5.3. Использование воды в качестве промывочной жидкости
В некоторых нефтяных районах в качестве промывочной жидкости с успехом используется вода, что возможно при выполнении следующих трех условий:
устойчивость разбуриваемых горных пород, высокая сопротивляемость их размывающему действию потока промывочной жидкости;
наличие буровых насосов, позволяющих создавать высокие скорости восходящего потока воды в затрубном пространстве;
бесперебойное снабжение технической водой, так как расход ее составляет 3,55...5 м3 на 1 м проходки, а по отдельным скважинам — до 10 м3 на 1 м.
Для определения устойчивости стенок скважин при бурении введем коэффициент обвалообразования
где Уф — фактический объем ствола скважины; Vr — теоретический объем ствола скважины.
Фактический объем участка скважины определяют путем измерения площади кавернограммы планиметром. Отношение этой площади к площади, ограниченной номинальным диаметром, дает величину Ко6. Бурение на воде возможно, если 1 < Ко5< 3, а при Ко5 > 3 использование воды может привести к опасным последствиям.
Технико-экономические показатели при бурении скважин с использованием воды в качестве промывочной жидкости улучшаются за счет следующих основных преимуществ, которые вода имеет по сравнению с глинистым раствором:
при бурении с промывкой забоя водой создается возможность увеличить мощность на долоте. Переход с глинистого раствора на воду позволяет увеличить производительность насосов в результате уменьшения плотности и вязкости прокачиваемой жидкости при неизменной величине допустимого рабочего давления на выкиде насосов;
улучшается работа буровых насосов и гидравлических забойных двигателей, а также уменьшается расход запасных частей к ним. Вода содержит меньше шлама и песка по сравнению с глинистым раствором, так как при прохождении через очистную систему частицы выбуренной породы почти полностью выпадают из воды.
Существенным недостатком воды является непригодность ее для вскрытия и бурения продуктивных нефтяных и газовых горизонтов, особенно с пониженным давлением. Проникая в нефтяные и газовые пласты, вода сильно затрудняет и усложняет их освоение, является причиной уменьшения возможного дебита нефти и газа. Вскрываемые водой пласты небольшой продуктивности и низкого давления в ряде случаев освоить вообще не удается.
Для некоторого снижения вредного влияния воды на продуктивный пласт к ней добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ), что приводит к снижению поверхностного натяжения на границе с нефтью и уменьшению сил молекулярного взаимодействия поверхности порового пространства с водой (фильтратом промывочных жидкостей). Благодаря снижению поверхностного натяжения вода, поступающая в продуктивные пласты, диспергируется на мелкие капли, что приводит к более легкому ее вытеснению из призабойной зоны.
Бурение скважины с промывкой водой допускается при наличии устойчивых пород по всему разрезу ствола скважины или в большей его части, нефтяных горизонтов с большим пластовым давлением в незакрепленной части ствола, а также сильно дренированных нефтяных объектов. Интервалы бурения с промывкой водой должны быть указаны в ГТН. Глубина спуска направления и кондуктора устанавливается с учетом предохранения устья от размыва, а также перекрытия неустойчивых пород и зон катастрофических поглощений. В отдельных случаях при устойчивых породах разрешается ограничиться одним направлением без спуска кондуктора.
Во избежание прихвата инструмента надо следить за чистотой промывочной жидкости (воды), подаваемой в скважину, не допуская ее загрязнения, для чего необходимо:
вести бурение с промывкой водой при одновременной работе не менее чем двух насосов, обеспечивающих подачу промывочной жидкости не менее 55...58 л/с;
иметь на буровой постоянный запас воды, достаточный для замены загрязненной промывочной жидкости; не следует допускать загрязнения воды до состояния «цвета молока», надо добавлять воду в циркулирующую жидкость в начале желобной системы;
обеспечивать полную очистку воды от частичек выбуренной породы с помощью циркуляционной системы.
Не разрешается бурить скважину со ступенчатым стволом, так как ствол, имеющий больший диаметр, загрязняется.
Во избежание заклинивания нового долота нижний интервал скважины (6... 8 м), в зависимости от величины углубления ее предыдущим долотом и состояния выработки долота по диаметру, нужно проработать новым долотом при пониженной нагрузке.
В случае выхода из строя одного из буровых насосов необходимо прекратить бурение, а бурильную колонну поднять на максимально возможную высоту в зависимости от длины ведущей трубы. За время ремонта насоса следует периодически расхаживать бурильную колонну с проворачиванием ее и не прекращать промывку скважины вторым насосом. При появлении затяжек, необходимости ремонта двух насосов, а также других длительных остановках бурильную колонну поднимают из скважины.
Существует два метода перехода с промывки скважины водой на промывку глинистым раствором.
В первом случае переход на глинистый раствор осуществляется постепенно путем равномерного по времени добавления глинистого раствора в промывочную жидкость без прекращения бурения.
Во втором случае переход на промывку глинистым раствором осуществляется путем единовременной замены циркулирующей в системе воды глинистым раствором. Постепенный переход на глинистый раствор происходит обычно в течение 2...4 сут. За это время уменьшается эффективность бурения по сравнению с бурением с промывкой водой, снижаются механические скорости и проходка на долото. При единовременной замене промывочной жидкости срок проведения операции значительно сокращается и занимает несколько часов. Во избежание поглощения глинистого раствора перед заменой воды следует самым тщательным образом зацементировать все зоны ухода раствора.
Перед подъемом бурильной колонны для смены долота скважину промывают до полного удаления выбуренной породы. Бурильную колонну поднимают из скважины при непрерывном заполнении ее из самотечного чана путем подачи жидкости буровым насосом. Чтобы вода в зимнее время не замерзала в нагнетательной линии, при подъеме и спуске бурильной колонны производят промывку через ведущую трубу, спущенную в шурф. В случае появления затяжек во время подъема бурильной колонны необходимо навинтить ведущую трубу и промыть скважину при максимальной подаче жидкости насосами. При последующем спуске бурильной колонны следует в интервале затяжки проработать ствол скважины. При интенсивных проявлениях пласта в процессе бурения воду заменяют глинистым раствором.