1.6 Розкриття продуктивних пластів з аномально-високими пластовими тисками

Перед розкриттям пласта з аномально високим тиском свердловину для запобігання газо-, нафто - та водопроявів заповнюють обважненою промивальною рідиною, густина якої повинна бути такою, щоб вико­нувалась умова .

Чим вищий коефіцієнт аномальності пластового тиску, тим, як правило, менша різниця між індексом тиску поглинання та коефіцієнтом аномальності. Тому часто статичний тиск стовпа промивальної рідини наближається до тиску поглинання (тобто гідророзрив або розкриття природних тріщин) продуктивного пласта. Під час буріння і особливо під час спуску бурового інструменту у свердловину при подібній ситуації промивальна рідина під дією високого гідродинамічного тиску, який там виникає, може проникнути тріщинами та іншими великими каналами у продуктивний пласт і сильно забруднити його.

Чим менша густина пластової рідини і більша потужність продуктивного пласта, тим більша різниця між коефіцієнтами аномальності у покрівлі і біля підошви пласта. При великій потужності пласта через це під час буріння на нижню частину його діє дуже ве­ликий надлишковий тиск:

, (1.7)

де Р_гд — гідродинамічний тиск під час промивання або спуску колони труб.

Тому завдання попередження забруднення продуктивних об’єктів з аномально високим пластовим тиском важливе не менше, ніж при розкритті пластів з низькими коефіцієнтами аномальності.

Основний шлях вирішення пролеми – це підтримування у період розбурювання пласта мінімального позитивного диференційного тиску.

Під час розбурювання продуктивного пласта у промивальну рідину завжди надходить пластова рідина. Основними шляхами проникнення пластової рідини (газу) у свердловину у цей період є:

а) разом з уламками породи, що вибурюється, пори якої вона насичує;

б) у результаті дифузії;

в) внаслідок гравітаційного заміщення легкої пластової рідини у великих порожнинах, розкритих свердловиною, важчою промивальною рідиною;

г) у результаті припливу із пласта у тих випадках, коли тиск у свердловині стає нижчим пластового (наприклад, при швидкому підйомі бурової колони, при підйомі долота з сальником, який опинився біля нього, під впливом зниження порового тиску у тиксотропній промивальній рідині при тривалій відсутності циркуляції).

Легша пластова рідина (перш за все, газ) намагається пересуватися у важчій промивальній рідині вверх. Якщо устя свердловини відкрите, то в міру підйому її по стволу із пластової рідини виділяються бульбашки розчиненого газу і об’єм бульбашок посту­пово збільшується. Коли ж відстань до відкритого устя стає невеликою (декілька сотень метрів), розширення бульбашок газу відбувається дуже інтенсивно.

Якщо вміст пластового газу у промивальній рідині незначний, виділення вільних бульбашок і розширення їх у міру наближення до устя не є небезпечним до того часу, поки зниження вибій­ного тиску, зумовлене зменшенням густини промивальної рідини, незнач­не і доки з допомогою засобів дегазації, які є на буровій, вда­ється повністю видаляти газ і відновлювати вихідну густину промивальної рідини перед новим циклом циркуляції. Газування промивальної рідини, однак, стає небезпечним, якщо викликані цим змен­шенням густини промивальної рідини, що циркулює, та зниження вибійного тиску значні, оскільки може початися (або інтенсифікуватися) приплив із пласта. Однією із ознак виникнення такої небезпечної ситуації є збільшення рівня рідини у приймальних ємкостях насосів при промиванні внаслідок неповної її дегазації.

Часто у свердловинах напроти продуктивного пласта у період відсутності промивання утворюються пачки газу. Якщо відновити промивання, пачка газу буде рухатися вверх і збільшуватися в об’ємі. При наближенні до устя вона у результаті інтенсивного розширен­ня виштовхне із свердловини розміщену вище порцію промивальної рідини; при цьому тиск на вибої стрімко понизиться. Таке яви­ще називають викидом. Різке зниження тиску на вибої при викиді часто призводить до інтенсивного припливу із пласта і фонтануван­ня, якщо не вжити заходів щодо герметизації устя та створення достатнього тиску на пласт. Тому відновлювати промивання у випад­ку газування промивальної рідини необхідно тільки при герметизованому усті свердловини.

Велику небезпеку становить надходження у промивальну рідину значної кількості газованої нафти, оскільки вибійний тиск при цьому зменшується не тільки у результаті розширення бульбашок газу в міру наближення до устя свердловини, але також внаслідок того, що густина нафти завжди менша за густину промивальної рідини.

Якщо устя свердловини закрите, то під час руху газованої пачки вверх по стволу можливе лише дуже обмежене розширення бульба­шок газу, так як у результаті водовіддачі у породі буде зменшуватися об’єм промивальної рідини. Але це не означає, що у бульбашках газу зберігається тиск, близький до пластового. Чим вище піднімається газована пачка, тим більшим стає надлишковий тиск на закритому гирлі і, відповідно, тим більший тиск, який передається промивальною рідиною на стінки свердловини, тим більша небезпека розриву порід і поглинання. Пониження ж рівня рідини при поглинанні веде до зменшення протитиску на газоносний пласт та інтенсифікації припливу з нього.

При швидкому відкриванні автоматичного запобіжного клапана, як і у випадку відтоку рідини через штуцери надземного герметизуючого обладнання при значному надлишковому тиску на усті, у системі виникають коливання тиску (хвильовий процес), що нега­тивно відбивається на роботі обладнання. Істотно зменшити амплітуду коливань можна, якщо у системі обв’язки противикидного об­ладнання устя використовувати штуцери з регульованою величиною площі прохідного каналу, а після таких штуцерів встановити спеціальні сепаратори підвищеного у порівнянні з атмосферним тиску і достатньо великого об’єму. Це дозволяє зменшити перепад тис­ків, який спрацьовує у штуцері, і здійснити первинну сепарацію газу із промивальної рідини.

Якщо забезпечити добру неперервну дегазацію промивальної рідини і не допускати великої концентрації газу і нафти у ній, можна добитися, щоб надлишкового тиску протягом тривалого часу роботи долота на вибої практично не було, Р_у.к 0. Для цього необхідно під час кожного рейсу заповнювати свердловину промивальною рідиною, густина якої розрахована з врахуванням її реологічних властивос­тей і ретельно контролювати як властивості рідини, так і режим промивання. Перед закінченням рейсу на період спуско-підйомних операцій та інших робіт, при яких свердловину не промивають, її заповнюють важчою промивальною рідиною, густину якої вибирають при дотриманні умови . Цю рідину зберігають у резервних місткостях, обв’язаних з буровими насосами. При віднов­ленні промивання для чергового рейсу обважнену рідину витісняють із свердловини у резервні місткості і знову замінюють легшою. Щоб звести втрати кожної із рідин у результаті їх переміщування до мі­німуму і забезпечити дотримання рівноваги тисків при бурінні, доцільно для контролю густини рідини, яка виходить із свердловини, використовувати автоматичний густиномір.