Поглощение промывочной жидкости. 
Методы предотвращения и ликвидации

бурение нефтяной скважина риск Поглощение представляет собой движение бурового раствора в пласт, при этом объем циркулирующего раствора в процессе промывки уменьшается, что становится заметным по снижению уровня в приемных емкостях циркуляционной системы. Поглощение происходит, когда гидростатическое давление столба бурового раствора больше пластового.

Поглощения являются серьезным осложнением при бурении скважин, так как нарушается циркуляция бурового раствора, ухудшается промывка скважины, увеличивается расход времени, материалов и реагентов на приготовление новых объемов раствора. Поглощения часто усугубляются проявлениями вплоть до образования выбросов и фонтанов.

Ниже приведены факторы, влияющие на возникновение поглощений при бурении скважин.

Геологические:

Коллекторские свойства пласта Пластовое давление Тектонические нарушения Давление, вызывающее разрыв пласта Тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания.

Технологические:

Свойства бурового раствора Количество бурового раствора Качество бурового раствора Скорость СПО Скорость проработки Остановки в процессе бурения Поглощения начинаются при условии, что пласты обладают достаточной гидропроводностью и перепад давления в скважине и в пласте выше определенного значения, называемого критическим.

Поглощения бывают частичными, когда циркуляция в скважине не нарушается, и полными — с потерей циркуляции.

Классификация поглощений:

Местоположение и интервалы поглощений определяют глубинными расходомерами.

Принцип действия приборов основан на измерении скорости потока жидкости в скважине. Прибор опускают на забой и поднимают с постоянной скоростью навстречу потоку жидкости, закачиваемой в скважину. На участках поглощения или водопроявления прибор фиксирует изменение скорости потока жидкости.

Существуют геофизические методы исследования поглощающих пластов:

• -электротермометром (определяют границы поглощающего пласта);
• -резистивиметром (определяют местоположение зоны поглощения);
• -различные виды каротажа.

Пласты склонные к потере циркуляции:

• 1)Кавернозные пласты
• 2)Исключительно проницаемые, неглубоко залегающие пласты
• 3)Пласты с естественной проницаемостью
• 4)Пласты, где легко образуются трещины

Наиболее часто раствор поглощается в карбонатных породах.

Различают известняки с первичной и вторичной пористостью и трещиноватостью.

Первичная — мел, коралловые известняки.

Вторичная — Известняки, доломиты.

Проницаемость зависит от трещин и пор.

а — безразмерный коэффициент 8,35−8,5.

— значение раскрытия трещин.

— коэффициент трещиноватости, пористости.

По размерам поглощающих каналов выбирают материал для изоляции поглощающего горизонта.

Методы предотвращения и ликвидации:

Предупреждение поглощения:

• 1) Регулирование плотности бурового раствора, путем совершенства его очистки от песка и выбуринной породы с помощью химических реагентов.
• 2) Регулирование реологических свойств раствора (снижение вязкости и СНС)
• 3) Ограничения скорости спуска инструмента, плавный пуск буровых насосов и недопущения рассхаживания инструмента.
• 4) Бурение на аэрированных растворах.

Если соблюдая все меры по предупреждению поглощения, оно все же началось, нужно приступать к его ликвидации.

Ликвидация поглощения:

1) Установка цементных мостов Цементный мост — газонефтеводонепроницаемая перемычка определенной прочности, устанавливаемая в скважине с целью перехода на вышележащий объект, забуривания нового ствола, ликвидации проявлений и поглощений, укрепления неустойчивой кавернозной части ствола, консервации или ликвидации скважины.

2) Кольматация Кольматация — процесс естественного проникновения или искусственного внесения мелких (главным образом коллоидных, глинистых и пылеватых) частиц и микроорганизмов в поры и трещины горных пород.

3) Намыв наполнителей Одним из самых эффективных методов борьбы с поглощениями является введение в буровой раствор разного вода наполнителей, их цель создания тампонов в каналах поглощения, закупоривающим элементом может быть практически любой материал, который состоит из частиц достаточно малого размера, при вводе которого в раствор можно прокачать насосами. Но нужно знать размер пор и подобрать подходящий размер частиц для их закупорки.

Самым распространенным и эффективным методом на данный момент является ввод наполнителей в буровой раствор, ниже приведены некоторые наполнители:

• 1. ВОЛ — отходы латексных вулканизированных изделий Наполнение буровых растворов при снижении интенсивности и ликвидации поглощения в процессе бурения в средне-трещиноватых проницаемых породах
• 2. НЛК — низкозамерзающая латексная композиция Наполнение буровых растворов при ликвидации интенсивных поглощений в процессе бурения и ликвидации водопритоков из пластов продуктивной тол­щи, в том числе через места нарушения колонн
• 3. Целлофановая стружка Наполнитель буровых растворов и тампонажных смесей при борьбе с поглощениями (особенно эффективен в условиях раскрытия каналов ухода до 3 мм)
• 4. ВУС — вязкоупругий состав на основе латекса и полиоксиэтилена Борьба с поглощениями бурового раствора в процессе бурения скважин
• 5. Кордное волокно — смесь крученых нитей из искусственного волокна и частиц измельченной резины Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации поглощений
• 6. Разномерная резиновая крошка — дробленая вулканизированная резина — отходы шинного производства Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации поглощений
• 8. НДР (дробленая резина) — крупноразмерный наполнитель. Марки по фракционному составу — НДР-10, НДР-15, НДР- 25 Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высокоинтенсивных поглощений
• 9. ПУН — пластинчатый упругий наполнитель — пластинчатые вырубки из отходов РТИ. Марки — ПУН и ПУН-30 Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высокоинтенсивных поглощений в трещиноватых и крупно-трещиноватых породах с трещинами до 200 мм
• 10. ВДР — водная дисперсия резины с использованием смоляных и жирных кислот в качестве эмульгатора Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в мелкопористых проницаемых пластах и предупреждения прихватов под действием перепада давления
• 11. МРК — мелкая резиновая крошка Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в мелкотрещиноватых пластах и пористых породах
• 12. Хромовая стружка и «кожа-горох» — отходы производства кожемита — кусочки и полоски неразработанной кожи хромового производства Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах
• 13. НТП — наполнитель текстиль прорезиненный — измельченные отходы прорезиненного текстиля и кирзы Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах
• 14. НХ наполнитель хлопьевидный — двух компонентная композиция различных по структуре и механическим свойствам. Используется для изоляции зон поглощения в крупнотрещиноватых и кавернозных породах с каналами 20 — 40 мм и более
• 15. Сломель — порошкообразный материал — измельченный лист декоративного бумажно-слоистого пластика. Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощений при турбинном и роторном бурении
• 16. НК — наполнитель композиционный — многокомпонентная смесь, получаемая путем совместной переработки кожевенных, текстильных, РТИ и некоторых других инертных материалов. Добавляется в буровой раствор в качестве основной закупоривающей массы для изоляции зон поглощения интенсивностью от 30 до 90 м3/ч
• 17. НП — наполнитель пластиковый — смесь частиц двух типов размером 3 мм (жестких пластинок пластика и деформируемой просмоленной бумаги) Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощений в пористых и трещиноватых породах
• 18. Диспор — дисперсионный порошковый регенерат — продукт переработки отработанных резиновых шин. Вводится в буровой раствор в качестве кольматирующей добавки
• 19. НАН — акрилнитрильный наполнитель — коротковолнистые волокна из смеси полиакрилнигрильных и полиэфирного материалов. Вводится в буровой раствор в качестве кольматирующей добавки
• 4)Использования аэрированных растворов и пен

Аэрированные буровые растворы представляют собой смеси пузырьков воздуха с промывочными жидкостями (водой, нефтеэмульсиями и др.) в соотношении до 30:1. Для повышения стабильности аэрированных растворов в их состав вводят реагенты — поверхностно-активные вещества и пенообразователи.

Аэрированные буровые растворы обладают теми же свойствами, что и жидкости, из которых они приготовлены (для глинистых растворов — образуют глинистую корку, обладают вязкостью и напряжением сдвига, сохраняют естественную проницаемость призабойной зоны пласта при его вскрытии). Вместе с тем, большим преимуществом аэрированных жидкостей является возможность их применения в осложненных условиях бурения, при катастрофических поглощениях промывочных жидкостей, вскрытии продуктивных пластов с низким давлением.

5)Использование перекрывающих устройств Перекрывающее устройство — представляет собой эластичную сетчатую оболочку (капроновая, нейлоновая, капроновый эластик, металлическая специального плетения и др.). Установленная в интервале поглощения сетчатая оболочка под действием закачиваемой тампонажной смеси с наполнителем расширяется и заполняет трещины и каверны. Сетчатая оболочка расширяется вследствие закупорки ее ячеек наполнителем, находящимся в тампонажной смеси. При твердении тампонажная смесь связывает оболочку с породой.

6)Использование изоляционных пакеров Пакер для изоляционных работ в поглощающей скважине имеет широкий проходной канал, одинаковый с внутренним диаметром бурильных труб. Он позволяет вести изоляционные работы с применением тампонажных смесей с любыми типами наполнителей, в том числе с размерами частиц 20 — 40 мм. Концентрация наполнителей может достигать 40 — 50% к объему смеси.

Если вскрыто несколько поглощающих пластов на различных глубинах, применение пакера позволяет последовательно заливать цементный раствор снизу вверх без затраты времени на ОЗЦ (ожидание затвердения цемента), при этом предотвращается влияние поглощающих пластов друг на друга. Пакеры, применяющиеся при изоляции зон поглощений бурового раствора, подразделяются на две группы: многократного и разового действия (разбуриваемые). Пакеры разового действия оставляются в скважине на время твердения цемента или его смеси и затем разбуриваются вместе с цементным мостом.

Бурение без выхода бурового раствора

В случае высокоинтенсивного поглощения возможно бурение без выхода бурового раствора на поверхность. Оно целесообразно в твердых породах (известняках, доломитах, песчаниках и т. п.). После вскрытия всей зоны поглощения бурение немедленно прекращают. Далее проводят заливки ГЦП или БСС до полной ликвидации поглощения. При бурении без выхода бурового раствора разбуриваемый шлам поднимается с забоя и уходит в каналы поглощения вместе с буровым раствором. Во избежание прихвата бурильной колонны необходимо тщательно следить за стрелкой индикатора веса. Экономически целесообразно бурить без выхода циркуляции только при использовании воды в качестве бурового раствора. Для ликвидации интенсивных поглощений (более 200 м3/ч) прежде всего, снижают их интенсивность путем намыва в зону поглощения песка или шлама выбуренной породы или забрасывания и продавки инертных материалов (глины, торфа, соломы и т. п.). После намыва песка или забрасывания зоны поглощения инертными материалами ее заливают цементным раствором. После затвердения цемента скважину прорабатывают и затем начинают дальнейшее углубление. Известны и другие способы ликвидации высокоинтенсивных поглощений: спуск «летучки» (кассеты), замораживание зоны поглощения, изоляция зон поглощения с помощью взрыва и др. Но все они весьма трудоемки, не всегда дают положительный результат и поэтому применяются в буровой практике редко.

Крайняя мера борьбы с поглощением бурового раствора — спуск промежуточной обсадной колонны.