4.2.2. Химически активные формации.

Некоторые породы с высоким содержанием глины впитывают воду и вспучиваются. Вспучивание изменяется от высокореактивных “гумбо” до сланцев, которые гидрати­рованы очень слабо. При бурении с растворами на водяной основе, сланцы впитывают воду, которая вызывает их разбухание и ослабляет цементирующую основу. Куски сланца осыпаются или обрушиваются со стенок ствола. Гидратированный сланец склонен к накоплению вокруг колонны в достаточном количестве и, заполняя все за­трубное пространство, вызывает ее прихват.

На рисунке ниже приводится иллюстрация проникновения воды в сланец, вызывающая его набухание и осыпание.

Настораживающие признаки

• Большие куски темной, вязкой глины (гидратированный сланец, “гумбо”) выходят из скважины.

• Значительное увеличение затяжки после выполнения соединений (особенно в отсутст­вии циркуляции)

• КНБК облеплена гумбо (обнаруживается при подъеме)

• Из - за уменьшения диаметра ствола, поток ослабевает.

• Куски породы очень мягкие, растворимые в воде.

• При спускоподъемных операциях увеличивается сопротивление движению.

• Увеличивается давление на выходе насосов и пики пульсации давления.

• Увеличивается содержание твердой фазы в буровой жидкости.

• По мере вспучивании стенок ствола - увеличивается крутящий момент.

• В первое время после проникновения в такого рода формацию, проблем не возникает. Может пройти один день, прежде чем начнут развиваться процессы набухания и вспу­чивания.

• По мере уменьшения веса на долоте, скорость проходки уменьшается.

• Увеличивается вес бурового раствора из-за поступления в него утяжеляющих элемен­тов из формации.

• Ситуация ухудшается со временем. Затяжка при спускоподъемных операциях стано­вится больше чем при выполнении соединений.

• Трудность усугубляется уровнями ингибиторов в растворе. (Сообщите об этом инже­неру по растворам).

НАБУХШИЙ СЛАНЕЦ ОСЫПАЕТСЯ В СТВОЛЕ И СТРЕМИТСЯ

ЗАЖАТЬ КО­ЛОННУ

Рисунок 7-18

Идентификация прихвата.

• Прекращение циркуляции.

• Прихват может произойти при выполнении любой операции в открытом стволе.

Превентивные действия.

1. Планирование :

а) Выбирайте соответствующую систему бурового раствора :

Для участков бурения с “гумбо” не существует универсальных решений. Обычно, если гумбо не находится под ненормально большим давлением, то в качестве бурового рас­твора должна применяться обычная чистая вода. При контакте воды с гумбо, буровой раствор изменяется так, как если бы в него был добавлен бентонит. Осыпание и вспу­чивание может быть сведено к минимуму применением ингибированных жидко­стей.Для увеличения ингибирования, обычно применяются ингибирующие жидкасти, перечень которых приводится ниже :

• Кальций- содержащие жидкости, такие как : известь, гипс или хлористый кальций.

• Жидкости на основе поташа.

• Жидкости на магнезевой основе.

• Полимерные растворы.

• Растворы на основе масел.

Первый ингибированный раствор на водяной основе является кальцинированной жид­костью с высоким значением рН. Даже с содержанием 200ррm кальция в растворе он не обеспечивает сильного ингибирования набухания глины.

Растворы на основе хлористого поташа часто применяют для уменьшения процессов набухания глины из-за их более высокой стабильности, чем систем на основе кальция.

Глинистые формации не гидратируются в присутствии масла. Однако, подавляющее большинство растворов на маслянной основе содержат некоторое количество воды . Если минерализация этой воды сбалансирована с минерализацией воды формации, то проблем со смачиванием этой формации возникать не должно.

b) Планируйте применение достаточного количества ингибиторов, таких как кальций для систем на кальциевой основе или поташа для систем на основе KCL. Эти ингиби­торы могут быть довольно - таки дорогими и хранение их на буровой в достаточных количествах не совсем удобно. Изучите экономическую целесообразность и влияние на окружающую среду возможность применения буровых растворов на маслянной основе, т.к. это обеспечит большие возможности по контролю реактивных формаций.

с) Верхний привод на буровой позволит поддерживать циркуляцию и раззенковывать ствол скважины во время спускоподъемных операций. Это поможет уменьшить по­следствия вспучивания стенок ствола и улучшит очистку затрубного пространства.

d) Сводите к минимуму время нахождения в открытом состоянии участков скважины. Старайтесь избегать таких операций, как отбор керна, проведение каких -либо измере­ний в скважине и.т.п.

е) Старайтесь сделать так, чтобы открытые участки в стволе скважины были как можно короче. Избегайте попыток удаления колонны, т.к. это приведет к возникнове­нию длинных участков открытого ствола.

2. Мероприятия на буровой :

а) Поддерживайте концентрацию ингибиторов на достаточно высоком уровне. Для растворов на основе KCL применимо следующее : для слабо гидратированных сланцев с умеренными величинами илита и хлорида, рекомендуется концентрация 30,000 - 40,000 мг/л К+. Для умеренно гидратированных сланцев, содержащих мнгого илита и бОльших обычного илит/монтмориллонит’ а, рекомендуется концентрация К+ порядка 40,000 - 60,000 мг/л. Для высокогидратированных сланцев с большими концентра­циями монтмонириллонита и илита, рекомендуется концентрация К+ порядка 70,000 - 140,000 мг/л

b) Следуйте указаниям по очистке ствола раздела 4.2.1.

с) Бурите участки сланцев с контролируемой скоростью проходки и циркуляцией при каждом соединении.

d) Очистка вайпером имеет определяющее значение для быстропротекающих процес­сов вспучивания и осыпания. Делайте это при увеличении затяжки и крутящего иои­ента при бурении.

е) Сводите к минимуму время открытого состояния скважины. Быстрота - наилучший способ окончания проходки осыпающихся сланцев.

f) Избегайте остановку циркуляции в течение долгого времени в ситуациях, когда КНБК находится в реактивной формации или ниже ее.

g) Налипание грязи на КНБК увеличивает давление и его пульсацию на выходе насо­сов.

h) Не исключайте механическую нестабильность.

I) Когда большие куски гидратированного сланца (“ гумбовая атака “) поступают на

вибросита и патрубок с воронкой, прекратите бурение и продолжайте циркуляцию до очистки скважины.