Кольцевые напряжения вокруг ствола скважины. Условие устойчивости стенок ствола скважины.
Диапазон допустимых давлений на забое, при котором в открытом стволе при проведении различных технологических операциях не произойдет проявлений, поглощений или разрушения коллектора, зависит от гидродинамической ситуации в скважине. Эти ситуации представляются в виде неравенств:
По условию
устойчивости стенки скважины должно
выполняться неравенство
Если давление жидкости на стенку скважины
не может компенсировать давление на
стенку со стороны горной породы, порода
начинает выпучиваться и ствол скважины
в данном случае сужается, что опасно
образованием аварийной ситуации (прихват
бурильной колонн). Если же напряжение
в прилегающей непосредственно к стенке
породе увеличивается, то может возникнуть
ситуация, когда порода разорвется и
жидкость их скважины начнет растекаться
по образовавшимся трещинам и поступать
в пласт.
По высоких значения давления в скважине появляются растягивающие кольцевые напряжения, которые при критических значениях разрывают стенки скважины. При недостаточном давлении в скважины кольцевые напряжения становятся сжимающими, которые могут превысит предел прочности породы, и она начет выдавливаться в скважины (вывалы породы) или разрушаться.
При горизонтальном участке ствола осевые напряжения от веса вышележащих пород всегда больше действующих горизонтальных напряжений. В результате на верхней и нижней стенках горизонтального ствола кольцевые напряжения будут иметь значения меньше, чем на боковых стенках, где значения кольцевых напряжений будут максимальны.
Если забойное давление, которые противостоит горизонтальным напряжения недостаточно велико, то порода на боковых стенках горизонтального ствола скважины разрушается при достижении касательными напряжениями предела прочности породы.
Принудительная кольматация проницаемых зон
Наличие качественной фильтрационной корки или пленки в случае применения полимерных растворов на стенках коллектора обеспечивает создание гидродинамического барьера на стенке ПЗП, который в случае использования технологии принудительной кольматации обеспечивает создание прочного малопроницаемого изоляционного слоя в пристенном слое ствола от 7 до 10 мм.
Цели принудительной кольматации:
Защита коллектора в процессе формирования забоя непроницаемым экраном на стенках скважины;
Предупреждение заколонных и межпластовых перетоков;
Комбинированное разобщение пластов.
Для повышения эффективности принудительной кольматации используются вихревые, струйные, гидроакустические и прочие системы интенсификации процесса.
Технологические принципы формирования забоя
При формировании забоя должно учитываться следующее:
1. Характеристика продуктивного коллектора.
Тип коллектора, пластовое давление, вертикальное и горизонтальное распределение насыщающих фаз в пределах забоя. Вид продукции, проектная норма отбора углеводородного сырья, состав пластовых флюидов и наличие в них выносимой твердой фазы. Положение газонефтяного и водонефтяного контактов. Литологическая характеристика и т.д.
2. Геомеханическая обстановка и ее влияние на работоспособность ствола.
Тектонические условия залегания пластов, наличие региональных и локальных разломов. Прочностные характеристики пород на забое, особенности деформирования стенок скважины и условия потери их устойчивости
3. Возможности и ограничения, связанные с техникой и технологический строительства и эксплуатации скважины.
Необходимый уровень гидродинамической связи пласт-скважина для выполнения проекта разработки месторождения достигается при использовании определенных технических средств и соответствующих технологий заканчивания, эксплуатации и капитальных ремонтов.