Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 77

 

465 

 

ГЛАВА 13 

Потеря циркуляции 

Введение 

Уход  всего  бурового  раствора  в  пласт  (потеря  циркуляции)  всегда  был  основным 

фактором повышения стоимости бурового раствора. Результатом потери циркуляции было 
образование каверн, прихваты труб и выбросы. 

Потеря  циркуляции  объясняется  естественной  кавернозностью  пород,  наличием 

пустот, трещин и рыхлых пород или искусственным давлением. 

 

Причины потери циркуляции, рис. 1. 

А.  Потеря  циркуляции  в  кавернозных,  пустотных,  трещиноватых  или  рыхлых 

породах, явление природное, которое трудно предотвратить. Истощенные песчаники  - не 
естественное явление, но потенциально в них возможна потеря циркуляции. 

1)  Проницаемость  крупных  рыхлых  пород  неодинакова.  Исследования  показывают, 

что  для  приема  раствора  проницаемость  должна  быть  очень  высокой.  Этим 
характеризуются не глубокие песчаные и гравийные пласты. Рифы и отмели также имеют 
к этому тенденцию. Важно предотвратить потерю циркуляции в верхней части ствола, т.к. 
эти рыхлые породы легко вымываются и могут образовать каверну под действием наносов 
и веса вышки. 

 

466 

 

                        Рис.1. Разрез с потерей циркуляции. 
2)  Потенциальной  зоной  потери  циркуляции  могут  быть  истощенные  пески. 

Продуцирующие  породы  на  том  же  месторождении  или  расположенные  вблизи  могут 
создать суб—нормальное давление за счёт отдач пластовых жидкостей. В этом случае вес 
раствора,  необходимый  для  регилирования  давления  в  неглубоких  породах,  может  стать 
слишком  высоким  для  потенциально  продуктивных  песков,  способствуя  проталкиванию 
раствора  внутрь  них  (рис.5).  Если  существует  такая  опасность,  необходимо  следовать 
заранее запланированной методике. 

Кавернозные и пустотные зоны связаны с известняками и вулканическими породами. 

В известняках образуются пустоты поп действием непрерывного потока пластовой воды, 
которая  растворяет  часть  матрицы  (выщелачивание).  В  эти  породы  раствор  проникает 
очень  быстро.  Объём  потерь  зависит  от  степени  соединения  пустот.  IIустоты  и  каверны 
могут  образоваться  в  результате  остывания  магмы  или  оседания  пепла.  Такие  пласты 
легко  прослеживаются  по  опыту  бурения  и  этот  вид  потерь  может  быть  учтен  на 
определенной глубине.   

 

467 

 

Рис.5. Истощенные пески. 

Потеря  циркуляции  может  случиться  на  новых  местах,  где  неизвестно 

существование  рыхлых  проницаемых  зон  или  кавернозных  пород.  Трещины  могут 
образоваться естественным путем, или быть созданными, увеличены или распространены 
механически  создаваемым  давлением.  Во  многих  случаях  трещины  природные 
существуют,  но  в  нормальных  условиях  они  не  проницаемы.  После  достижения  или 
превышения  критического  давления  они  открываются  и  принимают  раствор.  Попадая  в 
образовавшуюся  трещину  или  открывающуюся  под  давлением,  раствор  с  большой 
скоростью  размывает  её  и  расширяет.  Если  даже  позже  снижается  давление,  потеря 
циркуляции всё равно продолжается. 

Б.  Потеря  циркуляции,  вызванная  приложенным  давлением,    относится  к  одной  из 

двух категорий. 

1) Установка промежуточной обсадной колонны в неправильном месте. 
А.  Если  обсадная  установлена  над  переходной  зоной,  идущей  от  нормального  к 

повышенному  давлению,  то  давление,  создаваемое  гидростатическим  напором  более 
тяжелого  раствора,  необходимого  для  уравновешивания  давления,  вызывает  разрыв 
пласта в месте посадки колонны. 

2) Избыточное забойное давление является результатом следующих условий. 
А. Механические усилия. 
 1) Слишком быстрый спуск или подъем трубы. 
 2) Вибрация трубы. 
 3) Образование сужений в начале бурения. 
4) Неправильно выбранная гидравлика. 
а. Избыточное скорости насоса. 
б.  Слишком  быстрый  набор  давления  после  соединений  и  спуско-подъёмных 

операций. 

В. Состояние ствола. 
1) Осыпающиеся глины. 
2) Накопление шлама в вымытой части ствола или в буровом растворе. 
3)  Слой  выбуренной  породы,  образовавшейся  на  нижней  стороне  наклонно-

направленной скважины. 

4) Образование перемычек. 

 

468 

5) Выбросы. 
В. Свойства бурового раствора. 
1) Избыточные скорости и статическое напряжение сдвига.  
2) Накопление выбуренной породы. 
3) Толстая глинистая корка, снижающая гидравлический диаметр ствола. 
4) Избыточная или быстро увеличивающаяся плотность раствора. 
5) Разбалансированный столб бурового раствора. 
 

Превентивные меры 

Правильно выбранный режим бурения уменьшит до минимума влияние давления на 

пласт, что является основной причиной потери циркуляции. 

Сюда входит. 
1)  Установка  обсадной  в  подходящем  месте,  чтобы  градиент  растрескивания  у 

башмака  обсадной  был  достаточным  для  сохранения  гидростатического  напора  более 
тяжелого раствора, необходимого для уравновешивания давления нижележащих пород. 

2) Снизить  забойное давление 
А. Движение трубы или вверх не должно превышать критическую скорость. Подъем 

бурильной колонны связан с эффектом всасывания в результате сопротивления трения по 
длине трубы и поршневого действия долота и УБТ (рис.2). 

Такое  всасывание  или  свабирование  значительно  снижает  забойное  давление  и 

обеспечивает  поступление  пластовой  воды  жидкости.  Поскольку  этот  эффект 
увеличивается  высоким  статическими  напряжениями  сдвига  и  небольшими  зазорами 
кольцевого пространства, низкая вязкость и напряжение сдвига снижают его (рис.3 и 4). 

 

Рис.2. Забойное давление для нормального цикла бурения (зависимость давления от 

времени)