Бурению горизонтальных скважин

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

с большим внутренним диаметром, большими размерами сопел на долоте и

уменьшении веса бурильных труб для уменьшения потерь на трение.

b)Изучите текущие параметры скважины на предмет обнаружения уширений

встволе и включите их в вычисления минимальной скорости потока.

c)Углы наклона стволов в пределах 50-60 град. являются наиболее трудными для очистки. Подушка из осколков пробуренной породы стремится соскользнуть вниз и может накапливаться, образовывая "завалы" в стволе. Это необходимо учитывать при планировании скважин с такими наклонами.

d)Необходимо создавать условия для турбулентного движения потока бурового раствора в затрубном пространстве, чтобы разрушать "подушку " из отложений на нижней стенке ствола. Для этого очень часто требуется снижать вязкость бурового раствора.

e)Необходимо включать в планы регулярную очистку ствола вайпером.

f)Верхний привод необходимо использовать для разрушения подушки из

отложений.

Уширение скважины от забоя к устью и поддержание циркуляции должны выполняться при спускоподъемных операциях для разрушения подушки из отложений и очистки ствола.

2. Мероприятия на буровой:

а) Поддерживайте циркуляцию и промывайте скважину до удаления всех твердых частиц перед подъемом колонны. После подъема долота с забоя поддерживайте циркуляцию, если на виброситах будут появляться осколки. Во время прокачки поворачивайте и расхаживайте колонну. Это приведет к подъему частиц с подушки и предотвратит прихват.

b)Ни в коем случае не понижайте скорость потока ниже минимально необходимой для очистки скважины.

c)Для скважин с большими углами наклона увеличение вязкости и резкое увеличение давления не улучшает условия очистки. Если подушка из отложений уже образовалась, то очистку скважины улучшит резкое снижение вязкости раствора, приводящее к повышению турбулентности потока. Эти действия

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

должны следовать после эффективного "взбалтывания" подушки трубой и поднятия частиц с поверхности подушки.

d) Сводите к минимуму увеличение расчетного диаметра ствола, где затрубные скорости уменьшаются и увеличивается вероятность образования отложений осколков бурения.

Если пробурен слишком большой зумпф для обсаживания какого-либо участка, то это приведет к серьезным проблемам очистки ствола в последующих секциях скважины, т.к. этим самым создаются условия для резкого снижения затрубных скоростей и ламиниризации потока в этой области. К нежелательным явлениям, вызывающим увеличение расчетного диаметра ствола относятся:

• Чрезмерно высокие скорости потока и струи из насадок. (Размывание).

Однако, они могут потребоваться для очистки скважины.

•Недостаточный вес бурового раствора (Обвалы)

•Неправильный состав раствора, (растворимые формации)

e)Не превышайте скорость проходки при которой могут быть удалены осколки.

f)Постоянно наблюдайте за виброситами и убеждайтесь в эффективности очистки скважины

g)Убеждайтесь в том, что объем удаляемых осколков породы находится в соответствии со скоростью проходки. Вибросита дают раннюю информацию о возникновении проблем с очисткой ствола.

h)При бурении наклонных скважин без вращения колонны, подушка из осколков, по - видимому, не может быть разрушена. Если есть возможность, то вращайте колонну перед ее подъемом.

i)При промывке скважины - расхаживайте и вращайте колонну для

"взбаламучивания" подушки.

j)При бурении постоянно будьте готовы к промывке.

k)Для скважин с низкими (< 45 град) углами наклона поддерживайте точку текучести бурового раствора на высоком уровне.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

l) Регулярно чистите ствол вайпером в скважинах с высоким углом наклона,

разрушая подушку из осколков. Постоянно будьте готовы к остановке бурения и промывке ствола при увеличении затяжки.

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

вотсутствии 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.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

•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).

Рис. 7.18 Набухший сланец осыпается в стволе и стремится зажать колонну.

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,

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

обычно применяются ингибирующие жидкости, перечень которых приводится

ниже:

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

•Жидкости на основе поташа.

•Жидкости на магнезиевой основе.

•Полимерные растворы.

•Растворы на основе масел.

