Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [ 108 ] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

рая почти равнозначна скорости диффузии воды. Процесс распада путем воздействия можно ускорить, замедлить или даже совсем предотвратить изменением этих значений.

Немаловажную роль играет напряженное состояние пород.

Ю.А. Песляк указывает, что если к образцу глины приложить постоянную нагрузку, то его деформация будет со временем увеличиваться и становиться заметной при достаточно длительном действии нагрузки. B случае кратковременной нагрузки происходит только упругая деформация образца.

Представления о превалирующей роли горного давления в обвалообразованиях привели к тому, что в ряде районов страны широко применяют утяжеление буровых растворов как метод борьбы с потерей устойчивости стенок скважины и недостаточно учитывают физико-химическую природу этого явления.

На основании большого объема исследований B.C. Баранов пришел к выводу, что утяжеление бурового раствора не препятствует образованию расширений стволов скважины вследствие осыпания пород, но облегчает очистку скважин от шлама. Возможные осложнения в результате осыпей и обвалов, по мнению автора, легко предотвращаются использованием буровых растворов с малой водоотдачей.

Все гипотезы, основанные на превалирующей роли горного давления в каверно- и обвалообразованиях, не дают объяснений высокой устойчивости сухих и слабоувлажненных глин, наблюдаемой при продувке скважин газообразными агентами, хотя вследствие ничтожно малого противодавления на пласте! условия течения или разрушения глинистых пород в этом случае наиболее благоприятны. Они не дают ответа и на вопрос, почему обвалам подвержены в основном глинистые породы и породы, цементирующим веществом которых являются глинистые материалы. Деформация горных пород под действием постоянной нагрузки в течение длительного времени была изучена В.Д. Городновым.

Были проведены опыты трех видов (В.Д. Городнов, И.Б. Эдель).

1. Исследовали деформационные свойства глин и известняка без доступа воздуха. При этом деформация глин и известняка носила одинаковый характер. В начале опыта (35 мин) деформация составляла 1,5-2,0 %, затухая в течение первого часа. Дальнейший прирост относительной деформации за период свыше 450 ч оказался весьма малым (менее 0,5 %), и образцы не разрушались. Это показывает, что глины в объемно-напряженном состоянии ведут себя так же,

как и известняк, и, следовательно, различие в поведении глинистых пород, подверженных обвалам, и других необвалива-ющихся горных пород в процессе бурения скважин надо искать не в особых механических свойствах глин.

2. В процессе опытов обеспечивался свободный доступ воздуха к образцу. Деформация известняка не отличалась от его деформации в первом опыте. Скорость деформации глин возрастала со временем, и при относительной деформации 79 % образцы разрушались.

3. Внутри образца обеспечивалась постоянная циркуляция воды. Деформация известняка увеличивалась незначительно, тогда как разрушение глин произошло быстро (1-3 ч). Глины разрушались, как и во втором опыте, при относительной деформации 7-9 %. Причиной разрушения образцов глин (П.А. Ребиндер) является адсорбционное понижение твердости. Известняк также испытывает действие адсорбционного понижения твердости, но в небольшой области (вокруг внутреннего отверстия), соприкасающейся с парами воды или с водой. Эта область по отношению к объему образца невелика. В образцах глин эта область велика и с течением времени практически распространяется на весь объем образцов. В этом случае сил1 сцепления между частицами глин экранируются, что может привести при отсутствии нагрузки к самопроизвольному диспергированию, а при наличии нагрузки - к значительным деформациям.

Таким образом, во втором и третьем опытах при деформации и разрушении образцов имеем не одни глины, а системы глина - вода, которые обладают резко пониженной прочностью по сравнению с сухой глиной. Очевидно, что роль горного давления в обвалах глинистых пород будет различной в зависимости от естественной влажности глинистых пород, слагающих стенки скважин.

В процессе проводки скважин глинистые породы, склонные к обвалам, разрушаются обычно не сразу при их вскрытии, а через некоторое время. Процесс осыпания кыновских аргиллитов, например, носит периодический характер. Стадии интенсивного осыпания чередуются с периодами стабилизации размера ствола скважины, т.е. периодами, в течение которых не наблюдается заметного увеличения среднего диаметра каверн. При этом продолжительность стадии осыпания и периодов стабилизации зависит от физико-химических свойств бурового раствора и скорости его движения в зако-лонном пространстве. Из этих данных, а также из данных о набухании кыновских глин очевидно, что период начального

осыпания, как и период стабилизации, после которого идет осыпание второй стадии, по продолжительности близок к периоду набухания этих глин. В большинстве случаев обвалы происходят через длительный период после вскрытия глинистых пород с применением бурового (глинистого) раствора и меньший - с применением воды в качестве бурового раствора.

Практика бурения показывает, что с использованием для продувки скважины газообразного агента ствол скважины в большинстве случаев сохраняет размеры, близкие к номинальным. Применение буровых (глинистых) растворов содержит в себе ряд противоречий. С одной стороны, создавая противодавление на глины, он способствует устойчивости стенок скважины. С другой, перепад давлений в системе скважина - пласт вызывает фильтрацию и тем самым способствует течению физико-химических процессов, которые в различной мере, в зависимости от химического состава фильтрата, вызывают изменение механической прочности глинистых пород. Плотность глинистой корки, если она будет образовываться на стенках скважины, сложенных коллоидальными глинистыми породами, едва ли будет играть важную роль, поскольку сами глинистые породы сильно уплотнены и в приствольной зоне могут иметь значительно меньшую проницаемость, чем корка.

Использование инертных по отношению к глинистым отложениям буровых растворов, например безводных растворов на нефтяной основе, как правило, способствует сохранению номинального размера скважины, но имеются и исключения. В.Ф. Роджерс приводит кавернограмму глубокой скважины, пробуренной с промывкой раствором на нефтяной основе плотностью 1,80 г/см3, из которой видно, что в 216мм стволе имеются многочисленные каверны размером до 370 мм. Те участки кавернограммы, где диаметр ствола номинальный, соответствуют песчаникам, а каверны появились в смежных глинистых породах. На забое вследствие обваливания пород и осаждения частиц во время спускоподъемных операций обычно образовывался осадок. Раствор поддерживался в хорошем состоянии, и осложнений не было. Забойная температура достигала 127 °С.

Для оценки водонефтенасыщенности и других свойств коллекторов при бурении скв. 43 Прасковенская (Ставропольский край) был применен совершенно безводный изве-стково-битумный раствор на нефтяной основе плотностью 1,46 г/см3. Забойная температура достигала 160 °С. Хотя в