Бурение с продувкой забоя воздухом и промывочной аэрированной жидкостью в России впервые было осуществлено в 1959 году в Башкирии и Татарии. Основными преимуществами бурения с продувкой является малая плотность и вязкость, незамер- заемость и большая сжимаемость воздуха по сравнению с промывочными жидкостя- ми. Кроме этого при вскрытии продуктивного коллектора не происходит его загрязнение и отпадают затраты на транспорт и утилизацию выходящего из скважины воздуха (газа). Однако, не смотря на полученную высокую эффективность промысло- вых исследований, бурение с продувкой не нашло широкого применения из-за ряда не решённых технических и технологических проблем [52].
Причины и виды осложнений при бурении спродувкой
Одной из основных причин, препятствующих широкому внедрению бурения с продувкой, является поступление в скважину подземных вод или образование воды в стволе в результате конденсирования нагнетаемого воздуха. Характер таких осложнений различен и зависит от конкретных гидрогеологических, геологических и технических условий бурения и определяется, прежде всего, количеством воды, поступающей в сква- жину в единицу времени. Наиболее опасными являются осложнения, связанные с обра- зованием сальников.На интенсивность сальникообразования влияет испарительная способность газового потока, количество шлама и размер его частиц. В зависимости от свойств породы для слипания частиц достаточно присутствие воды по весу от 10 до 30% от количества шлама. Поэтому в работе [52] рекомендуется условно разделять водопри- токи по их интенсивности. Такая классификация обусловлена различиями в методах борьбы с происходящими при этом осложнениями.
При малых водопритоках (до 8 л/мин.) во время бурения вода увлажняет стен- ки скважины и выбуриваемую породу. Смесь шлама с водой образует густую и лип- кую пульпу, не удаляемую потоком воздуха или газа. Она налипает на увлажнённые стенки скважины и буровой инструмент, образуя сальники. При этом происходит сужение ствола скважины, отмечается рост давления на компрессоре и снижение по- дачи воздуха (по объёму), что приводит к ухудшению очистки забоя. Первоначально образуются рыхлые и неплотные сальники, которые при подъёме инструмента уплот- няются, в результате чего возникают затяжки и прихваты. Наиболее интенсивное сальникообразование отмечается в глинистых породах. Осложнения, обусловленные малыми водопритоками, настолько значительны, что бурение с продувкой в ряде слу- чаев становится невозможным.
При умеренных (средних) водопритоках (8-120 л/мин.) вода образует с выбу- ренной породой жидкую пульпу, которая может быть вынесена на поверхность воз- душным потоком. В этом случае основная трудность при проходке скважины заключается в удалении накопившейся в скважине воды перед началом проведения спуско-подъёмных операций. Для восстановления циркуляции при наличии воды в скважине нередко требуется создание значительных давлений. После первого выбро- са воды, который может быть весьма интенсивным, давление на компрессорах пони- жается и устанавливается равномерное или периодическое истечение аэрированной жидкости со шламом из скважины. Значительные осложнения при средней интенсив- ности водопритока наблюдаются лишь при наличии в разрезе скважины неустойчи- вых и разрушающихся от смачивания водой пород. Вследствие малого противодавления на пласт, периодического смачивания пород водой и динамического
действия эрлифта происходят обрушения и обвалы пород, в результате чего ствол скважины разрушается до значительных размеров и создаётся возможность прихвата бурильного инструмента.
При обильных (сильных) водопритоках (более 120 л/мин.) осложнений обычно не наблюдается, но на удаление воды из скважины требуются дополнительные затра- ты энергии, что ухудшает технико-экономические показатели строительства скважи- ны. Преимущества бурения с продувкой практически сразу же исчезают из-за больших расходов, затрачиваемых на эксплуатациюкомпрессоров.
Одним из основных признаков поступления значительного количества воды в скважину (более 10-30% воды от объёма выбуренной породы) является прекращение выноса шлама на поверхность по причине его слипания со стенками скважины и бу- рильным инструментом. Кроме этого увеличивается давление на стояке при неизмен- ной работе компрессора и наблюдается пульсация воздушного потока при выходе из скважины.