vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ОСКОЛКИ ПОРОДЫ ВОКРУГ КНБК УВЕЛИЧИВАЮТ ЗАТЯЖКУ.

Рисунок 7-16

КАРТИНА ПОТОКА ЧАСТИЦ В НАКЛОННЫХ СТВОЛАХ (из ВР исследований)

Рисунок 7-17

Причины для беспокойства

•Недостаточное количество осколков на виброситах. Может пройти долгое время, в течение которого на виброситах будет мало осколков бурения до наступления “обвального “ роста затяжки и крутящего момента.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

•Чрезмерная затяжка при выполнении соединений и спускоподъемных операциях.

•Уменьшение затяжки при прокачивании.

•Беспорядочно меняющийся и возрастающий момент при бурении.

•Увеличение давления на выходе насосов и пиков флуктуации давления, поскольку ствол оказывается моментально перекрытым.

•Давление оказывается на много выше чем предсказывается гидравлической программой. (при условии, что результаты вычислений программы ранее были сравнимыми с действительными параметрами скважины).

•Стабилизаторы и долото завалены осколками породы.

•Уменьшение отношения вес/момент в конце бурения и некоторая нормализация отношения вес/момент после наворота следующей трубы.

•Высокая скорость проходки / большой диаметр ствола.

•Большой размер затрубного пространства в сочетании с низкой скоростью потока.

•Наличие размыва в открытой скважине (действительная задержка больше вычисленной).

Идентификация прихвата.

•Быстрый прихват после окончания прокачки.

•Отсутствие циркуляции.

Превентивные действия.

1.Планирование :

а) На участках с большим диаметром, скорости циркуляции являются наиболее важными и их необходимо поддерживать настолько большими, насколько это возможно. Если давление насосов является ограничивающим фактором, то необходимо рассмотреть вопрос по использованию бурильных труб 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 в стволе и включите их в вычисления минимальной скорости потока.

с) 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.

е) 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 :

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

а) Поддерживайте циркуляцию и промывайте скважину до удаления всех твердых частиц перед подъемом колонны. После подъема долота с забоя поддерживайте циркуляцию, если на вибраситах 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.

с) 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 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)

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

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

g)Убеждайтесь в том, что объем удаляемых осколков породы находится

всоответствии со скоростью проходки. Вибрасита дают раннюю информацию о возникновении проблем с очисткой ствола.

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

i)П ри 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.

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 гид-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ратированы 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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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 :

•Кальцийсодержащие 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 доста-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

точных 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 “) поступа-

ют 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 по - немногу.

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 равномерноне-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

прерывной среде и типичная их величина составляет 0.75 psi/ft. Однако, в геологически разорваных 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 порового давления в нормально нагруженых фрмациях обычно равен 0.465 psi/ft (Галф ов Мексико), 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 полностью обвалиться. Обычно бывает довольно трудно отличить деформацию ствола скважины, вызванную механическими нагрузками, от вспучивания из - за протекания процессов в химически активных формациях (см раздел 4.2.2).

Тот факт, что вертикальные нагрузки (давление вышележащих пластов) обычно существенно выше горизонтальных, имеет очень существенное значение для отклоняемых скважин.

ВЕС БУРОВОГО РАСТВОРА НЕ ДОСТАТОЧЕН ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ УДЕРЖАТЬ СТВОЛ ОТ СЖАТИЯ

Рисунок 7-19

ОРИЕНТАЦИЯ НАГРУЗКИ ВЫШЕЛЕЖАЩИХ СЛОЕВ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ.