Раскрытие трещинок определяет выбор вида закупоривающего материала, размер частиц и количество вводимого в промывочный либо тампонажный раствор наполнителя, также состав тампонажных консистенций и метод ликвидации поглощений.По генетическому типу можно за ранее оценить площадное и глубинное рассредотачивание трещинок в массиве. Так, для петрогенетических трещинок оно плотно сплетено с литологией массива. Для их типично то, что раскрытие и густота трещинок определяются мощностью и составом пород.
Нарушение стойкости стены скважины. Аварийность в бурении, её систематизация, газонефтеводопроявления. Практические расчеты при бурении скважин.
4.2.10 Шламометаллоуловители типа ШМУ.4.2.11 Фрезеры кольцевые.4.2.12 Магнитный фрезер-ловитель типа ФМ, ФЛМ.
отягощение нефтяной бурение скважина.
Перечень использованных сокращений.
Главные обозначения, принятые в учебном пособии.
1. Вопросы технологии бурения скважин в осложненных критериях.
1.1 Горно-геологические условия бурения.
1.2 Физико-механические характеристики горных пород.
1.3 Напряженное состояние горных пород.
1.3.1 Горное и пластовое давление.
1.3.2 Понятие о поровом (пластовом) давлении.
1.3.3 Тепловые условия проводки скважин.
2. Отягощения при строительстве нефтяных и газовых скважин.
2.1 Поглощение буровых и тампонажных растоворов при бурении и креплении скважин.
2.1.1 Причины, действующие на возникновение поглощений промывочной воды.
2.1.2 Физико-геологическая суть гидравлического разрыва пласта (ГРП)
2.1.3 Признаки поглощения.
2.1.4 Геофизические способы исследования скважин.
2.1.5 Статический и динамический уровнень воды в скважине.
2.1.6 Гидродинамические исследования всасывающих пластов.
2.1.7 Относительное давление в системе скважина-пласт.
2.1.8 Систематизация зон поглощений.
2.1.9 Предупреждение поглощений.
2.1.10 Бурение скважин с промывкой аэрированными буровыми смесями.
2.1.11 Общая черта заполнителей.
2.1.12 Советы по применению отдельных типов и комплексов заполнителей для ликвидации поглощений различной интенсивности. Подбор заполнителей в комплексы.
2.1.13 Профилактические мероприятия по предупреждению появления поглощения бурового раствора с применением заполнителей.
2.1.14 Советы по технологии бурения при вскрытии и прохождении всасывающих горизонтов.
2.1.15 Методы намыва (доставки) заполнителей в зону поглощения.
2.1.16 Установка мостов.
2.1.17 Тампонажные консистенции и пасты для изоляции зон поглощений, применяемые при установке мостов.
2.1.18 Характеристики тампонажных консистенций и их выбор.
4.2.13 Устройства очистительные типа УОЗС и УОЗ1.4.2.14 Гидравлический ударный механизм типов ГУМ и ГУМД.4.2.15 Яссы гидромеханические типа ГМ и компенсаторы механические типа КМ.
2.1.23 Применение перекрывающих устройств.
2.1.24 Изоляция зон поглощений при помощи взрыва.
2.2 Отягощения, связанные с нарушением стойкости стены скважины.
2.2.1 Осыпи и обвалы горных пород.
2.2.2 Мероприятия по увеличению стойкости стены скважины.
2.2.3 Профилактические мероприятия по предупреждению набухания горных пород.
3.3.8.12 Мероприятия по предупреждению ГНВП.3.8.13 Технологические особенности ликвидации ГНВП.3.8.14 Открытые (аварийные) фонтаны. Их систематизация.
3.4.1 Трагедии с элементами бурильной колонны.
3.4.2 Виды поломок и разрушений бурильных труб и частей бурильной колонны.
3.4.3 Падение бурильной колонны.
3.4.4 Предупреждение аварий с элементами бурильной колонны.
3.4.5 Поломка ведущих бурильных труб и УБТ.
3.4.6 Трагедии с бурильными трубами из легких сплавов.
3.4.7 Трагедии при креплении скважин.
3.4.8 Мероприятия по предупреждению аварий с обсадной колонной и ее элементами.
3.4.9 Предупреждение аварий при спуске обсадных колонн.
3.4.10 Предупреждение аварий при цементировании обсадных колонн.
3.4.11 Ликвидация аварий с обсадной колонной.
3.4.12 Трагедии с забойными движками.
3.4.13 Ликвидация аварий с забойными движками.
3.4.14 Профилактические мероприятия по предотвращению аварий с забойными движками.
3.4.15 Трагедии при проведении геофизических работ.
3.4.16 Способы ликвидации аварий.
3.4.17 Разрушение и падение буровых вышек.
3.4.18 Трагедии с долотами.
3.4.19 Методы рациональной отработки долот.
3.4.20 Прихваты бурильных и обсадных колонн.
3.4.21 Способы ликвидации прихватов.
3.4.22 Отвинчивание бурильной колонны в намеченном месте.
3.4.23 Установка жидкостных ванн.
3.4.24 Ликвидация прихватов бурильной колонны обуриванием.
3.5 Предпосылки осложнений и их виды при бурении скважин в солях.
- забойное давление, МПа;- лишнее давление в бурильной колонне, МПа;- лишнее давление в кольцевом пространстве, МПа;- утраты давления на гидравлические сопротивления, МПа;
3.8.3 Предпосылки понижения забойного давления.
3.8.4 Поведение газа в бурящейся скважине. Уравнение состояния газа.
3.8.5 Инверсия давления при газопроявлениях.
3.8.6 Газопроявления при креплении скважин.
3.8.7 Способы и признаки обнаружения ГНВП.
3.8.8 Ранее обнаружение газонефтеводопроявлений.
