Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 36

 

 

Рис.24. Пластическая вязкость при различных температурах 

 

 

 

Рис. 25. Пластическая вязкость при 115°. 

 
 

ГЛАВА 6. 

Понизители водоотдачи 

Водоотдача 

Как  указывалось  выше,  буровой  раствор  выполняет  десять  основных  функций. 

Способность  бурового  раствора  выполнять  эти  функции  зависит  от  физических  и 

 

 

химических  свойств  бурового  раствора.  Вязкость,  прочность  геля  и  плотность  бурового 
раствора имеют большое значение. Такое же значение имеет и водоотдача. Оптимальное 
значение  водоотдачи  и  образование  тонкой  непроницаемой  глинистой  корки  на  стенке 
скважины часто являются факторами, обеспечивающими успешность проводки скважины. 

Существует  два  типа  фильтрации-  динамическая  фильтрация,  происходящая  в 

процессе циркуляции бурового раствора, и статическая при остановке циркуляции. 

Динамическая  фильтрация  отличается  от  статической  фильтрации  тем,  что  поток 

бурового  раствора  у  стенки  скважины  размывает  глинистую  корку,  образующуюся  в 
результате фильтрации. Глинистая корка образуется на стенках скважины по тех пор, пока 
скорость отложения частиц на стенке скважины равна скорости эрозии. Когда глинистая 
корка достигнет толщины равновесия, скорость фильтрации становится постоян ной. Это 
диаметрально  противоположно  статической  фильтрации,  когда  глинистая  корка 
продолжает расти с течением времени, а скорость фильтрации продолжает  уменьшаться. 
За  одинаковый  промежуток  времени  статическая  глинистая  корка  будет  толще 
динамической  глинистой  корки,  а  статическая  скорость  фильтрации  будет  меньше 
динамической  скорости  фильтрации.  Поэтому,  для  регулирования  водоотдачи  бурового 
раствора  необходимо  контролировать  динамическую  водоотдачу,  а  для  предупреждения 
образования  толстой  глинистой  корки  необходимо  контролировать  статическую 
водоотдачу. 

Не  существует  адекватных  средств  измерения  динамической  фильтрации  в 

промысловых  условиях.  Измерения,  проводимые  инженером  по  буровым  растворам, 
ограничиваются  статистической  фильтрацией,  которую  определяют  с  помощью 
описанного  в  главе  2  стандартного оборудования  АНИ.  С  помощью  этого оборудования 
определяют  два  основных  параметра  -  водоотдачу  и  толщину  глинистой  корки,  которые 
заносятся  в  форму  для  записи  параметров  бурового  раствора.  Если  в  процессе  бурения 
происходят  какие-либо  отклонения  от  стандартов  АНИ  в  отношении  времени  или 
давлений, то это также регистрируется. 

 

Основные принципы фильтрации 

Фильтрация  (потеря  воды  и  растворенных  химреагентов)  бурового  раствора 

происходит только тогда, когда проницаемость породы обеспечивает уход жидкости через 
поровые пространства. 

Если  поровые  пространства  достаточно  большие,  то  буровой  раствор  мгновенно 

проникает  в  поровые  пространства  на  стенке  скважины.  Затем,  в  процессе 
продолжающегося  поглощения  раствора  происходит  образование  глинистой  корки  на 
стенке скважины. 

Законы  фильтрации  вступают  в  силу  только  после  образования  глинистой  корки. 

Глинистая  корка  образуется  из  частиц  разбуриваемой  породы,  а  также  частиц  твердой 
фазы,  составляющих  вводимые  в  раствор  добавки.  Гораздо  большее  значение,  чем 
фактическое  содержание  твёрдой  фазы,  имеет  размер  частиц,  их  форма  и  их 
гранулометрический  состав,  для  получения  оптимальной  глинистой  корки  большое 
значение  имеет  не  только  применяющийся  основной  материал  для  регулирования 
водоотдачи, но и гранулометрический состав твердой фазы. 

 

Осложнения, возникающие из-за неправильного регулирования водоотдачи. 

