3 Разделение геологического разреза на технологические интервалы по устойчивости горных пород и осложненности разреза

Разделение геологического разреза начинается с анализа состава пород, слагающих разрез скважины. При этом критериями выделения пород в единый технологический интервал является однородность минералогического состава горной породы, содержание ней близких по составу и степени минерализации пластовых флюидов, температура пластов, их проницаемость и пористость, величины пластовых давлений и давлений гидроразрыва пород, наличие зон возможных осложнений (прежде всего осыпи, обвалы, набухание глинистых разностей пород, наличие многолетнемерзлых пород, проявляющие и поглощающие пласты, наличие соленосных отложений и т.д.).

Анализ пород разреза должен базироваться на степени его изученности, то есть опыте бурения скважин в данном районе (РД, инструкции, карта поинтервальной обработки, ГТН, проекты и т.д.).

Выделяем следующие интервалы:

Интервал 0-30 м - направление, которое служит для перекрытия четвертичных отложений и для предотвращения размыва устья скважины, данный интервал представлен песками, глинами, гравием, галькой. Возможны осыпи о обвалы стенок скважины и поглощение бурового раствора.

Интервал 30-400 м перекрывает неустойчивые, склонные к обвалам, поглощениям отложения. Интервал сложен глинами, диатомитами, алевритами, песчаником.

Интервал 400-720 м также перекрывает неустойчивые, склонные к обвалам, поглощениям отложения. Интервал включает Чеганскую, Люлинворскую и Талицкую свиты и состоит в основном из глин с прослойками алевролитов, опок.

Интервал 720-950 м представлен средне мягкими, мягкими породами: глины, алевролиты, пески. На данном интервале наблюдаются оползни и обвалы.

Интервал 950-1750 м содержит глины, алевролиты, опоки (средне мягкие породы), где возможны водопроявления, осыпи и обвалы.

Интервал 1750-2350 м осложнен сужением ствола скважины, представлен песчаниками, алевролитами, глинами, аргиллитами.

Интервал 2350-2500 м представлен средними породами: аргиллитами, известняками (плотность пород составляет 2000-2100 кг/м³), осложнен поглощением бурового раствора и сужением ствола скважины.

В интервале 2500-2890 м наблюдаются нефтегазоводопроявления и сужение ствола скважины. Породы средние (аргиллиты, алевролиты, песчаники), их плотность составляет 2120 кг/м³. Осложнен сужением ствола скважины.

Интервал 2890-3100 м - продуктивный пласт выделяем в отдельный технологический интервал, который представлен алевролитами, песчаниками и аргиллитами. В данном интервале возможны нефте- и водопроявления, сужение ствола скважины. В нижней части преобладают песчаники серые мелкозернистые, крепкосцементированные с тонкими нефтенасыщенными гл. пропластками. Верхняя подсвита сложена, в основном, песчаными разностями.

4 Обоснование требуемых параметров промывочной жидкости по интервалам бурения

Свойства буровых растворов в комплексе с технологическими мероприятиями и технологическими средствами должны обеспечивать безаварийные условия бурения с высокими технико-экономическими показателями при условии качественного вскрытия продуктивных горизонтов.

Параметры промывочной жидкости определяются в первую очередь необходимостью создания гидростатического давления в стволе скважины, препятствующего проявлению пластового и порового давления геологических формаций. Кроме того, состав и свойства промывочной жидкости должны способствовать предупреждению обвалов и осыпей пород, слагающих разрез скважины, обеспечивать создание минимальной зоны проникновения фильтрата в продуктивные пласты и своими реологическими свойствами способствовать максимальной реализации технических характеристик забойных двигателей и наземного оборудования, качественной промывки ствола скважины и выносу шлама.

Одним из основных показателей бурового раствора является плотность, которая выбирается исходя из требований правил безопасности, особенностей геологического строения разреза и опыта бурения скважин в аналогичных условиях. Плотность бурового раствора в интервалах совместимых условий бурения должна определятся из расчета создания столбом бурового раствора гидростатического давления в скважине превышающего пластовое (поровое давление) на величину:

• 10 % для скважин глубиной до 1200 м (интервалов от 0 до 1200 м) но не более 1,5 МПа;

• 5% для скважин глубиной более 1200 м (интервалов от1200 до проектной глубины), но не более 2,5 МПа;

Сначала определяется допустимый диапазон изменения планируемой плотности бурового раствора из условия недопущения поступления пластовых флюидов в скважину и гидроразрыва пород разреза по формуле:

