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

Микроскопические исследования глинистой суспензии, перемешанной в стандартной глиномешалке в течение нескольких часов и выдержанной затем в продолжение двух недель, показали, что в ее дисперсной фазе присутствуют своеобразные ассоциации глинистых частиц. Ядро ассоциации состоит из "сухих" глинистых частиц, а оболочка размыта к периферии гелеобразной пленкой.

Эффект контракции можно было непосредственно наблюдать на примере только что приготовленных растворов и растворов, выдержанных некоторое время. Для опыта использовался водяной U-образный манометр, одно колено которого герметично подсоединяли к сосуду с исследуемой промывочной жидкостью. Изменения температуры и атмосферного давления учитхвались специальными поправками или с помощью присоединенного ко второму колену манометра сосуда с водой объемом, равным объему бурового раствора.

Как и следовало ожидать, контракционный эффект в суспензиях составляет только долю того эффекта, который может быть получен при соединении воздушносухой глины и воды. Значение этой доли зависит от типа глин, характера подготовки суспензии и длительности ее предварительной выдержки. Однако в сопоставимых условиях бентонитовые суспензии характеризуются большим контракционным эффектом, чем суспензии малоколлоидной хабльской глины. В каждом случае уменьшение содержания глины, например, при утяжелении соответственно уменьшает контракционный эффект.

Присутствие распускающегося шлама в растворе также может являться причиной контракционного уменьшения объема. Если считать, что выбуренная за 1 ч порода при изложенных условиях равномерно распределяется по прокачиваемому за это время раствору, то 1 м3 раствора будет содержать 1,7 кг шлама. Такая добавка шлама из глины плотностью 2,6 г/см3 увеличивает плотность раствора менее чем на 0,001 г/см3. На практике часто встречается и большее насыщение раствора шламом.

При определении проходящего контракционного эффекта необходимо учитывать, что породы уже до разбуривания содержали некоторое количество связанной воды, соответствовавшее условиям их залегания, а также впитали определенное количество жидкости в процессе циркуляции. Однако достаточное количество свободной воды и наличие пептизаторов значительно увеличивают количество связанной воды по

сравнению с начальным. Загустевание раствора вследствие распускания в нем шлама неоднократно отмечалось на практике; это указывает на значительное (дополнительное) связывание воды разбуриваемой породой при попадании ее в раствор. Если принять, что количество связанной воды увеличивается только в 2 раза, то при разбуривании легко распускающихся бентонитовых глин в освободившемся объеме в результате контракции 1 м3 раствора может содержаться около 12,5 л газа, приведенного к атмосферным условиям.

Значительный контракционный эффект может происходить в непосредственной близости от забоя вследствие дополнительной адсорбции воды вновь образованной стенкой скважины. Это явление сопровождается фильтрацией дисперсионной среды в пласт.

При прекращении циркуляции на смачивание стенок скважины в основном используется вода из близлежащего объема раствора. Если считать, что стенки скважины пропитаются водой1 только на 0,1 см, значит, к 1 м3 раствора добавилось 20,4 кг глины (при глубине пропитывания 0,5-98 кг). В результате контракционного изменения объема (при учете 50 % исходной связанной воды) 1 м3 глинистого раствора на забое может поглотить на глубине 3000 м такую массу газа, которая при атмосферном давлении займет объем порядка 140 л при разбуривании глин типа бентонитовых и 17,5 л для глин типа хабльских. При большой глубине проникновения в пласт воды указанный эффект увеличивается.

Рассмотрим возможные последствия контракции, если предположить, что структура раствора позволяет ему "зависнуть".

1 . Стенки скважины непроницаемы.

Уменьшение объема бурового раствора приводит к снижению давления в рассматриваемом элементе.

Образовавшееся пространство может заполняться за счет: деформации стенок скважины;

отфильтровывания из верхних слоев глинистого раствора свободной воды;

смещения вниз всего столба бурового раствора.

В общем случае все процессы могут происходить одновременно и при определенных условиях приводить к осложнениям. Однако надо полагать, что наиболее частым является третий случай. При смещении столба раствора вниз вследст-

1Не учитывая капиллярной и свободной воды, прошедшей в пласт на указанную глубину.

вие его неоднородности и наличия структуры возможны местные изменения противодавления по стволу, также приводящие к осыпям и газоводопроявлениям.

Деформация стенок может привести к сужению ствола, обвалам и прихвату бурового инструмента. Следует отметить, что даже частичное уменьшение противодавления на стенку скважины вследствие контракционного эффекта во время остановки циркуляции и создания прежнего значения противодавления при промывке, т.е. пульсации давления, отрицательно влияет на устойчивость стенок скважины.

2. Стенки скважины проницаемы.

"Зависание" раствора в скважине (хотя бы частичное) и уменьшение объема бурового раствора в результате контракции приведут к изменению перепада давления между скважиной и пластом. В наиболее сложных случаях давление в скважине может стать меньше пластового. В результате водоотдача раствора в пласт может вначале уменьшиться до нуля, а затем возникнут условия для проникновения в скважину пластовых вод и газа. В этих условиях, как было описано выше, на стенках скважины не сможет образоваться новая глинистая корка, имеющая важное значение для укрепления стенок и предотвращения межпластовых перетоков. Кроме того, в результате проникновения в скважину минерализованных пластовых вод может быть нарушена вследствие коагуляции ранее сформированная глинистая корка.

Считая проблему весьма далекой от окончательного решения, можно рекомендовать наиболее общие профилактические мероприятия.

1 . Использовать растворы с незначительным предельным статическим напряжением сдвига и небольшим коэффициентом тиксотропии. Параметры раствора должны мало изменяться с увеличением температур и давлений.

2. Производить длительную циркуляцию раствора без остановок при добавлении глинопорошка, особенно в сухом

виде.

3. Применять буровые растворы, в которых процессы диспергирования глин весьма замедлены или полностью завершены.

4. Применять химические обработки буровых растворов, препятствующие загустеванию растворов. Например, не допускать известкования растворов при высоких температурах, если имеется опасность их резкого термического загустевания.

5. Тщательно промывать скважину после разбуривания