Методы борьбы с поглощением бурового раствора при бурении скважин

Аннотация
Одной из проблем, возникающих при бурении нефтяных и газовых скважин, является поглощение бурового раствора, которое приводит к различного рода осложнениям. В настоящей работе рассмотрены последствия, причины и способы борьбы с поглощением бурового раствора.
Ключевые слова:
Поглощение бурового раствора, стенка скважины, авария, осложнения реологические свойства, гидростатическое давление.
Поглощение бурового раствора при строительстве скважин может привести к необходимости увеличения объемов промывочной жидкости ввиду потери ее части, увеличению длительности работ по строительству скважины (соответственно увеличение стоимости проведения работ), потере устойчивости стенок ствола скважины.
Причины поглощения промывочной жидкости
Основные причины, приводящие к поглощению промывочной жидкости, в литературных источниках выделяют геологические и технологические.
К геологическим факторам поглощения бурового раствора относят: тип проходимого пласта пород, его толщина и глубина залегания, величина пластового давления и свойства пластового флюида, наличие осложняющих факторов (каверны, трещины, обвалы, ГНВП).
К технологическим относятся следующие факторы: метод бурения, объем и качество промывочной жидкости, технологические параметры бурения (скорость проработки, скорость спускоподъемных в скважине операций, наличие остановок в процессе бурения).
В настоящее время все существующие способы предупреждения и борьбы с поглощением бурового раствора при строительстве скважины подразделяются на следующие группы [1]:
1) Регулирование реологических свойств бурового раствора;
2) Снижение разницы пластового и внутрискважинного давлений;
3) Уменьшение размеров или полная изоляция каналов интервала поглощения промывочной жидкости.
Фактор потери объема ПЖ
Существует несколько факторов потери объема промывочной жидкости на один погонный метр пробуренной породы, в зависимости от которых применяются те или иные методы борьбы с ее потерей [2]:
1) Потери бурового раствора, составляющие менее 5% от объема, подаваемым промывочным насосом. В данном случае обычно изменяется тип бурового раствора.
2) Потери бурового раствора, составляющие от 5 до 30%. При данных объемах потери промывочной жидкости применяются методы воздействия на ее реологические свойства, а также изменяется технологические параметры бурения.
3) При поглощении бурового раствора в диапазоне от 30 до 60% необходимо применять растворы с повышенными структурными характеристиками.
4) При полном поглощении промывочной жидкости (от 60 до 100%) необходимо применение растворов с наполнителями, тампонажных растворов, быстросхватывающихся смесей.
Предотвращение и технологии ликвидации поглощения БР
Регулирование реологических свойств бурового раствора.
Результативность мер по предупреждению поглощения промывочной жидкости в большей степени зависит от типа промывочной жидкости, а также параметров ее характеризующих (реологические свойства)

. Промывочные растворы, применяемые для строительства скважин, подразделяются на две основные группы: ньютоновские жидкости, к которым относятся вода, растворы солей, полимеры, и неньютоновские структурированные дисперсные системы, к числу которых относят глинистые, цементные и меловые растворы.
Основным параметром, характеризующий ньютоновские жидкости, является динамическая вязкость μ. Характеристиками неньютоновских дисперсных систем являются эффективная вязкость μe и динамическое напряжение сдвига τ. Описанные реологические свойства ньютоновской и неньютоновской жидкостей оказывают влияние на предотвращение поглощения промывочного раствора при бурении скважины. Как известно, с увеличением вязкости раствора возрастает и его сопротивление течению через каналы фильтрующей породы, а следовательно, и снижается скорость фильтрации.
При этом в случае увеличения динамической вязкости интенсивность поглощения промывочной жидкости снижается незначительно, а в случае увеличения эффективной вязкости и динамического напряжения сдвига можно действительно снизить и предотвратить поглощение ПЖ. Для увеличения вязкости промывочной жидкости в нефтяной и газовой промышленности применяют: известь или цемент, полимеры.
Применение данного метода имеет место быть в слабопроницаемых породах, где отсутствует полное поглощение ПЖ. Также необходимо отметить, что с увеличением вязкости возрастают гидравлические сопротивление во всех системах циркуляции, ввиду этого неизбежно падение скорости проходки ствола скважины [1].
Снижение разницы пластового и внутрискважинного давлений.
Явление поглощение промывочной жидкости обусловлено разницей давлений в скважине и в пласте. В случае если сумма гидростатического давления Pгс, гидродинамического давления Pгд и перепада давления на фильтрационные сопротивления ΔPфс больше пластового давления Pпл (уравнение 1), то происходит поглощение ПЖ.
Pгд+Pгс+ΔPфсPпл
(1)
Воздействуя на параметры гидродинамического и гидростатического давлений, можно снизить интенсивность поглощения бурового раствора. Для снижения гидростатического давления применяют следующие методы: снижение плотности промывочной жидкости, бурение при равновесии, бурение облегченной промывочной жидкостью (естественные водные суспензии, растворы с наполнителями, газообразные агенты, эмульсионные растворы, аэрированные жидкости)