Руководство для обучения инженеров по буровым растворам - часть 78

 

469 

 

Рис.3. 

Движение трубы по стволу скважины значительно повышает забойное давление. Чем 

быстрее  спуск,  тем  больше  гидравлический  удар.  В  некоторых  скважинах  наблюдается 
потеря  циркуляции  после  очень  быстрого  спуска  трубы.  Объём  трубы  также  влияет  на 
удар.  Исследования  показывают,  что  касание  раствора  вдоль  трубы  создает  большой  % 
общего  гидравлического  удара,  поэтому  чем  длиннее  труба,  тем  сильнее  удар.  Ч  ем 
глубже  скважина,  тем  медленнее  будет  спуск  трубы.  Гидравлический    удар  зависит  от 
высокого напряжения сдвига и скорости. 

Б.  Вибрацию  бурильной  колонны  можно  уменьшить  с  помощью  достаточного 

количества УБТ для сохранения нейтральной точки в забойной компоновке. 

В. Использование правильной гидравлики. 
1) Сохранение ламинарного течения в кольцевом пространстве. 
2) Разбуривание перемычек. 
3) Увеличение скорости насоса только после начала движения раствора. 
Высокая  скорость  насосов  для  возобновления  циркуляции  на  забое  после  рейса 

может  вызвать  гидравлический  удар.  Частично  он  вызван  избыточным  давлёнием 
циркуляции  для  разрушения  структуры  геля  раствора;  частично  -  давлением, 
необходимым 

для  ускорения столба раствора до нормальной скорости циркуляции. 

Снижение  гидравлического  удара  можно  достичь  поддержанием  низких  сопротивлений 
сдвига  и  постепенным  увеличением  скорости  насоса.  Кроме  этого  давление  снижается 
неоднократным возобновлением циркуляции во время спускоподъемных операций. 

Быстрый спуск трубы во время циркуляции лишь увеличивает гидравлический удар. 

Быстрое  возвратно-поступательное  движение  трубы  или  расширение  ствола    вызывает 
гидравлический удар. Этого следует избегать, (рис.6 и 7) глубиной 15000 футов, отражает 
скорость спуска трубы и зазор в стволе (4 1/2” труба в 8” стволе). 

 

470 

 

Рис.4. Влияние статистического напряжения сдвига на гидравлический удар. 

 

 

Рис.6. Гидравлический удар в скважине.                              Рис.7. 
  
Г.  Если  возможно  избегать  выбросов,  статическое  давление  на  поверхности,  при 

закрытом устье передается на забой и часто разрушает пласт в наиболее слабой точке. Это 
вызывает  не  только  потерю циркуляции,  но  и потерю  контроля  за  скважиной.  Изучение, 
планирование  и  выполнение  мероприятий  исключить  возможность  больших  выбросов. 
Для этого всегда нужно знать максимальное давление на обсадную при закрытом устье и 
объём. Объём вторгающейся жидкости прямо связан со статическим давлением и должен 
быть  снижен  до  минимума.  Если  скважину  необходимо  закрыть,  методика  глушения 
должна способствовать сохранению, соответствующего постоянного забойного давления. 

Д. Регулировать реологические свойства бурового раствора. 
1)  Регулировать  объём  разбуриваемых  неглубоких  рыхлых  песков  не  реже  100 

футов/час  для  предотвращения  перегрузки  кольцевого  пространства.  Поддерживать 
предел текучести выше 15 фунтов на 100 футов

2

 на этих глубинах. 

2)  Регулировать  объём  твёрдой  фазы  и  добавлять  соответствующие  концентрации 

бентонита  и  стабилизатора  для  уменьшения  образования  глинистой  корки.  Всё,  что 
закрывает или уменьшает зазор кольцевого пространства вызывает увеличение давления. 