Т один , Т два - температуры надлежащие глубинам Z два , Z один .Геотермическая ступень - часть метров глубины, соответственная изменению температуры на один градус.2. Отягощения при строительстве нефтяных и газовых скважин.
Аварийность в бурении.3.1 Понятие об трагедии.3.2 Систематизация аварий.3.3 Причины, действующие на появление аварий.
1. Три .2 Понятие о поровом (пластовом) давлении.Поровое давление - это давление, оказываемое флюидами, содержащимися в породе снутри пор и трещинок.Различие меж пластовым и поровым давлениями определяется нравом пород, содержащих в порах флюиды.
Это происходит при условии:где Р р. - давление гидроразрыва пласта.Образование трещинок может существенно прирастить проницаемость породы, как за счет емкости трещинок, так и за счет улучшения гидродинамической свойства пласта.
4.2.2 Колокол ловильный гладкий.
4.2.3 Колокол ловильный нарезной.
4.2.5 Труболовка наружняя освобождающаяся маленькая.
4.2.6 Удочка ловильная для кабеля внутренняя.
4.2.7 Удочка шарнирная.
4.2.8 Универсальный ловитель.
4.2.9 Фрезеры забойные типа ФЗ.
Выслать свою неплохую работу в базу познаний просто. Используйте форму, расположенную ниже.Студенты, аспиранты, юные ученые, использующие базу познаний в собственной учебе и работе, будут для вас очень признательны.Расположено на http://www.allbest.ru/
2.1.19 Виды тампонажных консистенций и их рецептуры.2.1.20 Тампонажные смеси на базе полимеров.2.1.21 Тампонажные пасты.2.1.22 Методы доставки изоляционных консистенций в зону поглощения.
4.2.16 Волновой ударный механизм типа ВУМП.
4.2.17 Универсальная печать типа ПУ-2.
4.2.18 Трубный паук.
4.2.20 Главные типы торпед.
4.3 Главные приемы производства ловильных работ.
4.3.1 Торпедирование инструмента.
4.3.2 Фрезерование и отвинчивание инструмента левыми трубами.
4.3.3 Ловильные работы в кавернах.
5. Практические расчеты при бурении скважин в осложненных критериях и ликвидации аварий.
6. Некие справочные материалы и данные для практических расчетов.
Перечень использованных сокращений.
АНПД - аномально-низкие пластовые давления.
АВПД - аномально-высокие пластовые давления.
АКБ - автоматический буровой ключ.
БК - бурильная колонна.
БМ - блок манифольда.
БР - буровой раствор.
БСС - быстросхватывающаяся смесь.
ГИВ - гидравлический индикатор веса.
ГИС - гидроимпульсный метод ликвидации прихвата.
ГРП - гидравлический разрыв пласта.
ГТН - геолого-технический наряд.
ДНС - динамическое напряжение сдвига.
КНБК - сборка низа бурильной колонны.
Цементные и глинистые смеси по своим физическим, структурно-механическим свойствам в процессе движения по трещинке разрыва существенно отличаются меж собой. Водоотдача цементного раствора может быть в 10-ки раз больше водоотдачи глинистого раствора. Цементные смеси в пористой, трещиноватой среде могут не только лишь отфильтровывать свою, да и пропускать через себя постороннюю воду. При всем этом цементные смеси владеют свойством загустевать, схватываться.
ПВО - противовыбросовое оборудование.
ПЖ - промывочные воды.
ПКР - пневматический клиновой захват.
СГ - смесь гудронов.
СЖК - синтетические жирные кислоты.
СНС - статическое электричество сдвига.
СМАД - смазочная добавка.
СНС - статическое электричество сдвига.
СПО - спуско-подъемные операции.
ТДШ - торпеда из детонирующего шнура.
ТС - тампонажная смесь.
УБТ - утяжеленные бурильные трубы.
Главные обозначения, принятые в учебном пособии.
D c - поперечник скважины, м;
d - внешний поперечник труб, м;
D д - поперечник долота, м;
E - модуль продольной упругости (модуль Юнга), Н/см два ;
g - ускорение свободного падения (9,81 м/с два );
F - площадь поперечного сечения тела трубы, м два ;
- глубина залегания всасывающего горизонта, м;
- высота флюида в затрубном пространстве, м;
- мощность всасывающего горизонта, м;
- статический уровень воды в скважине, м;
- динамический уровень воды в скважине, м;
K - проницаемость пористой среды, мД;
- абсолютное удлинение эталона горной породы, м;
- горное давление, МПа;
- боковое горное давление, МПа;
- поровое давление, МПа;
- гидростатическое давление, МПа;
- пластовое давление, МПа;
- давление гидроразрыва горных пород, МПа;
- утраты давления по длине в трубах, МПа;
Горно-геологические условия дают информацию о составе, строении и физико-механическихсвойствах горных пород и пластовых флюидов по разрезу скважины. Под горно-геологическими критериями понимают:· стратиграфический разрез скважины с указанием глубины залегания каждого стратиграфического подразделения, азимута и угла падения пласта по подошве;
3.6 Особенности строительства скважин в критериях сероводородной злости.3.7 Отягощения, связанные с самопроизвольным искривлением ствола скважины.3.8.1 Условия появления ГНВП.3.8.2 Определение забойных давлений.
- относительное давление в скважине (коэффициент аномальности);
- относительная продольная деформация;
- относительная поперечная деформация;
- коэффициент бокового распора упругих горных пород;
- коэффициент гидравлических сопротивлений в трубах;
- коэффициент гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве;
- коэффициент Пуассона для горных пород;
- плотность промывочной воды, кг/м три ;
- плотность горной породы, кг/м три ;
- плотность флюида, кг/м три ;
- обычное напряжение, МПа;
- обычное напряжение до максимума текучести, МПа;
Проводка глубочайших скважин обоснована неопределенностью инфы о горно-геологических критериях бурения, включающих нужные с позиции бурения сведения о горных породах и флюидах в их естественном состоянии. Совокупа сведений о горно-геологических критериях бурения скапливаются и формируются равномерно.
