5.4. Прихват под действием перепада давлений

Механизм прихвата: если давление, оказываемое гидростатическим напором БР, превышает пластовое давление, а пласт является пористым, проницаемым или трещиноватым; также, если поверхностный контакт значителен и есть толстый осадок на фильтре, то труба прижимается к боковой стенке скважины и давление блокируется на месте. Это так называемые дифференциальные прихваты (рис. 5.5).

Д

Фильтрационная корка

ифференциальное давление (перепад между гидростатическим и пластовым) прижимает колонну к стенке скважины. Прихват возможен при наличии в разрезе пород с проницаемостью до 600800 миллидарси (это, например, песчаник, трещиноватый известняк, алевролиты).

Другими условиями возникновения дифференциального прихвата являются образование липкой фильтрационной корки на стенке скважины, возникновение механической прижимающей силы в виде нормальной составляющей веса труб в наклонно направленных скважинах и в искривленных участках ствола вертикальных скважин, оставление бурильной колонны без движения на какое-то время. Существенно влияние продолжительности контакта проницаемости корки и пласта. Чаще всего затяжки и прихваты возникают вследствие оставления бурильной колонны без движения на 1020 мин, причем последующие быстрые нагрузки (рывки) лишь усугубляют прихват. В начальный момент неподвижного контакта труб со стенками ствола корка уплотняется, снижается ее проницаемость, возрастают сила прижатия труб к корке и площадь контакта. По мере нахождения колонны в неподвижном состоянии повышается прочность структуры корки и раствора в застойных зонах, увеличиваются липкость и усилие затяжки. В последующем возможно некоторое выравнивание давления в пласте, приближение давления в приствольной зоне на участке прижатых труб к давлению в скважине вследствие продолжающейся фильтрации, поступления жидкости с других сторон сечения скважины. Если проницаемость пласта невелика, а водоотдача достаточно большая, усилие затяжки снижается.

Сила прихвата будет зависеть от площади контакта трубы со стенкой скважины, траектории ствола, величины прижимающего усилия, достаточного для необходимого компрессионного сжатия глинистой корки, свойств БР, свойств самой корки (проницаемости, статического напряжения сдвига и т. д.), физико-механических свойств породы.

Для уменьшения фактической площади контакта труб и инструмента со стенками скважины необходимо применять УБТ с профильным поперечным сечением; УБТ со специальными центрирующими втулками, УБТ со смещенными гранями; переводники-центраторы, в том числе и упругие, для соединения отдельных секций турбобура; центрирующие противоприхватные промежуточные опоры (устанавливаемые между свечами УБТ); свечи из коротких (по 68 м) бурильных труб (рис. 5.6).

Другое эффективное направление предупреждения прихватов – повышение смазывающих свойств буровых растворов. Не допускается нахождение бурильной колонны без движения в открытом стволе скважины более 10 мин, а в пробуренном проницаемом интервале – более 3 мин. БР обрабатывается химическими реагентами, способствующими образованию тонких малопроницаемых эластичных фильтрационных корок. При бурении скважин следует поддерживать минимальные произвольные углы искривления и изменения азимута в интервалах проницаемых пород.