КР1 Ответы Гельфгат 2025

Оглавление

1. Определение и классификация осложнений в бурении. Чем осложнения отличаются от аварий?

•Осложнения в бурении — это нарушения непрерывности или нормального характера протекания процесса при соблюдении условий технического проекта, технологической программы бурения и правил ведения буровых работ.

•Классификация осложнений:

oПоглощения бурового или тампонажного раствора — уход раствора в пласт из-за пористости, трещиноватости или гидроразрыва пород.

o Флюидопроявления, ГНВП — самопроизвольное поступление пластового флюида в скважину.

o Нарушения целостности стенки скважины — обрушения, осыпи,

сужения ствола.

o Жёлобообразование и сальникообразование — механическое изнашивание стенок скважины или образование вязких отложений.

o Самопроизвольное искривление ствола — отклонение от проектной траектории.

oПрихваты бурильного инструмента — заклинивание колонны в стволе

(посадки, затяжки).

oУхудшение проницаемости продуктивного пласта.

•Отличие осложнений от аварий:

oОсложнения — временные нарушения, которые можно устранить без полной остановки работ (например, поглощение раствора, затяжки при подъеме инструмента).

oАварии — критические события, требующие прекращения бурения и сложных восстановительных работ (например, прихват с обрывом колонны, открытое фонтанирование, разрушение оборудования).

2. Основные физико-механические свойства горных пород. Охарактеризовать напряжённое состояние горных пород.

• Основные физико-механические свойства горных пород

oСжимаемость — способность породы уменьшать объём под действием внешнего давления.

o Проницаемость — свойство пропускать флюиды через поры и трещины. o Плотность — масса единицы объёма породы.

o Объёмная плотность — масса породы с учётом пустот и трещин.

o Прочность — сопротивление разрушению при механических нагрузках. o Твёрдость — способность противостоять проникновению инструмента. o Упругость — восстановление формы после снятия нагрузки.

o Пластичность — деформация без разрушения.

o Ползучесть — медленная деформация под постоянной нагрузкой. o Усталость — снижение прочности при циклических нагрузках.

oАбразивность — способность изнашивать буровой инструмент.

•Напряжённое состояние горных пород

(Вариант ответа 1) Напряжённое состояние горных пород — это совокупность механических напряжений, возникающих в массиве пород под действием внешних и внутренних сил. Оно определяется взаимодействием вертикальных, горизонтальных и поровых давлений, а также тектоническими и температурными факторами.

(Вариант ответа 2 всё ниже) Напряжённое состояние определяется совокупностью сил, действующих на породу:

1.Горное давление (геостатическое) — вертикальное давление от веса вышележащих пород. Рассчитывается как:

гор = пор ∙ ∙ , где пор- плотность породы, – глубина.

2. Пластовое давление — давление флюидов в порах коллектора.

Нормальное давление равно гидростатическому (столб воды),

аномальное (АВПД/АНПД) — отклоняется от него. Коэффициент

аномальности:

= пл , норм = в ∙ ∙

норм

3.Поровое давление — давление внутри порового пространства. Влияет на устойчивость стенок скважины.

4.Температурное воздействие — связано с геотермическим градиентом

(примерно 0,03°С/м). Температура изменяет свойства пород и бурового раствора.

•Примеры влияния на процесс бурения:

oВысокая проницаемость и низкая прочность провоцируют поглощения бурового раствора.

o Горное давление и ползучесть приводят к обрушению стенок скважины.

o Абразивность и твёрдость ускоряют износ долот.

3. Поровое (пластовое) давление. Коэффициент аномальности пластового давления. Давление поглощения (гидроразрыва). Индекс давления поглощения. Охарактеризовать равновесное состояние системы «скважина-пласт».

• Поровое (пластовое) давление:

Давление флюидов (нефти, газа, воды), заполняющих поры и трещины коллектора.

o Нормальное пластовое давление (Pнорм):

норм = в ∙ ∙ , где

в – 1000 кг/м3 – плотность воды;

– глубина залегания пласта.

oАномальное давление:

АВПД (аномально высокое) — пл > норм. АНПД (аномально низкое) — пл < норм .

•Коэффициент аномальности (Ka):

Показывает, во сколько раз фактическое пластовое давление отличается от

нормального: = пл

норм

•Ka=1.0 — нормальное давление,

•Ka>1.1 — АВПД,

•Ka<1.0 — АНПД.