Бурение первых разведочных скважин на площади, которая признана многообещающей для поиска нефти и газа на базе геофизических изысканий, структурно-поискового бурения, проводят в критериях предположительной инфы о геологическом разрезе. Степень надежности инфы увеличивается по мере роста количества пробуренных скважин, уровня проведенных в их исследовательских работ и свойства обработки приобретенных данных. И, обычно, убывает с повышением глубины залегания горных пород.
Потому, даже при довольно высочайшем уровне технологии бурения, могут появиться неожиданные ситуации, когда в некий части геологического разреза его фактические свойства не соответствуют техническим регламентам проекта, что вызывает так называемое отягощение, т.е. нарушение обычного процесса строительства скважин.
Отягощения в бурении могут усугубляться организационными причинами: низким уровнем технологии, недостающим и несвоевременным обеспечением высококачественными инструментами и материалами, низкой квалификацией и исполнительской дисциплиной оператора - буровой бригады.
Отягощения приметно понижают темпы строительства скважины и наращивают ее цена.
С повышением глубины скважин, ростом объемов бурения в сложных погодных критериях Последнего Севера, Арктического шельфа, Прикаспия будут расти требования к результативности способов предупреждения и ликвидации осложнений.
В структуре баланса времени бурения скважин отягощения выделены в отдельную статью. Издержки времени на ликвидацию осложнений в отдельных районах различны и способны достигать 10-ки часов на тыщу метров проходки. Дневные колебания температуры затухают приблизительно на глубине около 1,5 метров, а годичные на глубинах 25-30 метров. На этой глубине размещен уровень неизменной температуры соответственный среднегодовой температуре данной местности. Поглубже (кроме зон залегания многолетнемерзлых пород) везде наблюдается увеличение температуры. Геостатический градиент - увеличение температуры на единицу глубины.
- утраты давления по длине в кольцевом пространстве, МПа;- давление на устье скважины, МПа;- дополнительное давление на устье скважины при глушении скважины, МПа;
· тектоническую характеристику разреза;
· физико-механические характеристики пород;
· состав и характеристики пластовых флюидов;
· баротермические условия по разрезу скважины;
· интервалы вероятных осложнений.
1.2 Физико-механические характеристики го рных пород.
где m - масса эталона породы в сухом виде, кг.
V один - объем пустот и пор в горной породе, м 3.
V два - общий объем породы, м 3.
Большая масса горных пород с ( кг/м три ) - масса единицы объема сухой породы при данной пористости в ее естественном состоянии.
Таблица 1: Значения плотности неких горных пород.
Крепкость - это способность горной породы противостоять разрушению от деяния наружных сил. Крепкость горной породы характеризуется величиной предельных напряжений, которые могут быть сделаны в небезопасном сечении. Крепкость на одноосное сжатие у сж (в МПа, кг/см два ) - напряжение, при котором горная порода начинает разрушаться, значительно находится в зависимости от минералогического и петрографического состава породы. От величин у сж зависит энергия, используемая на разрушение породы.
Твердость - способность горной породы оказывать сопротивление проникновению в него другого тела. Мерой твердости горных пород является величина контактного давления, при которой напряжения добиваются пределов текучести.
В горном деле под абразивностью горных пород понимают их способность изнашивать контактирующий с ними породоразрушающий инструмент.
Под изнашиванием понимается изменение формы и размеров инструмента либо детали в процессе контакта с горной породой. В итоге изнашивания отделяются частички твердого тела - происходит износ.
В технике употребляются два показателя изнашивания:
· скорость изнашивания - износ в единицу времени.
где a - скорость изнашивания;
w - в всех единицах;
t- время контакта жестких тел.
Характеристики изнашивания зависят от огромного числа причин:
· характеристики среды, в какой происходит изнашивание;
· параметров трущихся поверхностей (шероховатость, соотношение твердостей контактирующих тел);
Среда характеризуется смазывающей и охлаждающей возможностями. Породоразрушающие инструменты, элементы бурильной колонны, забойные движки работают в воде и аква смесях, в средах углеводородных жидкостей, в разных видах эмульсий.
Абразивность находится в зависимости от минералогического состава и строения горной породы. Отмечается тенденция роста абразивности с ростом микротвердости породообразующих минералов.
Под деформированием горной породы понимается процесс конфигурации размеров либо формы ее эталона под действием наружных сил.
Деформация - это относительная величина конфигурации размеров либо формы тела.
Горные породы способны деформироваться в границах упругости и иметь пластические (остаточные) деформации.
Обратимой (упругой) деформация именуется, если при снятии наружных сил (нагрузок) размеры и форма эталона горной породы на сто процентов восстанавливаются.
Необратимой (пластической) деформация именуется, если при снятии наружных сил форма и размеры эталона горной породы не восстанавливаются.
Упругостью горной породы именуется ее способность изменять формы и объем под действием наружных сил (нагрузок) и вполне восстанавливать первоначальное состояние после устранения воздействия.
Пластичностью горной породы именуется ее способность изменять форму и объем под воздействием наружных сил и сохранять состояние деформации после устранения воздействия.
Горные породы, которые при нагружении могут сразу проявлять упругую и пластическую деформацию, также являются совершенно упругими либо пластическими телами. Минералы деформируются почти всегда как упругохрупкие тела: их разрушение характеризуется моментом, когда напряжение достигнет предела упругости.
