Поглощение растворов: факторы и последствия
Поглощение (в бурении) — это процесс ухода тампонажного или бурового раствора в пласт в таком объеме, который превышает естественную убыль раствора в скважине.
Поглощение растворов во время ведения буровых работ происходит ввиду наличия в сооружаемой скважине трещин, каналов, пустот, пор или из-за гидравлического разрыва пласта. Поглощение растворов в скважине обусловлено прочностью коллектора, его проницаемостью и пористостью, а также объем закачиваемого раствора, пластовой энергией, гидродинамическим давлением раствора и т.п. Из-за превышения давления в стволе в скважине над давлением в пласте, который вскрывается в процессе бурения, буровой или тампонажный раствор будет проникать в трещины, поры и т.п. Данному процессу способствуют все факторы, которые могут стать причиной увеличение давления в затрубном пространстве во время промывки скважины.
Рскв = Рст + Ргд > Рпл,
где, Рскв — давление в скважине; Рст — гидростатическое давление в скважине; Ргд — гидродинамическое давление; Рпл- пластовое давление.
Все факторы, которые могут стать причиной поглощения бурового и тампонажного растворов делятся на:
- Геологические. К данным факторам относятся глубина залегания поглощающего пласта, его толщина и тип, а также величина и наличие вскрытия, низкая прочность горных пород по отношению к гидравлическому разрыву, вид добываемого полезного ископаемого, уровень пластового давления, распространение и направление каналов в поглощающем пласте.
- Технологические. К данным факторам относятся гидродинамическое давление, объем и тип закачиваемого раствора, размеры ствола скважины, режим и скорость буровых работ, размеры и характеристики бурильных инструментов, способ бурения, скорость спускоподъемных операций.
Признаками того, что произошло вскрытие поглощающего пласта, являются увеличение механической скорости проходки, выход циркуляции, снижение давления, заклинивание бурильного инструмента, провалы, уменьшение объема циркулирующего раствора. Отрицательными последствия поглощения тампонажного и бурового растворов являются:
- Разрушение продуктивной зоны.
- Потеря уровня раствора в скважине.
- Спуск дополнительной колонны.
- Невозможность проведения оценки пласта.
- Прихват колонны.
- Спуск дополнительной колонны.
- Флюидопроявление.
- Обвал ствола скважины.
- Увеличение времени нахождения ствола в открытом состоянии, после окончания вскрытия.
Методы и средства борьбы с поглощением буровых и тампонажных растворов
Тампонажный раствор — это вид цемента, который используется для изоляции труб газовых и нефтяных скважин, а также их защиты от сдвижек грунтовых пластов, давления грунтовых вод и негативного влияния агрессивных сред.
Всего различают три категории поглощений: высокоинтенсивные (более 60 кубометров в час), средней интенсивности (от 40 до 60 кубометров в час) и малой интенсивности (до 40 кубометров в час).
Способы борьбы с поглощениями буровых и тампонажных растворов на две основные группы:
- Способы, которые позволяют создать непроницаемую (иногда малопроницаемую) изоляционную среду на границе раздела скважина - поглощающий пласт.
- Способы, которые позволяют поддерживать и восстанавливать гидродинамическое равновесие поглощающей зоны с пластовой жидкостью.
Способы первой группы направлены на борьбу с поглощением растворов при помощи изменения степени проницаемости поглощающей среды или полную ее изоляции. Способы второй группы направлены на предупреждение и предотвращения поглощений при помощи регулировки гидродинамического и статического давлений в скважине, посредством изменения состава и свойств используемого раствора, а также изменения поглощающих свойств пласта.
К основным мероприятиям по предупреждению поглощения тампонажных и буровых растворов относятся: ограничение спуска буровых насосов; улучшение конструкции скважины, регулирования плотности раствора при помощи химических реагентов, а также регулировка реологических характеристик раствора (снижение статического напряжения сдвига и вязкости). К самым широко применяемы мероприятиям по предотвращению поглощения растворов относятся монтаж профильного перекрывателя в интервале зоны поглощения; использование закупоривающих материалов (древесные опилки, улюк, резиновая крошка, скорлупа ореха, кордное волокно, целлофановая стружка, хромовая стружка и т.п.) ; закачка в зону поглощения тампонажного раствора, при условии, что скорость поглощения не выше 30 кубометров в час, глубина не более 2000 метров, а необсаженный ствол скважины сложен устойчивыми горными породами; спуск и цементирование обсадной колонны.