•Давление поглощения (гидроразрыва, Pгрп) - минимальное давление, при котором происходит разрыв породы и поглощение бурового раствора.

грп ≈ (0.49 … 0.91) ∙ горное

•Индекс давления поглощения (ИПП) – это отношение давления гидроразрыва (или раскрытия трещин) к давлению столба пресной воды:

ИПП = грп

норм

Используется для прогнозирования зон поглощения.

•Равновесное состояние системы «скважина-пласт»:

Условие равновесия: давление в скважине должно балансировать пластовое давление, предотвращая как проявления флюидов, так и поглощения.

Неравенства для безопасного бурения (по Е.Г. Леонову):

скв ≥ зап1 ∙ пл

пл

скв ≤ зап1

ф ≤ д

ОП ≥ ОП

Где:

скв = ст + гд – давление в скважине (статическое + гидродинамическое).

– коэффициента запаса (обычно 1.05-1.1).

ф, д – фактическая и допустимая скорости кавернообразования.

ОП – относительная продуктивность пласта.

4. Охарактеризовать тепловой режим скважины при бурении и промывке.

Тепловой режим скважины – это совокупность процессов теплообмена и распределения температуры в стволе скважины, окружающих породах и буровом растворе во время бурения или промывки.

1. Тепловой режим при бурении – распределение температуры в скважине, возникающее вследствие тепловыделения при разрушении породы долотом, трении бурильной колонны о стенки скважины, а также теплообмена между буровым раствором, стенками скважины и окружающими горными породами.

Факторы, влияющие на тепловой режим при бурении:

•Механическая энергия, выделяемая при разрушении породы.

•Трение бурильной колонны и турбулентное движение раствора.

•Геотермический градиент (естественный рост температуры с глубиной).

•Теплофизические свойства пород и бурового раствора.

2.Тепловой режим при промывке – изменение температуры в скважине, обусловленное циркуляцией бурового раствора, который переносит тепло от забоя к устью или наоборот (в зависимости от режима циркуляции, например при обратной промывке), а также теплообменом с окружающими породами.

Факторы, влияющие на тепловой режим при промывке:

•Скорость и направление потока бурового раствора.

•Разность температур между раствором и породой.

•Вязкость и теплоемкость бурового раствора.

•Интенсивность теплоотдачи в окружающие породы.

5. Основные гидро- и геомеханические характеристики, используемые при анализе осложнений и аварий в бурении.

1. Гидромеханические характеристики

Связаны с движением бурового раствора и его взаимодействием со скважиной и породой.

Основные параметры:

•Плотность бурового раствора (ρ) – определяет гидростатическое давление, влияет на устойчивость стенок скважины и предотвращение флюидопроявлений.

•Реологические свойства (пластическая вязкость, динамическое напряжение сдвига, показатель консистенции, индекс поведения течения) – влияют на эффективность очистки скважины, гидравлические потери и ЭЦП (эквивалентная циркуляционная плотность).

•Гидравлические потери (ΔP) – перепад давления в кольцевом пространстве, бурильных трубах и насадках долота; критичны для предотвращения разрыва пластов или поглощений.

•Скорость потока (v) и режим течения

(ламинарный/турбулентный) – влияют на вынос шлама и эрозию стенок скважины.

•Эквивалентная циркуляционная плотность (ЭЦП) – сумма гидростатического и гидродинамического давления; важна для контроля поглощений и газонефтеводопроявлений.

•Забойное давление (Pзаб) – давление на забое скважины, которое должно находиться между пластовым и давлением гидроразрыва.

2.Геомеханические характеристики

Связаны с механическими свойствами горных пород и их взаимодействием с буровым раствором и нагрузками.

Основные параметры:

•Горизонтальные и вертикальные напряжения (σ , σ ᵢ , σ ₐₓ, σᵥ) –

определяют устойчивость ствола скважины и риск обрушения или гидроразрыва.

•Пористость (φ) и проницаемость (k) – влияют на фильтрацию бурового раствора и образование глинистой корки.

•Прочность пород на сжатие и растяжение – важны для оценки устойчивости стенок скважины.

•Коэффициент Пуассона (ν) и модуль Юнга (E) – характеризуют упругие свойства пород и их деформацию под нагрузкой.

•Поровое давление (P ) – давление флюида в пласте, критично для предотвращения выбросов и поглощений.

•Давление гидроразрыва (Pгрп) – предельное давление, при котором происходит разрушение породы.

Примеры:

(ЕСD – это ЭЦП, UCS – прочность на сжатие и растяжение).