В  процессе  бурения  и  заканчивания  скважин  возникает  целый  ряд  проблем, 

обусловленных  применением  буровых  растворов  с  высокой  водоотдачей  приводящих  к 
образованию толстой глинистой корки: 

1.  Уменьшение  диаметра  ствола  скважины,  приводящее  к  возникновению 

чрезмерного сопротивления при вертикальном перемещении колонны. 

2.  Значительное  увеличение  гидравлического  удара  при  перемещении  бурильной 

колонны вследствие уменьшения диаметра ствола скважины. 

 

 

3.  Прихват  бурильной  колонны  под  действием  дифференциального  давления 

вследствие увеличения площади контакта бурильной колонны с толстой глинистой коркой 
и резкого возрастания силы прихвата в высокопроницаемой глинистой корке. 

4.  Осложнения  при  первичном  цементировании  вследствие  плохого  замещения 

дегидратированного  бурового  раствора  и  образования  чрезмерно  толстой  глинистой 
корки. 

5.  Осложнения,  связанные  с  оценкой  параметров  продуктивного  пласта,  из-за 

чрезмерной водоотдачи и толстой глинистой корки. 

6.  Значительное  нарушение  эксплуатационных  качеств  пласта,  вызванное 

фильтратом бурового раствора. 

Большинство из перечисленных осложнений вызываются не объёмом поглощенного 

породой  фильтрата,  а  оставшейся  на  стенках  скважины  глинистой  коркой.  Чрезмерная 
водоотдача  осложняет  лишь  оценку  параметров  продуктивного  пласта  и  приводит  к 
нарушению эксплуатационных качеств пласта. 

При  поступлении  в  пласт  больших  объёмов  фильтрата  пластовые  флюиды  могут 

быть  оттеснены  от  ствола  скважины  на  значительное  расстояние,  в  результате  чего 
данные  каротажных  исследований  будут  неверными.  При  проведении  опробования 
скважины  испытатель  пласта  также  захватывает  часть  поступившего  в  пласт  фильтрата, 
что затрудняет оценку фактического содержания в пласте продуктивного флюида. Если в 
породе  встречаются  глины,  то  фильтрат  бурового  раствора  может  привести  к  их 
разбуханию  или  дисперсии,  что  понизит  проницаемость  пласта.  Радиус  проникновения 
фильтрата  в  пласт  возрастает  соответственно  корню  квадратному  из  общего  объёма 
поглощенного пластом фильтрата: следовательно, ни одно из осложнений не определяется 
в значительной степени водоотдачей. 

Во  избежание  осложнений  в  процессе  бурения  и  заканчивания  вследствие 

значительной 

водоотдачи 

бурового 

раствора 

необходимо 

основное 

внимание 

сосредоточить на контроле за образованием глинистой корки. Основная задача состоит в 
том,  чтобы  обеспечить  образование  максимально  тонкой  и  непроницаемой  глинистой 
корки. Понижение водоотдачи бурового раствора не обязательно означает регулирование 
толщины  глинистой  корки.  Изменение  количества  и  типа  твердой  фазы  в  буровом 
растворе часто оказывает большее влияние на толщину глинистой корки, чем на величину 
водоотдачи. В результате применения двух буровых растворов с одинаковой водоотдачей 
может  образоваться  очень  разная  по  толщине  и  проницаемости  глинистая  корка,  что 
соответственно приведёт и к разным осложнениям при бурении и заканчивании. 

Ввиду  того,  что  наиболее  толстая  глинистая  корка  образуется  во  время 

продолжительных  периодов  статической  фильтрации,  контроль  за  статической 
фильтрацией  -  основа  предупреждения  осложнений  в  процессе  бурения  и  заканчивания 
скважин. 

 

Факторы, влияющие на фильтрацию 

Время. 

Водоотдача в соответствии со спецификациями АНИ определяется по истечению 30 

минутного периода. Если водоотдача определяется по истечению любого другого периода 
времени, это должно быть указано в буровом журнале. 

На графике рис. 1. показана зависимость водоотдачи от времени, которая выражается 

очень простой математической зависимостью 

Q 

2

 Q

1

2

1

Т

Т

 

где:          Q

2

= неизвестный объём фильтрата по истечении времени Т

2

  (см? )  

                 Q

1

 = известный объём фильтрата за период Т

1

 (см?)