7.3.2 Ускладнення при бурінні вічномерзлих порід

Гірські породи називаються мерзлими або кріогенними, коли їх температура нижче 0°С, а вода, що входить до їх складу, повністю або частково знаходиться в твердому стані, тобто у вигляді льоду. Зона вічномерзлих порід (ВМП) займає більше половини території Росії (10  млн. км²), і в цій же зоні знаходиться більше половини прогнозних запасів нафти і газу.

Основним способом профілактики ускладнень при бурінні мер­злих порід є підтримання нормального температурного режиму свердловини, при якому інтенсивність теплообмінних процесів між стінками свердловини і циркулюючою рідиною знаходиться в допу­стимих межах, які не викликають постійної зміни агрегатного стану цементуючого матеріалу — льоду.

Розтоплення мерзлої породи веде до утворення каверн і збіль­шення вмісту шламу в промивальній рідині, в тому числі із-за обва­лювань і т.д. Якщо розтоплення не зупинити, то може наступити обва­лювання устя свердловини. Найсильніше каверноутворення відбува­ється при розтопленні мерзлих порід, представлених гальками, піс­ками, і в значно меншій мірі в інтервалах залягання глинистих порід.

Розтоплення мерзлої породи по довжині ствола проходить нері­вномірно. Це пояснюється відмінністю компонентного складу і тек­стури мерзлої породи, її теплофізичними характеристиками, факто­ром часу і т.д.

При відсутності циркуляції промивна рідина на водній осно­ві може замерзнути. При температурі мерзлої породи нижче -2°С можливе зім'яття обсадної колони при замерзанні води, що знаходи­ться, як правило, в кавернах. Зминаючі навантаження на обсадну колону зростають при ексцентричному розміщенні труб щодо кіль­цевого пояса льоду, що формується при замерзанні.

Повне запобігання розтоплення мерзлих порід можливе лише при мінусовій температурі промивної рідини в кільцевому прос­торі свердловини.

За інтенсивністю розтоплення циркуляційні агенти з плюсовою температурою розміщуються в такому порядку:

• стиснене повітря і піни;

• розчини на нафтовій основі, в тому числі емульсійні;

• водні полімерні і полімерглинисті, оброблені КМЦ, акриловими полімерами, поліетиленоксидом;

• звичайні глинисті розчини;

• вода.

7.3.3 Звуження стовбура свердловини

• Причини звуження стовбура свердловини:

• фізико-хімічна дія фільтрату бурового розчину;

• набухання, зволоження і зменшення міцності гірських порід;

• випучування гірських порід, їх обвалювання;

• високопластичні властивості гірських порід;

• утворення товстих фільт­раційних кірок на проникних ділянках стінок свердловин;

• налипання на стінки частинок осипаних і розбурених порід, зволожених промивною рідиною (наслідки −сальникоутворення та проблеми, які з цим пов‘язані);

• недостатній тиск у свердловині;

• різке зменшення тиску у свердловині внаслідок поглинань або газопроявів;

• недостатній тиск у свердловині, що призводить до повзучості і пластичних деформацій порід (солей);

• вплив змінних термогідродинамічних навантажень;

• високий перепад тиску між свердловиною і пластом;

• зношення доліт або центрувальних елементів (калібраторів, центраторів, стабілізаторів) по діаметру.

У загальному випадку звуження свердлови­ни є наслідком прояву комплексу відповідних факторів (наприклад, пластична течія відкладів галіту), яка в окремих ситуаціях може ускладнюватись фізико-хімічною взаємодією породи на стінках з промивальною рідиною, що вміщує шлам вибуреної породи.

Це призводить з часом до зменшення міцності породи, зміни її механічних характеристик і напруженого стану (наприклад, при набуханні породи в цілому або окремих її компонентів — перш за все глин і глиновмістимих порід), утворення на стінках свердловини товстої фільтраційної кірки, перш за все проти проникних грануляр­них пластів (піски, пісковики).

Сальники є сумішшю в'язкої глинистої маси з частинками вибуреної породи, відкладеної на колоні бурильних труб (особливо в місцях зміни зовнішнього діаметру – над долотом, над вибійним двигуном, над ОБТ, біля перехідників, замків, калібраторів, центраторів, стабілізаторів, проміжних опор, протекторів).

Причини сальникоутворення наступні:

• низька якість бурового розчину;

• низька швидкість висхідного потоку розчину;

• погане очищення розчину;

• велика різниця в діаметрах елементів бурильної колони;

• порушення герметичності колони;

• наявність каверн в стінках свердловини.

Сальники можуть утворюватися в процесі спуску інструменту за рахунок здирання глинистої кірки із стінок свердловини, а також при тривалих зупинках і розходженні інструменту при цьому.

Витікання — вид в'язко-пластичної деформації з повним порушенням рівноважного стану гірських порід у стінках свердловини.

Витікання спостерігаються під час розбурювання високо-пластичних порід з невисокою міцністю (солей, при глибині залягання понад 3000м), що приводить до звуження стовбура в результаті їх пластичної деформації.