Модуль продольной упругости E (Н/см два ) (модуль Юнга) - охарактеризовывает упругие характеристики пород, другими словами сопротивляемость твердого тела упругой деформации при сжатии либо растяжении и является отношением обычного напряжения у к соответственному относительному удлинению (либо упрочнению) е при одноосном растяжении (либо сжатии)
где - начальная длина твердого тела;
- абсолютное удлинение при растяжении либо абсолютное упрочнение при сжатии;
- относительная продольная деформация, безразмерная величина.
Чем выше значение , тем больше сопротивление порода оказывает в процессе бурения, и тем лучше она разрушается ударными нагрузками.
Для стали меняется от 2·10 семь до 2,2·10 семь Н/см два , для дерева =10 6 Н/см два , для горных пород меняется от 10 5 до 10 7 Н/см. При определении твердости породы по Л.А. Шрейнеру (штампе) по величине деформации эталона можно найти величину модуля продольной упругости по формуле:
где - нагрузка для какой или точки экспериментальной кривой в упругой области, Н;
- соответственная деформация эталона породы, см;
- поперечник опорной поверхности штампа, см.
Коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) является отношением относительной поперечной деформации и относительной продольной деформации при растяжении либо сжатии.
Значение величины коэффициента Пуассона нужно при определении коэффициента бокового распора для разных горных пород, определения модуля продольной и поперечной упругости и др.
Коэффициент Пуассона для разных жестких тел меняется от нуль до 0,5; для стали от 0,25 до 0,33; каучука 0,47; для горных пород от 0,10 до 0,45.
Таблица 2: Значения коэффициента Пуассона для разных пород.
Жесткостью горной породы именуется отношение нагрузки P , действующей на пуансон при его вдавливании, к деформации д породы, которая вызвана этой нагрузкой,
Разрушение - разрыв связей в образчике горной породы. Разрушение именуется хрупким , если необратимая деформация, предыдущая разрушению, фактически отсутствует. Пластическое разрушение характеризуется значимой пластической деформацией, предыдущей разрушению.
Анизотропия горной породы - это разные значения физических параметров (прочности, твердости, проницаемости, и т.д.) горной породы по разным фронтам.
Пористость горных пород. Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот (каверн, пор, трещинок), не заполненных жестким веществом. Пористость определяет способность горной породы вмещать в себя воды, газы и их консистенции.
Породы обычно характеризуются пористостью и коэффициентом пористости.
Коэффициент пористости - отношение объема пор эталона породы к видимому объему эталона:
где m - коэффициент пористости;
- объем пор эталона породы;
- объем эталона породы.
Пористостью именуется отношение объема пор эталона породы к объему эталона, выраженное в процентах:
Открытая пористость - отношение объема связанных (неизолированных) меж собой пор, по которым могут передвигаться воды и газы к объему эталона.
где П о - открытая (действенная пористость);
V о.п. - объем открытых (сообщающихся меж собой) пор;
Пористость находится в зависимости от формы и размера зернышек, степени их уплотнения и неоднородности.
Таблица 3: Значения пористости неких горных пород.
С повышением глубины залегания горных пород их пористость почти всегда понижается. Причина - рост горного давления.
Карбонатные породы характеризуются наличием трещинок и оцениваются коэффициентом трещиноватости.
Гранулометрический состав - черта горной породы, от которой почти во всем зависят такие характеристики как пористость, проницаемость, удельная поверхность, капиллярные характеристики, также количество остающейся в пласте нефти в виде пленок, покрывающих поверхность зернышек. Гранулометрический состав - это количественное содержание в горной породе различных по размеру зернышек (в % для каждой фракции).
Проницаемость горных пород является важным параметром, характеризующим коллекторские характеристики горных пород. Этот параметр обширно употребляется в осознании механизма поглощения промывочных и тампонажных жидкостей при бурении и креплении скважин. Проницаемостью горной породы именуется способность породы пропускать под действием градиента давлений пластовые флюиды (воды, газы и газожидкостные консистенции). Большая часть осадочных пород (не считая каменной соли, глин, аргиллитов) проницаемы. К отлично проницаемым породам относятся рыхловатые песчаники, пески, кавернозные и трещиноватые известняки. Слабо проницаемые породы - глины, гипсы, сланцы, ангидриты, глинистые известняки.
Пористые и трещиноватые породы, которые проницаемы для жидкостей и газов и способные их вмещать, именуются коллекторами .
Проницаемость горной породы находится в зависимости от гранулометрического состава и сплошности.
Сплошность горной породы охарактеризовывает ее структурное состояние исходя из степени пригодности трещинок, пор, поверхностей контакта зернышек для передачи вовнутрь породы давления наружной среды - воды либо газа. Сплошность оценивается шкалой из 4 категорий:
1-я - в поры и трещинкы горной породы просачивается глинистый раствор.
2-я - в поры и трещинкы горной породы может просачиваться жидкость и твердые частички.
3-я - по порам и трещинкам горной породы передается давление маловязкой воды.
4-я - наружное гидравлическое давление через горную породу не передается.
Различают абсолютную, фазовую и относительную проницаемости.
Абсолютная проницаемость - проницаемость пористой среды, заполненной одной фазой, нейтральной к пористой среде. Она находится в зависимости от размера и структуры поровых каналов, но не находится в зависимости от насыщающего флюида, охарактеризовывает физические характеристики породы. Абсолютная проницаемость определяют по закону Дарси:
где g ф - большой расход флюида, м три /с;
- проницаемость пористой среды, м два ;
- динамическая вязкость флюида, Па*с;
- перепад давления, Па;
- длина эталона пористой среды, м;
- площадь фильтрации, м два .
Тогда значение проницаемости.
Единица проницаемости - Дарси, соответствует проницаемости таковой горной породы, через поперечное сечение которой, равное один см два , при перепаде давления в один атмосферу в протяжении один см в один сек проходит один см три воды, вязкость которой один сП.
