Инженерно-геологическое обоснование
Технологический регламент бурового раствора – это нормативный документ, в состав которого входит информация о конструкции скважины, геологических условиях месторождения, рецептуре бурового раствора и его технологических свойствах, а также особенностях его изготовления и регулирования свойств в процессе углубления скважины.
Разработка технологического регламента бурового раствора для бурения скважины состоит из трех основных этапов: инженерно-геологические обоснования, определения свойств и состава бурового раствора и расчета реагентов и химических материалов. Инженерно-геологические обоснование включает в себя:
- Литолого-стратиграфическую характеристику разреза.
- Описание осложнений.
- Описание физико-механических свойств горных пород.
- Описание свойств пластовых флюидов и продуктивного пласта.
- Описание термобарических условий.
- Информацию о конструкции скважины и типоразмеров долот.
- Требование и обоснование бурового раствора.
Литолого-стратиграфическая характеристика разреза должна содержать в себе информацию о месте расположения месторождения, возрасте горных пород, мощности разных слоев, а также его составе. Описание осложнений проводят для предотвращения и предупреждения сбоев во время буровых работ. Для этого используется специальная техника. К основным осложнениям относятся нестабильность горных пород, наличие проницаемых пластов (которые могут поглощать буровой раствор), степень риска прихвата бурильного инструмента, набухание горной породы, риск проявления пластового флюида и т.п. Физико-механические свойства горных пород представляют собой особенности, которые характеризуют ее общность или различие с другими горными породами. Они оцениваются безразмерными параметрами - характеристикой, показателем и коэффициентом. Основными свойствами горных пород на стадии описания являются плотность и пористость. Описание свойств продуктивного пласта и пластового флюида подразумевает сбор и обработку данных о таких показателях, как тип коллектора, плотность флюида и его подвижность. Под термобарическими условиями подразумеваются температура и давление, сложившиеся на месторождении до вскрытия, а также прогноз их значений после начала буровых работ. Параметры конструкции скважины подбираются и определяются, исходя из ранее полученных данных. После проведения всех операций и исследований, на основе их результатов и проектируемой глубины бурения определяют требования к составу и свойству бурового раствора, которые могут изменяться и регулироваться по мере углубления бурения.
Определение свойств и состава бурового раствора. Расчет химических материалов и реагентов
Этап определения свойств и состава бурового раствора для бурения скважины состоит из:
- Расчета плотности.
- Обоснования состава буровых растворов по интервалам.
- Расчета реологических свойств.
- Расчета статического напряжения сдвига.
- Обоснование фильтрационных свойств.
Расчет плотности бурового раствора производится на основе полученных результатов инженерно-геологических исследований, а также в зависимости от размера интервала бурения. Также в процессе расчета плотности получают значение градиента пластового давления, который не должен превышать установленное значение репрессии. При ее превышении в раствор добавляют специальные реагенты или материалы, например, кольматант. При обосновании и подборе состава буровых растворов по интервалам с целью предотвращения подваливания рыхлых горных пород обязательно учитываются способность раствора расплавлять лед и скорость циркуляции бурового раствора. Для обеспечения устойчивости горной породы в раствор можно добавлять утяжелители или использовать специальную систему его очистки. Расчет реологических свойств подразумевает определение констант (динамическое напряжение сдвига и пластическая вязкость) для бингамовской жидкости, которые рассчитываются поинтервально. Статическое напряжение сдвига (СНС) определяется специальными приборами, работа которых основана на измерении усилия, возникающего в цилиндре, где находится исследуемый раствор. Также данный показатель может рассчитываться по следующей формуле:
$СНС = (U • k • r) / (1 + k • r),$
где, U - минимальное касательное напряжение, которое необходимо для удержание частиц разбуриваемой породы, в зависимости от типоразмера долота; k - коэффициент, который учитывает реальную форму частиц (0,4-0,6) ; r - время в течении которого производится исследование.
Обоснование фильтрационных свойств бурового раствора производят в зависимости от природы разбуриваемых горных пород.
Утяжелители бурового раствора – это составы, которые способны изменять параметры бурового раствора.
Расчет химических материалов и реагентов состоит из расчетов объемов бурового раствора по интервалам бурения, расчета утяжелителей (производится по трем формулам - при полной замене бурового раствора, при уменьшении или неизменности плотности бурового раствора и при увеличении плотности), расчета химических реагентов (производится по двум формулам - при полной замене раствора или его доработке).
