1.2. Определение зон возможных затяжек и прихватов бурильного инструмента в скважинах, а также осложнений при спуске обсадной колонны

При бурении скважин, особенно глубоких, нередко имеют место затяжки и прихваты бурильного инструмента, а также осложнения при спуске обсадной колонны вплоть до образо­вания тяжелых аварийных ситуаций. Анализ процесса буре-

п

ния таких скважин показывает, что одной из главных при­чин возникновения затяжек и прихватов бурильного инстру­мента и осложнений при спуске колонны является сужение ствола скважины в результате образования глинистой корки на ее стенках. Корки на стенках скважины образуются как против коллекторов, так и против глин, причем определяю­щим фактором формирования таких корок является не фильтрация жидкой фазы бурового раствора в пласты-коллекторы с отложением твердой фазы на их поверхности, а налипание глинистых частиц и шлама [21].

В процессе циркуляции высоковязких буровых растворов с большим содержанием твердой фазы, значительным стати­ческим напряжением сдвига и низкими скоростями восходя­щего потока частицы выбуренной породы при попадании в зону замедленных скоростей, примыкающую к стенкам скважины, прилипают к ним, образуя корки. Формирование таких корок зависит также и от конфигурации ствола сква­жины, характера изменения ее оси в пространстве, распре­деления скоростей потока при его движении от забоя к ус­тью скважины.

При бурении скв. 100 и 110 Восточно-Северской, скв. 510 Ново-Дмитриевской и скв. 490 Калужской площадей в отло­жениях палеоцена и нижнего эоцена, сложенных плотными, в основном непроницаемыми породами, создались благопри­ятные условия для образования корок налипания.

Скорости восходящего потока раствора были невысокими (0,6 — 0,2 м/с), а значения вязкости и статического напряже­ния сдвига глинистого раствора колебались в значительных пределах: вязкость — 45—100 с по СПВ-5, доходя в отдель­ных случаях до нетекучей; статическое напряжение сдвига — от 32/90 до 97/311 мг/см². Стволы названных скважин имели колебания в зенитных углах искривления до 6 — 8°, а в азиму­тальных — до 3 полных оборотов. Особенно резко изменял­ся азимут в скв. 100 Восточно-Северской площади (рис. 4). В интервалах отложения корок против плотных пород каверны достигали 10—12 см.

Все это способствовало увеличению неравномерности рас­пределения скоростей движения восходящего потока глинис­того раствора в кольцевом пространстве и оседанию на стенках скважин частиц породы с образованием корок на­липания.

В качестве конкретного примера, подтверждающего воз­можность образования корок налипания в названных сква­жинах, могут служить фактические данные бурения скв. 100

12

4190

1100

fnoo tnoo в

г 1400 -1500

j-1600 \l700 !-1800

j-1900 2000

3600 -

3400

Рис. 4. Инклинограмма скв. 100 Восточно-Северской пло-щади

3300 2500 -c\

/

X2200 12800 ^2900 3000

3100

Восточно-Северской площади в интервале 3210 — 3850 м. Этот интервал пробурен роторным способом долотами № 10 в основном марки АСГ-14-10Т при осевой нагрузке до 15 т за 6 мес. при среднесуточной проходке 3,7 м.

Для промывки скважины использовались два насоса с ци­линдровыми втулками диаметром 130 мм. При подаче насосов 26 л/с средняя скорость восходящего потока раствора при бурении долотом № 10 на 141-мм бурильных трубах изменя­лась в пределах 0,6 — 0,65 м/с.

13

Однако в отдельных частях рассматриваемого интервала (3590 — 3730 м) имелись каверны до 10—12 см, причем диа­метр скважины достигал 35 см. В этом интервале средняя скорость восходящего потока раствора

v = Q-0,026/(F-f) (0,11-0,016) = 0,26 Ï/Ò, (1)

где v — скорость потока раствора в кольцевом пространст­ве, м/с; Q — производительность насоса, м³/с; F — площадь сечения скважины при диаметре 0,35; f — площадь сечения 141-мм бурильной трубы по внешнему диаметру.

Параметры глинистого раствора изменялись в следующих пределах: плотность 1,32—1,46 г/см³; вязкость 50—100 с по СПВ-5, статическое напряжение сдвига от 32/90 до 97/311 Ï„/Òϲ.

При таких параметрах промывочной жидкости и низкой скорости восходящего потока раствора налипание корок на стенках скв. 100 Восточно-Северской площади вполне веро­ятно.

По остальным скважинам (110 Восточно-Северская, 510 Ново-Дмитриевская и 490 Калужская площади) технология бурения также не предотвращала процесс образования корок налипания.

Образование корок налипания происходит не по всей длине ствола скважины, а лишь в интервалах, условия и тех­нология бурения которых способствуют этому процессу. Следовательно, для ликвидации или уменьшения корок нали­пания с минимальными затратами времени на проработку ствола скважины целесообразно определять их местонахож­дение и протяженность.

Определение интервалов ствола скважины с корками на­липания возможно с помощь корко- или каверномеров. Од­нако коркомеры не нашли широкого применения и не выпу­скаются серийно, а по данным кавернометрии затруднитель­но выявить корки налипания в кавернозных интервалах скважины.

В то же время анализ геолого-промысловых материалов показал, что во вскрытых скв. 100 и ПО Восточно-Северской, 510 Ново-Дмитриевской и 490 Калужской площа­дей палеоценовых и нижнеэоценовых отложениях, с благо­приятными условиями для образования корок налипания, плотные (в том числе глинистые и кавернозные) породы, так же как проницаемые пласты, отмечаются на диаграммах ми­крозондов превышением значений кажущихся сопротивлений (КС) микропотенциалзонда (МПЗ) АО,05м над значениями КС

14

Микрокаротаж 0 2 4 6 8 10 1214 0мм 20 30 см

Рис. 5. Определение в скв. 510 Ново-Дмитриевской площади по кривым микрокаротажа и ПС интервалов с корками налипания (заштрихованные участки)

микроградиентзонда (МГЗ) A0,025m0,025N (рис. 5 и 6). Такая характеристика плотных пластов на диаграммах микрозон­дов может быть обусловлена только наличием на плотных пластах глинистых корок налипания.

15

3350

Каеернограмма О 5 10 /5200мм 0 2 4 6 8 10 120мм 20 25 30т

Рис. 6. Сопоставление диаграмм каротажа, микрозондов и кавернограмм, снятых в скв. НО Восточно-Северской площади

Следовательно, выявление на диаграммах микрозондов ин­тервалов, в которых против плотных пластов отмечается превышение значений КС микропотенциалзонда над значе­ниями КС микроградиентзонда, указывает на образование в этих интервалах ствола скважины корок налипания на его

16

стенках. Определение таких интервалов ствола скважины целесообразно производить путем комплексной интерпрета­ции микрозондов с кривой ПС, по которой выделяются плотные пласты.

Для предупреждения образования корок налипания на стенках ствола скважины целесообразно в процессе бурения выполнять следующие условия:

подбирать соотношение между диаметром скважины и ди­аметром бурильных труб при данной подаче насосов с таким расчетом, чтобы средняя скорость восходящего потока рас­твора в кольцевом пространстве была не менее 1 м/с;

вязкость глинистого раствора желательно иметь не более 50 с по СПВ-5, а значение статического напряжения сдви­га — Ì ·ÓΠ30/90 Ï„/Òϲ;

процесс бурения должен быть форсированным, простои и остановки должны быть исключены.