення цілісності її стінок зумовлює

розши­рення (каверно- і жолобоутворення) та звуження стовбура свердловини.

► До порушень цілісності стінок свердловин належать:

• осипання та обвалювання стінок свердловини;

• звуження стовбура свердловини;

• жолобоутворення.

• Осипання − це таке ускладнення, при якому систематично значна кількість частинок породи відділяється від стінок свердловини, а потім підхоплюється потоком бурового розчину і виноситься на денну поверхню, або за відсутності циркуляції розчину осідає на вибій. Осипання, в основному, властиві слабозв'язаним, сипким і сильноагрегатним породам.

При значних зенітних кутах свердловини ці частинки породи можуть утворюватися пробки в стовбурі.

• Обвалювання − це таке ускладнення, коли значна маса породи раптово випадає в свердловину і перекриває кільцевий простір або весь стовбур і висхідний потік не в змозі швидко видалити цю породу на поверхню.

Обвалювання спостерігаються під час розбурювання рихлих і зім'ятих тріщинуватих гірських порід.

• Звуження — вид повзучо-пластичної деформації гірських порід, спричинений їх напру­женим станом у пристовбурній зоні пласта, зменшенням міцності порід унаслідок релаксації напружень, підвищення вологості і термомеханічної втоми. Звуження спостерігаються як у глинистих, так і в піщанистих породах, особливо на початковому етапі їх розкриття.

В результаті цих процесів (осипання та обвалювання стінок свердловини) можуть утворюватися каверни – істотне збільшення діаметру свердловини на порівняно невеликому інтервалі, або зменшення її діаметру (звуження).

Ступінь зміни фактичного діаметру свердловини Д_ф щодо її номінального діаметру Д_д (діаметру долота) оцінюється коефіцієнтом кавернозності К_к, що є відношенням цих діаметрів, тобто

. (7.18)

Для умов Західного Сибіру при бурінні верхніх інтервалів К_к=1,3‑1,7. При глибині свердловини більше 1000  м К_к=1,15‑1,2, але в деяких інтервалах може доходити до 1,4. Фактичний діаметр свердловини визначається важелями, ромбоподібними, акустичними, оптичними каверномірами. Проте ці прилади дають середнє значення діаметру свердловини. Для визначення дійсної форми поперечного перетину стовбура свердловини використовуються спеціальні прилади − профілеміри.