Проницаемость пород, являющихся коллекторами, выражают в милидарси - мД (1Д= одна тыща мД).
Природные коллекторы содержат не только лишь нефть и газ, но также и разные пластовые воды. При движении флюидов, не смешивающихся меж собой, в пласте проницаемость для каждого из флюидов меньше, чем абсолютная проницаемость породы.
Фазовая (действенная) проницаемость - проницаемость породы для раздельно взятого флюида при наличии в ней многофазных. Фазовая проницаемость находится в зависимости от количественного содержания флюидов в пласте и их физико-химических параметров. С практической точки огромное значение имеет относительная фазовая проницаемость.
Относительная фазовая проницаемость - отношение действенной проницаемости к абсолютной.
1. Три Нап ряженное состояние горных пород.
Горные породы в массиве находятся в сложном напряженном состоянии, создаваемом весом вышележащих горных пород и пластовым давлением насыщающих их флюидов. Средние напряжения в горных породах именуются горным давлением, которое определяется геостатическим давлением р г и боковым давлением р б . Геостатическое давление определяется формулой:
где с - средневзвешанная плотность вышележащих горных пород;
g - ускорение свободного падения;
h - глубина точки определения геостатического давления.
Боковое давление пропорционально геостатическому:
где л - коэффициент бокового распора горной породы.
В упругих горных породах:
где - коэффициент Пуансона горной породы.
Горные породы не являются совершенно упругими, в их в разной степени проявляется вязкость, которая обуславливает такие процессы, как релаксация напряжений и ползучесть.
Релаксация напряжений - постепенное уменьшение (снятие) напряжений в горной породе при неизменной ее деформации. Проявляется при продолжительном воздействии нагрузки на породу, не превосходящей предела упругости. При всем этом поначалу произойдет упругая деформация. При продолжительном воздействии этой нагрузки упругая деформация стопроцентно перебегает в пластическую и напряжение в породе по мере роста пластической деформации миниатюризируется. При снятии нагрузки начальная форма эталона не восстанавливается. Время, в течении которого напряжение в породе миниатюризируется в n раз, именуется периодом релаксации . Для большинства горных пород этот период очень велик. Потому краткосрочные напряжения в границах упругости не вызывают явления текучести, т.е. порода ведет себя как упругое тело. Если время деяния напряжений сравнимо с периодом релаксации - порода приобретает пластические характеристики. При увеличении длительности деяния нагрузки крепкость породы равномерно миниатюризируется, приближаясь к значению, именуемому пределом долговременной прочности . Обычно величина предела долговременной прочности составляет 50-80% от прочности породы при краткосрочном нагружении.
3.8.15 Предупреждение газопроявлений при бурении скважин.3.8.16 Выбор способа ликвидации открытых фонтанов.4. Ловильные работы в бурящихся скважинах.
В коллекторах (проницаемых породах) давление флюида именуют пластовым, в непроницаемых - поровым.
Для пористой породы геостатическое и поровое давления связаны меж собой последующей зависимостью:
где Р геост - геостатическое давление;
Р пор - поровое давление;
у у - напряжение, ведущее к деформации породы.
Выделяют обычные и аномальные давления пластовых флюидов. Пластовое давление считают условно обычным, когда оно равно гидростатическому напору воды (град. пл. давл.=0,01 МПа/м):
Аномальные пластовые давления характеризуются отклонением от обычного в всякую сторону.
Аномально низкие (АНПД) и аномально высочайшие (АВПД) пластовые давления могут зависеть от ряда геологических причин.
Предпосылки образования АНПД:
· частичная разгрузка горного давления, что приводит к повышению порового места;
· большая альтитуда устья скважины, превосходящая уровень грунтовых вод;
· некомпенсированный отбор флюида из пласта при эксплуатации скважины.
Предпосылки образования АВПД:
· процессы диагенеза - образование новых минералов, имеющих больший объем; вследствие чего увеличиваются напряжения в скелете породы, часть которых воспринимется флюидом;
· высочайший уровень грунтовых вод по сопоставлению с альтитудой устья;
· наличие гидравлической связи с глубокозалегающими пластами, имеющими завышенное давление;
· пласты с АВПД являются гидравлически закрытой системой.
Более четкий метод оценки пластового давления пород состоит в испытании скважины на приток с измерением забойного давления с помощью глубинных манометров.
1.3.3 Терми ческие условия проводки скважин.
Температура горных пород определяется в главном притоком тепла из земных недр. Издержки на ликвидацию осложнений геологического нрава оплачивает Заказчик на основании исполнительных сметных расчетов, представленных подрядчиком - буровым предприятием.1. Вопросы технологии бурения скважин в осложненных критериях.1.1 Горно-геологические условия бурени я.
3.8.9 Ликвидация ГНВП.3.8.10 Глушение ГНВП при нахождении долота на забое (проявление найдено при углублении скважины)3.8.11 Глушение ГНВП, появившихся во время СПО.
Нарушение обычного процесса строительства скважины, которое просит принятия безотложных и действенных мер для его устранения и продолжения процесса бурения, именуется осложнением. При всем этом подразумевается, что требования технического проекта на строительство скважин производятся.
К главным видам осложнений относят:
п оглощение буровых и тампонажных смесей при бурении, промывке и креплении скважин.
р азрушение стен скважины :
- осыпи, обвалы, обрушения горных пород, слагающих ствол скважины;
- желобобразование в местах резкого конфигурации направления оси скважины;
- набухание горных пород;
- растворение отложений солей;
- растепление многолетнемерзлых пород.
- газирование бурового раствора;
- переливы, выбросы, фонтаны пластовых флюидов.