 

471 

Налипание  разбуренной  породы  на  долото,  УБТ,  стабилизаторы  или  бурильные  замки 
уменьшает  зазор.  При  чрезмерном  налипании  на  долото  и/или  стабилизатор  большая 
часть  давления  насоса  проявляется  в  нижележащих  пластах.  Увеличение  натяга  на 
соединениях  -  возможное  налипание.  Иногда  налипание  можно  устранить  откачкой,  в 
противном  случае  возвратно-поступательное  действие  не  допустимо.  Сочетание 
закрытого  затрубного  пространства и  движения  трубы  может  усилить  давление  разрыва. 
Если откачкой не удается убрать налипание, его следует снять на поверхности. 

З  )  Глинистый  раствор  с  высокой  водоотдачей  образует  толстую  глинистую  корку, 

которая сужает ствол и кольцевой зазор. Корка толщиной 1/2” снижает диаметр ствола с 8 
1/2”  по  7  1/2”  или  с  6  1/2”  до  5  1/2”,  а  это  приводит  к  увеличению  ЕСД.  Поэтому 
водоотдача и толщина глинистой корки  должны быть под постоянным контролем. 

4 ) Регулирование предела текучести и статического напряжении сдвига уменьшает 

ЕСД и очищает ствол. 

5)  Предел    текучести  и  статическое  напряжение  сдвига  должны  регулироваться  в 

такой мере, чтобы гарантировать состояние взвеси в удаление выбуренной твёрдой фазы. 
В некоторых случаях обычные меры малоэффективны, тогда рекомендуется высоковязкое 
вытеснение.  Вытеснение  осуществляется  раствором  из  активной  системы,  в  который 
добавляется бентонит, полимеры или материалы потери циркуляции. Их использование в 
процессе  вытеснения  предпочтительно  по  причине  их  фильтрования  на  поверхности  и 
отсутствия  влияния  на  вязкость  бурового  раствора.  Тип  и  концентрация  материала 
должны  быть  идентичными  цементным  раствором  с  высокой  водоотдачей.  Если 
используется  раствор  на  нефтяной  основе,  применяются  только  рекомендованные 
материалы,  т.к.  многие  продукты  вызывают  водосмачиваемость  и  ослабление  эмульсии 
нефть в воде. 

6. Бурение должно проводиться на минимальных плотностях раствора. 
7.  При  возникновении  потери  циркуляции  важно  подобрать  правильное 

распределение частиц по размеру на основе предыдущих данных. 

 

Поправочные мероприятия 

Установление зоны. 
Потеря  циркуляции  повышает  стоимость  раствора  и  вызывает  ряд  осложнений, 

ведущих  к  дополнительным  эксплуатационным  расходам,  поэтому  восстановление 
циркуляции должно быть по возможности быстрым. 

1) Первый этап - это установление зоны поглощения. В противовес общему мнению 

большая  часть  поглощений  происходит  не  на  забое.  Было  установлено,  что  более 
половины  поглощений  обнаруживаются  вблизи  забоя  или  у  низа  последней  секции 
обсадной колонны. Предлагается несколько  методов обнаружения точки поглощения. 

 

Скважинные исследования глубинным расходомером 

Эти  исследования  проводятся  спуском  небольшого  вертушечного  расходомера  в 

скважину  на  кабеле  с  одним  проводником  таким  образом,  чтобы  лопастной  ротор 
вращался  при  наличии  горизонтального  движения  раствора.  Количество  об/мин  ротора, 
регистрируется  на  планку  в  вице  серии  тире  или  пропусков.  Обнаружение  точки 
поглощения очень замедляет вращение. В этой точке точно определяется скорость ротора. 
Против  этого  метода  есть  два  положения:  1)  потребуется  большой  раскол  бурового 
раствора; и 2) метод неэффективен для зон, где уже есть уплотняющий материал. 

 

Температурный каротаж 

Каротаж  зависит  от  подземного  термометра  для  измерений  разницы  температур 

раствора  и  пласта.  Это  производится  спуском  чувствительного  элемента  в  ствол, 
изменяющий сопротивление по мере изменения температуры. Выполняется два каротажа. 
Одним  -  устанавливается  температурный  градиент  скважины  после  установления 
равновесия  между  раствором  и  пластом;  второй  -  сразу  же  добавления  пресного 

 

472 

холодного  раствора  в  скважину.  В  точке  поглощения  отмечается  резкое  расхождение 
температур. 

