Поглощение бурового раствора. Причины, последствия, методы предупреждения и ликвидации

 

Поглощение бурового раствора — это осложнение в сква­жине, характеризующееся полной или частичной потерей цир­куляции бурового раствора в процессе бурения. Основные причины поглощения бурового раствора. Погло­щение промывочной жидкости объясняется, во-первых, превы­шением давления столба жидкости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта разность, тем интенсивнее погло­щение) и, во-вторых, характером объекта поглощения. Факторы, влияющие на возникновение поглощений бурового раствора, можно разделить на две группы.

1. Геологические факторы — тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания, недостаточность сопротивле­ния пород гидравлическому разрыву, пластовое давление и ха­рактеристика пластовой жидкости, а также наличие других со­путствующих осложнений (обвалы, газонефтеводопроявления, перетоки пластовых вод и др.).

2. Технологические факторы — количество и качество пода­ваемого в скважину бурового раствора, способ бурения, ско­рость проведения спускоподъемных операций и др. К этой группе относятся такие факторы, как техническая оснащен­ность и организация процесса бурения.

Исследования зон поглощений. Данные о строении поглоща­ющего пласта, его мощности и местоположении, интенсивности поглощения (водопроявления), величине и направлении перетоков могут быть получены различными методами исследова­ний: гидродинамическими, геофизическими и с помощью отбора керна или шлама.

Методы предупреждения и ликвидации поглощений. В суще­ствующих методах предупреждения и ликвидации осложнений в скважине при различной интенсивности поглощений или пол­ном прекращении циркуляции бурового раствора выделяются следующие основные направления: предупреждение осложне­ния снижением гидростатического и гидродинамического дав­лений на стенки скважины; изоляция поглощающего пласта от скважины закупоркой каналов поглощений специальными це­ментными растворами и пастами; бурение без выхода бурового раствора с последующим спуском обсадной колонны.

Все они сво­дятся к обеспечению минимального избыточного давления на поглощающий пласт и предотвращению резких колебаний дав­ления в стволе скважины.

Различают три категории интенсивности поглощений: ма­лой интенсивности (до 10—15 м³/ч), средней интенсивности (до 40—60 м³/ч) и высокоинтенсивные (более 60 м³/ч).

Рассмотрим методы ликвидации поглощений малой и сред­ней интенсивности. Один из видов закупорки поглощающих ка­налов — способ закачки в пласт структурированного, тиксотропного раствора, создающего с течением времени в проводящих каналах поглощающего пласта жесткую структурную сетку. Заливка поглощающего пласта специальными тампонажными смесями— наиболее распространенный способ ликвидации по­глощений. Для получения требуемого эффекта закупорки поглощаю­щих каналов цементный раствор должен удовлетворять двум основным требованиям: быть в достаточной мере структуриро­ванным и иметь необходимое время схватывания и затверде­ния. Этим требованиям удовлетворяют гельцементы (ГЦП), специальные растворы и быстросхватывающиеся смеси (БСС).

Гельцементами называются цементные пасты, приготовлен­ные на глинистом растворе. Параметры ГЦП зависят от соот­ношения цемента и глинистого раствора. Для ее получения су­хой тампонажный или глиноземистый цемент затворяют на заранее приготовленном растворе из бентонитовой глины. Сроки схватывания цементных растворов регулируются до­бавками реагентов-ускорителей. В качестве реагентов-ускорите­лей наиболее широко применяются жидкое стекло, хлористый кальций, кальцинированная сода.