п рихваты бурильных и обсадных колон в необ с аженном стволе скважины:
- заклинивание частей бурильной колонны и обсадных колонн в итоге сальникообразования;
- заклинивание бурильных и обсадных колонн в суженной части ствола скважины;
- прихват колонн обвалившимися породами;
- заклинивание бурильных и обсадных колонн сторонними предметами;
- заклинивание бурильных и обсадных колонн в желобной выработке.
с амопроизвольное искривление ствола скважин ы .
Приведенная систематизация позволяет поделить технологические приемы и операции по борьбе с ними. На борьбу с ликвидациями осложнений при строительстве скважин на нефть и газ в неких случаях затрачивается 20-25 % календарного времени, что делает делему предупреждения осложнений и их ликвидацию очень животрепещущей. Опыт практической работы указывает, что большая часть осложнений легче предупредить, чем устранить.
В практике строительства скважин имеется огромное количество случаев, когда одно возникшее отягощение может стать предпосылкой других осложнений.
Более обычные последствия неликвидируемых осложнений:
· осыпи и обвалы могут стать предпосылкой прихвата бурильной колонны с потерей циркуляции;
· вскрытие зоны поглощения бурового раствора может вызвать НГВП из-за понижения давления в стволе скважины, также инициировать процессы обвалообразования;
· самопроизвольное искривление скважин может привести к непроходимости либо заклинке бурильных и обсадных колонн в местах резкого конфигурации направления оси скважины, образованию желобной выработки;
· огромные давления в кольцевом пространстве при глушении НГВП могут вызвать гидроразрыв пород в открытом стволе скважины, что в предстоящем приведет к поглощению промывочной воды.
2.1 Поглощение буровых и тампонажных растоворов при бурении и креплении скважин.
Поглощение буровых и тампонажных растоворов при бурении и креплении скважин является одним из более всераспространенных и сложных видов осложнений, требующих огромных издержек средств и времени на их ликвидацию.
Существует несколько вариантов определения термина поглощения:
· поглощением именуется уход бурового либо тампонажного раствора в пласт, превосходящий естественную убыль раствора в скважине.
· поглощение представляет собой нарушение равновесия меж давлением воды в скважине на пласт Рг.с. и пластовым давлением в проницаемой породе (коллекторе) Рпл, приводящее к движению технологической воды в пласт при Рг.с. >Рпл.
· поглощение буровых и тампонажных смесей при проводке скважины - это отягощение, происходящие из-за превышения давления в скважине над пластовым и наличия открытых и сообщающихся каналов в пласте.
· Следствием поглощения является полная и частичная утрата циркуляции промывочной воды и тампонажного раствора в процессе бурения, промывки либо крепления скважины.
Поглощение происходит только в этом случае, если гидростатическое давление в скважине либо сумма гидростатического либо гидродинамического давления в скважине превзойдет то предельное значение давления, при котором пласт начинает принимать буровой либо тампонажный раствор. Это может произойти при выполнении разных технологических операций: восстановлении циркуляции, проработки ствола скважины, бурении, креплении. Предпосылкой поглощения может также стать превышение плотности раствора над расчетной. При всем этом изменяется соотношение давлений в скважине и пласте. Со стороны скважины на пласт действует давление, равное гидростатическому давлению столба промывочной воды:
В процессе циркуляции промывочной воды на пласт действует сумма давлений - к гидростатическому Р г.с добавляется гидродинамическое давление Р г.д. , нужное для преодоления гидравлических сопротивлений при движении воды в кольцевом пространстве скважин на длине H .
Давление воды в пласте Р пл находится в зависимости от критерий формирования горизонта, содержащего флюиды. Пластовое давление оценивается по величине столба воды Н , который устанавливается в покоящейся скважине.
При Р пл > Р ст появляется проявление- поступление воды из пласта в ствол скважины и на поверхность. Более насыщенные поглощения отмечаются в большинстве случаев в крупнообломочных, закарстованных и трещиноватых горных породах. Глубина залегания несвязанных и кавернозных пород обычно не превосходят триста метров.Трещиноватые породы могут быть встречены на хоть какой глубине. В связи с этим трещиноватость горных пород должна изучаться как объект вероятных зон геологических осложнений.
Геологические причины - тип всасывающего пласта, его мощность и глубина залегания, склонность пород к гидравлическому разрыву, величина пластового давления, свойства пластового флюида (плотность, температура, степень минерализации), также наличие других сопутствующих осложнений (осыпи, обвалы, нефтегазопроявления, перетоки пластовых вод). Геологические причины обхватывают все геологические и гидрогеологические особенности критерий, определяющие интенсивность фильтрации промывочной воды в пласт.
Всасывающие пласты могут быть представлены несвязанными мелкопористыми (песчаными и крупнообломочными, закарстованными и трещиноватыми горными породами). При Р пл Р пл + P гс , (20)где P гс - утрата давления на гидравлические сопротивления при движении бурового раствора в каналах пласта, Мпа.Перепад давления в системе скважина - пласт при циркуляции определяется:2.1.1 Причины, действующие на возникновение поглощений промывочной воды.
Трещинкы в горных породах классифицируются по геометрическим особенностям, морфологии и генезису.
По геометрическим особенностям трещинкы делят на системные, беспорядочные и полигональные, на вертикальные (с углами падения 72--90°), крутые (45--72°), пологие (6--45°) и горизонтальные (до 6°).
Главные характеристики трещинок, имеющие наибольшее значение при оценке зон поглощений: раскрытие, густота (расстояние меж ними по нормали) , частота (расстояние меж ними по горизонтали в скважине). С ростом глубины залегания пород раскрытие и густота горизонтальных и пологих трещинок, обычно, понижаются. С повышением мощности слоя расстояние меж трещинками при постоянных критериях вырастает. При увеличении прочности пород данного слоя густота трещинок миниатюризируется.