(4.1)

где ρ – плотность бурового раствора, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

Н – текущая глубина скважины, м;

Р_пл – пластовое (поровое) давление на глубине Н, МПа;

Р_г –давление гидроразрыва пород на глубине Н, МПа;

Расчет плотности бурового раствора для промывки в случае депрессии на пласт в глиносодержащих породах определяется по формуле:

(4.2)

где ΔР^д_диф = (10-15%)·Р_ск – допустимая депрессия на пласт;

Р_ск – скелетное давление пород МПа;

Р_ск = Р_гор - Р_пор (4.3)

Р_гор – горное давление на глубине, МПа;

(4.4)

где ρ_гор – средняя плотность горных пород, слагающих вскрываемый пласт, кг/м³;

Р_пор – поровое давление на глубине Н_к, МПа;

(4.5)

где К_а – коэффициент аномальности порового давления;

ρ_в – плотность пресной воды, ρ_в = 1000 кг/м³

Пластовое давление определяем по известным градиентам P_пл:

P_пл=grad P_пл*H (4.6)

При репрессии

Нижний предел плотности: ρ _ниж= (4.7)

Верхний предел плотности: ρ _верх= (4.8)

Или: ρ _верх= = = (4.9)

При депрессии

Плотность промывочной жидкости определяется по формуле (2).

Реологические параметры определяются по формулам:

Текучесть: Т=0,021* _{б.р. ,Па} (4.10)

Пластичечкая вязкость: η=10^-6( )*{15+12,16(Т-15)^1,294} , Па*с (4.11)

Статическое напряжение сдвига за 1 мин.:

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) , дПа (4.12)

за 10 мин.: СНС₁₀=(1,3÷1,5)*СНС₁ , дПа, где d- диаметр частиц (4.13)

шлама.

Динамическое напряжение сдвига: τ₀=2,38*10^-3*( *(Т-15)^2,11, Па (4.14)

Водоотдача: В=( )+3 , см³/30мин. (4.15)

4.1 Интервал 0-30

По формуле (6) Р_пл=grad P_пл*H=0,01*30 = 0,3 МПа

При репрессии:

по формуле (7) ρ _ниж= = = 1120 кг/м³

по формуле (8) ρ _верх= = =6116 кг/м³

Находим _{верх ­} по формуле (9) _верх = 2039 кг/м³. Согласно расчета

ρ _б.р. = 1120÷2039 кг/м³. Так как бурение данного интервала осложнено осыпями и обвалами, то принимаем ρ _{б.р=1140÷1170 кг/м}³

По формулам (10)-(15):

Т=0,021* _б.р. =0,021*(1120÷1150) = 23÷24 с

τ₀=2,38*10^-3*( *(Т-15)^2,11=2,38*10^-3* *(23-15)^2,11=

=0,4÷0,2 Па

η=10^-6( )*{15+12,16(Т-15)^1,294}=10^-6( )*{15+12,16(23-15)^1,294}=

=9,5÷9,7 мПа*с

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) = 5*{2-exp(-110*0,005)}*0,005×

×{1920-(1120÷1150)}= 27÷28 дПа

СНС₁₀=(1,3÷1,5)*СНС₁ =1,4*(27÷28)=38÷39 дПа

В=( )+3= ( )+3= 8,2 8,4 см³/30мин

По аналогичным формулам рассчитываем параметры раствора для остальных интервалов.

4.2 Интервал 30-400

Р_пл=4 МПа

При репрессии:

ρ _ниж= =1120 кг/м³

ρ _верх=1402 кг/м³

Принимаем значение плотности 1170÷1200, т.к. интервал сложен неустойчивыми породами, склонными к оползням и обвалам.

Т=24÷25 с

τ₀=0,49÷0,51 Па

η=10,9÷11,2 мПа*с

СНС₁=26÷27 дПа

СНС₁₀=37÷38 дПа

В=8÷8,1 см³/30мин

4.3 Интервал 400-720

Р_пл=7,2 МПа

При репрессии:

ρ _ниж= =1120 кг/м³

ρ _верх=1232 кг/м³

Принимаем значение плотности 1170÷1200, т.к. интервал сложен неустойчивыми породами, склонными к оползням и обвалам.