Смеси цемента и других ма­териалов, резко уменьшающих сроки схватывания раствора, закачиваемого в зоны поглощения, называются быстросхватывающимися смесями. Применяются и быстросхватывающиеся нефтецементные смеси, в состав которых входят цемент и ди­зельное топливо. В каждом отдельном случае рецептуру ГЦП или БСС раз­рабатывает лаборатория. Время от момента затвердения до начала схватывания БСС должно быть рассчитано так, чтобы можно было успеть выполнить все операции от начала приго­товления смеси до конца продавки ее в скважину. ГЦП и БСС можно закачивать в скважину через бурильные трубы. Конец бурильных труб следует устанавливать выше кровли поглоща­ющего горизонта. Количество продавочной жидкости прини­мается равным внутреннему объему спущенных бурильных труб, соответствующему их длине, за вычетом положения ста­тического уровня и еще 50 м. Во избежание прихвата буриль­ных труб во время заливки их надо все время расхаживать. Для борьбы с поглощениями бурового раствора широко применяют пакеры различных конструкций, которые гермети­зируют и разобщают затрубное пространство с целью: а) пред­отвращения разбавления тампонирующих смесей; б) возмож­ности применения БСС с небольшими сроками схватывания; в) задавливания тампонирующих смесей в поглощающие ка­налы; г) определения места расположения пласта, поглощаю­щего жидкость, методом последовательных опрессовок ствола скважины; д) определения возможности замены воды глини­стым раствором (особенно при бурении на площадях с повы­шенным пластовым давлением) при создании различных пере­падов давления на пласты, поглощающие жидкость. Кроме того, если вскрыто несколько поглощающих пластов на различных глубинах, применение пакера позволяет последовательно заливать цементный раствор снизу вверх без затраты времени на ОЗЦ (ожидание затвердения цемента), при этом предотвращается влияние поглощающих пластов друг на друга. Пакеры, применяющиеся при изоляции зон поглощений буро­вого раствора, подразделяются на две группы: многократного и разового действия (разбуриваемые). Пакеры разового дей­ствия оставляются в скважине на время твердения цемента или его смеси и затем разбуриваются вместе с цементным мо­стом. По принципу действия пакеры многократного действия де­лятся на гидравлико-механические, гидравлические и механи­ческие. Весьма распространенными являются пакеры гидравлико-механического действия.

В случае высокоинтенсивного поглощения возможно буре­ние без выхода бурового раствора на поверхность. Оно целе­сообразно в твердых породах (известняках, доломитах, песча­никах и т. п.). После вскрытия всей зоны поглощения бурение немедленно прекращают. Далее проводят заливки ГЦП или БСС до полной ликвидации поглощения. При бурении без вы­хода бурового раствора разбуриваемый шлам поднимается с забоя и уходит в каналы поглощения вместе с буровым рас­твором. Во избежание прихвата бурильной колонны необхо­димо тщательно следить за стрелкой индикатора веса. Эконо­мически целесообразно бурить без выхода циркуляции только при использовании воды в качестве бурового раствора. Для ликвидации интенсивных поглощений (более 200 м³/ч) прежде всего снижают их интенсивность путем намыва в зону погло­щения песка или шлама выбуренной породы или забрасывания и продавки инертных материалов (глины, торфа, соломы и т. п.). После намыва песка или забрасывания зоны поглощения инерт­ными материалами ее заливают цементным раствором. После затвердения цемента скважину прорабатывают и затем начи­нают дальнейшее углубление.

Для ликвидации высокоинтенсивных поглощений бурового раствора, приуроченных к большим трещинам и кавернам, во ВНИИБТ были разработаны перекрывающие устройства. Пере­крывающее устройство представляет собой эластичную сетча­тую оболочку (капроновая, нейлоновая, капроновый эластик, металлическая специального плетения и др.). Установленная в интервале поглощения сетчатая оболочка под действием за­качиваемой тампонажной смеси с наполнителем расширяется и заполняет трещины и каверны. Сетчатая оболочка расширя­ется вследствие закупорки ее ячеек наполнителем, находящимся в тампонажной смеси. При твердении тампонажная смесь свя­зывает оболочку с породой.

Известны и другие способы ликвидации высокоинтенсивных поглощений: спуск «летучки» (кассеты), замораживание зоны поглощения, изоляция зон поглощения с помощью взрыва и др. Но все они весьма" трудоемки, не всегда дают положительный результат и поэтому применяются в буровой практике редко. Крайняя мера борьбы с поглощением бурового раствора — спуск промежуточной обсадной колонны.