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

ты породоразрушающего инструмента. Но ввиду непродолжительности этих периодов и сравнительно большой инерционности глубинного термометра (до 10 мин) истинное значение температурного скачка зарегистрировать не удалось. Можно лишь предположить, что она достигает нескольких градусов.

Очевидно, что разогрев циркулирующего бурового раствора при бурении мерзлых пород обусловлен главным образом энергией трения в потоке и колонны труб о стенки скважины, трением в элементах турбобура, энергией разрушения забоя. Эти источники теплоты превалируют над эффектом охлаждения потока стенками скважины и выбуренной мерзлой породой.

Исследования показали, что температура в скважине при бурении мерзлых пород определяется в основном температурой нагнетаемого раствора.

Измерения температуры в подмерзлотной зоне на значительном расстоянии от толщи мерзлых пород (на глубине 350 - 430 м) проводились на скв. 211 во время бурения под кондуктор роторным способом (см. рис. 6.4, lI). Разбуриваемые породы в отличие от первого интервала имели положительную естественную температуру.

На приведенном графике отчетливо видно снижение температуры во время спуска бурильного инструмента в интервале мерзлых пород. Затем температура увеличивается и достигает на глубине забоя 20 °С. При циркуляции температура глинистого раствора у забоя незначительно увеличивается (примерно на 2 °С).

Температура выходящего из скважины раствора в момент восстановления циркуляции составляла 10 °С, через 2 ч она увеличилась до 15 °С, в дальнейшем стабилизировалась. Разность между забойной и устьевой температурами составляла 2 °С.

Таким образом, в подмерзлотной зоне температура циркулирующей жидкости у забоя, как и в зоне вечной мерзлоты, монотонно увеличивается от некоторого начального уровня. При этом разность между забойной и устьевой температурами незначительна.

В третьем интервале температуру измеряли при разбури-вании цементной пробки турбобуром на глубине 960 м после цементирования промежуточной колонны в скв. 212 (см. рис. 6.4, ГГГ). В качестве промывочной жидкости использовали техническую воду.

Измерения проводили по истечении 48 ч ОЗЦ при температуре окружающего воздуха ( - 38) - (-40) °С.

На полученной термограмме четко прослеживается участок пониженной температуры при спуске бурильного инструмента в интервале мерзлых пород. Затем температура возрастает и составляет на забое 25 °С. В момент восстановления циркуляции она резко падает и по истечении некоторого времени (около 2 ч) стабилизируется. Во время остановок температура повышается.

Температура на приеме насосов оставалась примерно на одном уровне в течение всего периода циркуляции и составляла плюс 5 °С. Температура выходящей из скважины жидкости в начальный момент была минус 2 °С, затем быстро возросла до плюс 2,5 °С и оставалась на этом уровне в течение всего периода циркуляции.

Обращает на себя внимание большая разность между при-забойной и устьевой температурами циркулирующей жидкости (14 °С). Это говорит о том, что при промывке водой сравнительно глубоких скважин в условиях низкой температуры окружающей среды имеют место огромные потери теплоты в циркуляционной системе.

Термограмма (см. рис. 6.4, IV) характеризует промывку скв. 207 глинистым раствором на глубине 1 21 3 м. Нетрудно заметить, что разность устьевой и забойной стабилизированной температур составляет всего лишь 1,5 °С при абсолютном их значении около 17 °С.

Таким образом, температурные режимы бурящихся скважин Заполярья отражают геотермические особенности этого района, главной из которых является наличие в разрезе мощной толщи многолетнемерзлых пород. Определенную роль при этом играют условия теплообмена в поверхностной циркуляционной системе и физические свойства промывочной жидкости.

Динамика растепления прискважинной зоны мерзли пород

Наблюдения за процессом растепления мерзлых пород выполнены при различной температуре массива и циркулирующей жидкости. В качестве массива использовали замороженные до температуры ( - 10) и ( - 5) °С пласты песка льдистостью 7,8 и 23 % и глины льдистостью 3,6 и 61 %.

На рис. 6.5 приведены кривые, характеризующие изменение положения нулевой изотермии при растеплении пластов песка 1 и глины 2 в период теплового "возмущения" массива циркулирующим буровым раствором, а на рис. 6.6 - в пе-

Рис. 6.5. График изменения радиуса r ореола протаивания мерзлых пород во времени т (низкая льдистость)

риод восстановления естественного поля температур. В зависимости от соотношения абсолютных значений температуры циркулирующего флюида и массива пород, теплофизических свойств пластов в мерзлом и талом состояниях, их льдистости и влажности радиус ореола протаивания будет распространяться в глубь массива глин и песка либо с одинаковой, либо с разной скоростью. Причем опережающее растепление может происходить как в глинах 2, так и в песках 1.

Скорость продвижения границы протаивания пород зависит не только от рода и свойств пластов, но и от времени. После 25 - 30 ч теплового воздействия на пласты с низким коэффициентом льдистости наблюдалась сравнительная стабилизация скорости растепления околоствольной зоны пород, и спустя 165-170 ч непрерывного теплового воздействия радиус ореола растепления составил 48 см в глине и 55 см в песке. При дальнейшем тепловом "возмущении" размеры растепленной зоны в глине и песке сблизились и по истечении 250-300 ч оказались практически одинаковыми (около 60 см).

Рис. 6.6. График изменения радиуса r ореола протаива-ния в породах после прекращения теплового "возмущения"