По раскрытию трещинкы делят на тонкие ( 100мм). Наличие в породе трещинок размером от 0,1до один мм при определенных критериях уже возможно окажется достаточным для появления поглощения промывочной воды.
Бурения скважин в осложненных критериях.Отягощения при строительстве нефтяных и газовых скважин. Поглощение буровых и тампонажных смесей.
Последнему подчинена и ориентация трещинок.
Рассредотачивание тектонических трещинок контролируется строением данного участка (месторождения). Эти трещинкы имеют повсеместное развитие и могут встречаться во всех видах пород. Состав их в значимой степени определяет частоту и ориентировку тектонических трещинок отрыва.
Рассредотачивание экзогенных трещинок подчинено как экзогенным факторам, так и литолого-тектоническим особенностям массива. Они, к примеру, могут быть приурочены к слабеньким прослоям пород, тектоническим зонам и т. п.
Искусственные трещинкы в главном определяются инженерной деятельностью человека.
Поглощения промывочной воды, связанные с карстами, встречаются в районах распространения растворимых пород (карбонатных, сульфатных, отложениях солей). При бурении в таких породах вероятны вскрытие каверн, каналов, галерей, пещер, также провалы бурового инструмента. Зависимо от локальности развития карста интенсивность поглощения может резко изменяться. Закарстованность пород затухает с глубиной.
Обобщенная систематизация горных пород по степени сплошности, коэффициенту фильтрации и удельному водопоглощению (таблица 4) позволяет использовать данные гидрогеологических исследовательских работ скважин в районе (участке) для прогнозирования вероятных поглощений промывочной воды при бурении на твердые полезные ископаемые. Она может служить также основой для выбора способов предупреждения и ликвидации поглощений, которые будут тем больше, чем больше водопроницаемость, трещиноватость либо закарстованность пород.
Более нередкие поглощения отмечаются обычно в зонах аномально низкого пластового давления (АНПД).
Таблица 4: Систематизация горных пород по трещиноватости, закарстованности и степени водопроницаемости.
Удельное водопоглощение, м три /ч.
Коэффициент фильтрации - величина, характеризующая водопропускную способность горной породы, являющаяся неизменной для определенной горной породы.
Представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равным единице, и выражается в м три / сут либо л/ сек. Коэффициент фильтрации служит начальным параметром для всех фильтрационных расчетов. Коэффициент фильтрации определяется опытнейшеми откачками и нагетанием воды, также геофизическими и лабораторными исследовательскими работами. Удельное водопоглощение горной породы - расход (в литрах за один минутку) нагнетаемой в скважину воды, отнесенный к интервалу длиной один метр и напору один метр столба воды.
Технологические предпосылки поглощений промывочной воды связаны с корректностью выбора конструкции скважины, выбором характеристик промывочной воды, метода бурения, частоты вращения бурового инструмента в скважине, соотношения поперечников долота, забойного мотора и других частей бурильной колонны, конфигурации перепада давления ??Р на пласт:
Гидростатическое давление Р ст определяется весом столба промывочной воды. Гидродинамическое давление ??Р г.д находится в зависимости от выполняемой технологической операции:
· при циркуляции промывочной воды;
· при пуске бурового насоса;
· при спуско-подъемных операциях.
Рост гидродинамического давления возможно окажется в особенности небезопасным (вызывающим поглощение), если гидростатическое давление близко к пластовому. Из практики бурения скважин на нефть и газ понятно, что для начала поглощения промывочной воды время от времени довольно развития репрессии на пласт, равной 3,6 * 10 -3 Па. [15].
Поглощение промывочной воды может обуславливаться и гидроразрывом пласта, т.е. искусственным формированием каналов ухода (трещинок) в сначало цельных породах либо раскрытием ранее имевшихся трещинок.4.1 Требования к ловильному инструменту.4.2 Главные виды ловильного инструмента и приспособлений.4.2.1 Метчик ловильный нарезной типа МЛ.
Давление разрыва и направления развития трещинок зависят от вертикального и бокового горного давления, наличия естественной трещиноватости, давления в поровом пространстве, пористости и проницаемости горных пород, вязкости воды разрыва. В каждом определенном случае существует определенное значение критичного давления, при котором трещинкы открываются и резко увеличивается проницаемость пласта. Уменьшение перепада давления ниже критичной величины вновь приводит к смыканию трещинок. Это нужно учесть при изоляционных работах. Чтоб тампонирующая смесь попала в трещинкы, давление в процессе ее закачки должно быть больше давления раскрытия трещинок.
Существует определенное значение давления, при которых время от времени происходит не разрыв полностью породы, а только раскрытие имеющихся микротрещин по более ослабленным участкам породы.
Стоит отметить, что поглощения промывочной воды в итоге гидравлического разрыва существенно легче не допускать, чем устранить. Профилактические меры по предупреждению поглощений сводятся к регулированию параметров промывочной воды и выбору технологии проводки скважин, которые позволяют понизить гидростатическое и гидродинамическое давление на стены скважины.
Для предотвращения гидроразрыва пласта требуется, чтоб суммарное давление (Р ст + ??Р г.д. ) было меньше давления гидроразрыва Р р на 5-6 %. [15].
Допустимую величину (Р ст + ??Р г.д. ) можно найти по формуле:
где k - коэффициент припаса, равный 0,90 - 0,95;
у z - градиент горного давления, МПа/м;
Н - глубина залегания пласта, м.
Главные предпосылки поглощения заключаются в превышении давления в стволе скважины над пластовым давлением и давлением гидравлических сопротивлений в каналах поглощения вследствие лишней плотности бурового либо тампонажного раствора и огромных утрат давления в кольцевом пространстве при бурении либо креплении колонн в проницаемых коллекторах либо в интервалах образования трещинок гидроразрыва пласта. Гидравлический разрыв пласта в связи с высочайшим давлением в скважине вероятен при спуске бурильной либо обсадной колонны, вызове циркуляции, креплении обсадных колонн, перекрытии кольцевого места при наличии циркуляции сальником либо шламом.