 

Радиоактивный каротаж 

Радиоактивный  каротаж  для  обнаружения  точки  поглощения  состоит  из  двух 

каротажей  с  использованием  гамма  лучей.  Обычный  каротаж  предшествует  введению 
радио  -  активного  материала.  Порция  раствора  с  радиоактивным  материалом  затем 
закачивается  в  скважину.  Затем  проводится  новый  каротаж  и  определяется  зона 
поглощения по высокой концентрации радиоактивного материала. Этот метод дает точное 
определение 

зоны 

поглощения, 

не 

требует 

дорогостоящего 

оборудования 

и 

дополнительных расходов глинистого раствора. 

 

Термомикронный каротаж 

Прибор 

представляет 

собой 

проволоку 

с 

тарированным 

сопротивлением, 

чувствительную  к  изменениям  температуры.  Она  спускается  на  нужную  глубину  в 
скважину,  а  сопротивление  регистрируется.  Затем  в  скважину  закачивается  глинистый 
раствор. Если прибор находится над зоной поглощения, раствор течёт под его действием, 
изменяя  сопротивление.  Если  сопротивление  не  изменяется,  инструмент  находится  под 
зоной поглощения. Буровой раствор может быть любым, но расход его большой. 

 

Каротаж с преобразованием давления 

Этот тип каротажа включает использование короткого цилиндра, открытого наверху 

и глухого внизу для ограничения потока раствора через трубку. На одной стороне трубки 
есть окошко с неопреновой диафрагмой. На диафрагме есть электрод, двигающийся назад 
и  вперед  между  двумя  неподвижными  электродами.  При  изменении  дифференциального 
давления  на  диафрагме  изменяется  потенциал  в  электроцепи,  указывая  на  расход 
глинистого растворе и точку его статического состояния. 

Этот метод  имеет  ряд  преимуществ:  1)  он  прост  по  конструкции  и  в  эксплуатации,  

2)  редко  засаривается  материалом  потери  циркуляции;  3)  пригоден  для  любого  типа 
раствора;  4)  способен  обнаружить  отверстие  внутри  обсадной  трубы.  К  недостаткам 
относится:  1)  требуется  большое  количество  раствора;  2)  оборудование  не  всегда  под 
рукой.  Хотя  с  его  помощью  легко  определить  зону  поглощения,  ниже  приводятся 
причины, почему каротаж применяется редко. 

А.  Доставка  оборудования  на  буровую  требует  длительного  времени  и  расход 

бурового раствора очень большой. 

Б. Иногда трудно интерпретировать результаты этих каротажей. 
В. Не всегда возможен спуск инструментов из-за высокого глубинного давления. 
(2) Второй этап состоит в определении объёма поглощения. Серьезность поглощения 

составляется  из  объёма  потерь  и  высоты  столбе  жидкости.  Статический  столб  раствора 
определяется спускаемым на проволоке кусочком дерева 4'' х 4'' х 4'' 

А. Зоны поглощения разделяются на: 
1) зоны высачивания (1-10 бар/час). 
2) частичного поглощения (10-550 бар/час). 
3) полного поглощения (скважина заполнена раствором на 200-500 футов). 
4) частичное или полное поглощение созданными разрывами. 
5) серьёзная полная потеря циркуляции (заполнение ствола на 500-1000+футов). 
(3)  Третий  этап  -  определение  типа  поглощения.  Наилучший  способ  определения 

литологией. Классификация потери циркуляции может быть соотнесена к четырём типам 
пластов поглощающих раствор. 

1)  Мелкозалегающие,  рыхлые  пласты,  в  которых  горная  проницаемость  превышает 

14 дарси (рис.1-А). 

Черты распознавания

. 

1. Показания, определяющие зону и её характеристику.