Основные причины поглощения промывочной жидкости
Поглощение промывочной жидкости объясняется превышением давления столба жидкости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта разность, тем интенсивнее поглощение), а его интенсивность – характером объекта поглощения.
Поглощающими объектами могут быть продуктивные нефтегазоносные и водоносные пласты с большой пористостью и проницаемостью и относительно невысоким пластовым давлением; дренированные пласты, т. е. продуктивные нефтегазоносные и водоносные пласты, в которых в результате продолжительной эксплуатации снизилось давление, образовались дренажные каналы, по которым может перемещаться промывочная жидкость; трещиноватые и кавернозные породы, а также породы, перемятые и нарушенные тектоническими сдвигами, карстовые пустоты. В практике наблюдаются случаи, когда поглощения промывочной жидкости возникают не только при вскрытии объекта поглощения в процессе бурения, но и во время спуско-подъемных операций. При движении труб в глинистом растворе возникают гидродинамические явления: при спуске труб гидродинамическое давление накладывается на гидростатическое давление в стволе скважины ниже спускаемой колонны труб, увеличивается гидростатическое давление на забой. Иногда это приводит к образованию в породах трещин, по которым и уходит глинистый раствор. Трещины, возникающие в породе вследствие высоких давлений («гидроразрыв пород»), могут не только послужить причиной потери промывочной жидкости, но и способствовать осложнениям, вызывающим нарушение целостности ствола скважины.
Исследования зон поглощений
Для того, чтобы применить эффективные способы борьбы и разработать мероприятия по предупреждению поглощений промывочной жидкости при бурении последующих скважин, надо сразу же после вскрытия зоны поглощения провести комплекс исследований. Полный комплекс исследований включает геофизические, гидродинамические методы и отбор образцов пород. Проводятся кавернометрия по всему стволу и радиокаротаж в изучаемом интервале, предварительно выделяются глубины залегания кровли и подошвы поглощающих зон, выбираются интервалы для гидродинамических исследований. При одной вскрытой поглощающей зоне пластовое давление определяется по положению статического уровня и плотности жидкости в скважине.
Зоны интенсивных поглощений и перетоков определяют по показаниям расходомера, спускаемого на кабеле, при прокачке жидкости в скважину буровыми насосами.
Более точные измерения пластовых параметров поглощающих пластов (горизонтов) проводятся с помощью глубинных манометров и пакеров, позволяющих изолировать одну поглощающую зону от другой.
По значению удельной приемистости пласта, или по значениям интенсивности поглощения и другим параметрам с учетом особенностей месторождения (площади), конструкций скважин, наличия материалов составляются местные инструкции, выбирается метод ликвидации начавшегося поглощения, определяются целесообразность изоляционных работ и их вид, состав и количество тампонирующих материалов.
Методы предупреждения и ликвидации поглощений
При различной интенсивности поглощений или полном прекращении циркуляции промывочной жидкости выделяются следующие основные направления борьбы с осложнениями: путем уменьшения перепада давления между скважиной и поглощающим пластом изменением параметров промывочной жидкости; путем изоляции поглощающего пласта от скважины закупоркой каналов поглощений специальными цементными растворами и пастами; бурением без выхода промывочной жидкости с последующим спуском обсадной колонны.
Для предупреждения и борьбы с поглощениями глинистый раствор должен иметь минимальную плотность и обладать достаточными вязкостью, начальным напряжением сдвига и тиксотропностью.
При поглощениях интенсивностью 100–200 м3/ч положительный эффект дает переход на бурение с промывкой аэрированными и эмульсионными глинистыми растворами. Аэрированные глинистые растворы целесообразно применять при небольших глубинах залегания поглощающего пласта, чтобы эффект аэрации не снижался действием давления самого столба промывочной жидкости.
Одним из видов закупорки поглощающих каналов является способ закачки в пласт структурированного, тиксотропного раствора, создающего с течением времени в проводящих каналах поглощающего пласта жесткую структурированную сетку. Заливка поглощающего пласта специальными цеметными растворами – 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; иногда используют также глиноземистый цемент.
Бурение в зонах поглощения без выхода промывочной жидкости на поверхность возможно 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 промывочной жидкости разбуриваемый шлам поднимается с забоя и уходит в каналы поглощения вместе с промывочной жидкостью. Во избежание прихвата бурильной колонны необходимо тщательно следить за стрелкой индикатора веса. Экономически целесообразно применять бурение без выхода циркуляции только при использовании в качестве промывочной жидкости воды. Для ликвидации весьма сильных 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 (глина, торф, солома и т. п.). После намыва песка или забрасывания зоны поглощения инертными материалами ее заливают цементным раствором. После затвердевания цемента скважину прорабатывают и затем начинают дальнейшее углубление. Иногда все описанные выше способы ликвидации поглощения не дают положительных результатов. Тогда прибегают к способу ликвидации поглощения перекрытием поглощающей зоны обсадными трубами.