2.1. Два Физико-геологическая суть гидравлического разрыва пласта (ГРП)
Давление разрыва и направления развития трещинок зависят от вертикального и бокового горного давления, наличия естественной искусственной трещиноватости, величины давления в каналах и порах, пористости, проницаемости горных пород и параметров воды разрыва.
Всякий разрыв пласта сопровождается сразу 3-мя явлениями:
· упругой деформацией горных пород;
· движением вязкой воды либо суспензии по каналу (трещинке);
· фильтрацией воды в горных породах [18].
ГРП в песчано-глинистых толщах на маленьких глубинах происходит при давлениях столба бурового раствора, существенно меньше геостатических давлений. Давление ГРП увеличивается с глубиной, достигая геостатического давления. Подразумевается, что с глубиной под действием огромных геостатических давлений и температуры породы становятся более пластичными и боковые составляющие напряжений приближаются к вертикальным, что может определить повышение давлений ГРП. Согласно этой точке зрения трещинкы гидроразрыва, образующиеся в пластах должны быть в большей степени вертикальными. Образование горизонтальных трещинок можно разъяснить последующими причинами. Вскрытие скважиной глинистых пластов приводит к выдавливанию глин в скважину силами упругого сжатия их скелета и поровых вод. В итоге этого напряжение в пластах поблизости скважины уменьшаются. Из-за уменьшения влагонасыщенности глины с глубиной становятся наименее пластичными и выдавливаются в скважину, где давление понижено по сопоставлению с горным массивом. Потому первоначальное напряженное состояние горных пород в приствольной зоне скважины меняется, и давление ГРП с глубиной растет, и приближаясь к геостатическому. Трещинкы в таком случае могут быть горизонтальными. На величину давления ГРП существенное воздействие оказывают реологические характеристики воды. Чем больше величина динамического напряжения сдвига (ДНС) и структурной вязкости воды, тем при наименьших давлениях появляется ГРП. Это происходит так как слабофильтруемые воды оказывают огромные гидродинамические давления на стены каналов разрыва, чем наименее вязкие и просто фильтруемые в породы воды.
НКТ - насосно-компрессорные трубы.ОЗЦ - ожидание затвердения цемента.ОК - обсадная колонна.ПАВ - поверхностно-активные вещества.
Все эти характеристики взаимосвязаны. Водоотдача цементных смесей, не обработанных хим реагентами, очень высока. Она находится в зависимости от природы вяжущего вещества, удельной поверхности, критерий, в каких они находятся, водоцементного дела и других причин. Опытами подтверждено, что через цементное тесто может профильтроваться такое количество воды, которое в пару раз превосходит его объем. В тоже время общая утрата цементным веществом воды приводит к его резвому загустеванию и схватыванию, создавая, таким макаром, барьер, препятствующий проникновению раствора в трещинку. Но потому что закачка раствора длится, то через образовавшийся барьер отфильтровываются все новые порции воды затворения, что может определить предстоящее развитие трещинок [18].
Таким макаром, ГРП может произойти как при бурении, так и при цементировании скважин.
На ГРП оказывают влияние и другие технологические причины. Так, спуск бурильного инструмента в скважину с завышенной скоростью приводит к возникновению дополнительных гидродинамических давлений в стволе скважины. Это может стать предпосылкой раскрытия трещинок в породах и поглощения промывочной воды.
Таким макаром, на давление ГРП оказывают влияние как геологические особенности горизонтов, так и технологические причины.
Действующие при ГРП силы делятся на два группы: силы, вызывающие распространение трещинок в горных породах и силы, препятствующие этому процессу. К первым относятся: сила давления воды разрыва, сила, связанная с фильтрацией воды. Ко вторым относятся: силы сопротивления разрыву, сила бокового горного давления, силы молекулярного сцепления, гидравлические сопротивления при движении воды разрыва по трещинке, сжимающие пласт тектонические напряжения.
В практических расчетах при бурении скважин величины давлений ГРП берут из геологической свойства либо определяют расчетным методом, используя последующие методики.
Давление гидроразрыва пород для проницаемых пород [7]:
где Р г - горное давление, МПа;
Р пл - пластовое давление, МПа;
м - коэффициент Пуассона.
При коэффициенте Пуассона равным 0,25 можно использовать последующую формулу:
Осредняя плотность горной породы до две тыщи 600 кг/м три , можно использовать облегченную формулу:
где Н пл - глубина залегания пласта, м.
Величины давлений ГРП употребляются:
· при проектировании конструкции скважины, для определения зон с совместимыми критериями бурения;
· при определении плотности бурового и тампонажного раствора, расчете допустимой скорости спуска бурильных и обсадных колонн, глубины установки муфты ступенчатого цементирования, режима крепления обсадной колонны, глубины установки ботинка технической обсадной колонны на которую ставится противовыбросовое оборудование.
Признаки поглощения бурового и тампонажного смесей можно подразделить на прямые и косвенные. При поглощении расход воды на выходе из скважины меньше, чем на входе, уровень воды в приемных емкостях миниатюризируется. Но эти прямые признаки поглощения могут верно не проявиться, если в скважине сразу с поглощением происходит проявление.
При разбуривании интервалов поглощения вероятны провалы инструмента и повышение механической скорости бурения, ухудшение выноса шлама, его локальные скопления в стволе скважины с следующими заклиниваниями и зависаниями инструмента в местах скопления шлама. Это все косвенные признаки поглощения. Косвенными признаками межпластовых перетоков могут служить конфигурации плотности бурового раствора и его параметров, состава ионов.
Комментариев нет:
Отправить комментарий