Т=24÷25 с

τ₀=0,49÷0,51 Па

η=10,9÷11,2 мПа*с

СНС₁=20÷21 дПа

СНС₁₀=28÷29 дПа

В=8÷8,1 см³/30мин

4.4 Интервал 720-950

Р_пл=9,5 МПа

При репрессии:

ρ _ниж=1120 кг/м³

ρ _верх=1180кг/м³

Принимаем значение плотности 1140÷1170, т.к. интервал сложен неустойчивыми породами, склонными к оползням и обвалам.

Т=24÷25 с

τ₀=0,49÷0,50 Па

η=10,6÷10,9 мПа*с

СНС₁=21÷22 дПа

СНС₁₀=29÷31 дПа

В=8,1÷8,3 см³/30мин

4.5 Интервал 950-1750

Р_пл=17,5 МПа

При репрессии:

ρ _ниж= 1070 кг/м³

ρ _верх= 1165кг/м³

Принимаем значение плотности 1130÷1160, т.к. на данном интервале возможны водопроявления и осыпи.

Т=23÷24 с

τ₀=0,41÷0,42 Па

η=9,5÷9,8 мПа*с

СНС₁=23÷24 дПа

СНС₁₀=32÷34 дПа

В=8,1÷8,3 см³/30мин

4.6 Интервал 1750-2350

Р_пл=23,5 МПа

При репрессии:

ρ _ниж=1070 кг/м³

ρ _верх=1128 кг/м³

Принимаем значение плотности 1090÷1120, т.к. на данном интервале возможны водопроявления и сужение ствола скважины.

Т=22÷23 с

τ₀=0,33÷0,34 Па

η=8,2÷8,4 мПа*с

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) = 5*{2-exp(-110*0,004)}*0,004×

×{2030-(1090÷1120)}= 28÷29 дПа

СНС₁₀=39÷41 дПа

В=8,4÷8,5 см³/30мин

4.7 Интервал 2350-2500

Р_пл=0,0101*2500=25,25 МПа

При репрессии:

ρ _ниж=1081 кг/м³

ρ _верх=1131 кг/м³

При депрессии:

Р_пор=1*1000*9,81*2500=24,5 МПа

_{Ргор=2000*9,81*2500 = 49,1 МПа}

Р_ск = 49,1-24,5=23,7 МПа

ΔР^д_диф = 0,1·23,7= 2,37 МПа

ρ =(25-2,37)*10⁶/9,81*2500=923 кг/м³

Принимаем значение плотности 1090÷1120, т.к. на данном интервале возможны поглощения бурового раствора и сужение ствола скважины.

Т=22÷23 с

τ₀=0,33÷0,34 Па

η=8,2÷8,4 мПа*с

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) = 5*{2-exp(-110*0,003)}*0,003×

×{2040-(1090÷1120)}= 17,7÷18,3 дПа

СНС₁₀=25,6÷24,8 дПа

В8,4÷8,5 см³/30мин

4.8 Интервал 2500-2890

Р_пл=0,0101*2890=29,19 МПа

При репрессии:

ρ _ниж=1081 кг/м³

ρ _верх=1118 кг/м³

Принимаем значение плотности 1080÷1110, т.к. на данном интервале возможны ГНВП и сужение ствола скважины.

Т=22÷23 с

τ₀=0,32÷0,33 Па

η=8,1÷8,4 мПа*с

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) = 5*{2-exp(-110*0,003)}*0,003×

×{2050-(1080÷1110)}= 18,1÷18,6 дПа

СНС₁₀=25÷26 дПа

В=8,4÷8,6 см³/30мин

4.9 Интервал 2890-3100

Р_пл=0,0101*3100=31,31 МПа

При репрессии:

ρ _ниж=1080 кг/м³

ρ _верх=1112 кг/м³

При депрессии:

Р_пор=1,01*1000*9,81*3100=30,7 МПа

_{Ргор=2150*9,81*3100 = 65,4 МПа}

Р_ск = 65,4-30,7=34,7 МПа

ΔР^д_диф = 0,1·34,7= 3,47 МПа

ρ =(31,31-3,47)*10⁶/9,81*3100=915 кг/м³

Принимаем 1080÷1110 кг/м³

Т=22÷23 с

τ₀=0,32÷0,33 Па

η=8,1÷8,4 мПа*с

СНС₁=5*{2-exp(-110*d)}*d*( _г.п.- _б.р.) = 5*{2-exp(-110*0,003)}*0,003×

×{2080-(1080÷1110)}= 18,6÷19,2 дПа

СНС₁₀=26÷27 дПа

В=8,4÷8,6 см³/30мин