Первый ингибированный раствор на водяной основе является кальцинированной жидкостью с высоким значением рН. Даже с содержанием

200ррт 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 масляной 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 масляной основе, т.к. это обеспечит большие возможности по контролю реактивных формаций.

c) 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.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

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.

e)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 много илита и больше обычного илит/монтмориллонита, 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.

c)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 момента при бурении.

e)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)He исключайте механическую нестабильность.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

i) Когда большие куски гидратированного сланца ("гумбовая атака")

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

4.2.3. Механическая стабильность

Трудно определить, что является первостепенной причиной вспучивания и осыпания. То ли химический дисбаланс, то ли механическая нестабильность. Или и то, и это вместе понемногу.

До того как была пробурена секция в забое, на породу действовали три не равных нагрузки в трех различных направлениях. На глубине более чем 1500

футов, наибольшей из них следует считать нагрузку породы, которая действует в вертикальном направлении. Типичной величиной градиента нагрузки является величина, равная 1.0 psi/ft. Горизонтальные составляющие нагрузки могут быть равными в равномерно непрерывной среде, и типичная их величина составляет

0.75 psi/ft. Однако, в геологически - разорванных породах они могут существенно отличаться.

При бурении, цилиндр породы замещается буровым раствором. Буровой раствор, будучи жидкостью, может воспринимать лишь только равные нагрузки в трех направлениях. Обычно вес бурового раствора балансируется с поровым давлением формации. Градиент перового давления в нормально нагруженных формациях обычно равен 0.465 psi/ft (Галф оф Мексике), 0.452 psi/ft (Северное море). Видно, что при весе бурового раствора, равного 0.465 psi/ft давление раствора нигде не равно столь высоким значениям, как нагрузкам в формации,

которую этот раствор замещает.

Порода вокруг ствола скважины вынуждена "давать просадку" и

противостоять дополнительным нагрузкам. Если порода прочная, то проблемы могут не возникнуть. В молодых формациях, где цементирующая основа матрицы не такая прочная, порода не может легко противостоять дополнительным нагрузкам. Порода будет деформироваться, и ствол скважины начнет давать усадку, хотя изменения диаметра может быть менее чем 0,01 дюйм.

По мере сжатия ствола, песчаник становится склонным к растрескиванию и осыпается в ствол скважины. Если порода очень слабая, то ствол может даже

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

При бурении вертикальных скважин, вертикальные нагрузки - параллельны стволу. Давление раствора противостоит только нагрузкам, которые имеют только компоненты перпендикулярные поверхности ствола. В вертикальных скважинах горизонтальные нагрузки находятся в диапазоне 0,75 psi/ft. Нагрузки,

превышающие эти значения (1,0 psi) мы не рассматриваем.

Вгоризонтальных скважинах, нагрузки вышележащих пластов -

перпендикулярны стволу и должны быть поддержаны давлением раствора. При увеличении наклона ствола, компонента этой нагрузки, действующая на ствол, -

возрастает. Так, из - за того, что Вы могли бурить вертикальную скважину на каком - то участке с раствором 9 ppg и не имели при этом проблем со стабильностью, вовсе не следует, что Вы сможете бурить скважину с наклоном в

60 град. с тем же самым весом раствора, равным 9 ppg! Другими словами, может понадобиться более тяжелый раствор для сдерживания формаций в отклоняемых скважинах, чем для вертикальных. Ниже приводится иллюстрация нагрузок,

действующих на поперечное сечение ствола скважины.

Настораживающие признаки

•Большие куски пробуренной породы, низкая прочность сланца.

•В ствол скважины поступает много породы после подъема колонны.

•Сопротивление движению колонны стенками ствола при спускоподъемных операциях. При прекращении прокачки, из-за обвалов стенок ствола скважины -

резкое увеличение величины затяжки.

•Увеличение давления на выходе насосов из-за закупорки ствола скважины обвалами стенок.

•Плохая "передача" веса на долото, приводящая к уменьшению скорости проходки.

Идентификация прихвата

•Потеря циркуляции

•Прихват происходит при выполнении любой операции в открытой скважине.