Экзаменационный билет № 10

Вопрос 1. Напряженное состояние горных пород. Горное и поровое давление.

Породы, залегающие в недрах земли, находятся под влиянием горного давления, которое обусловливается весом пород, тектоническими силами, пластовым давлением и термическими напряжениями, возникающими под влиянием тепла земных недр.

В результате воздействия на породу комплекса упомянутых сил элемент (кубик) породы, выделенный из массива, может находиться в общем случае в условиях сложного напряженного состояния,

Естественные напряжения в земной коре принято называть геостатическим или горным давлением.

Горное давление (геостатическое) р_г - давление, обусловленное весом толщи вышележащих пород.

При бурении скважин на суше.

р_г=ρ_пgH, (1.18)

С увеличение Н растет р_г, а вместе с ним возрастает и напряжение в породе. Для большинства пород при этом увеличиваются пределы текучести, прочности и пластичности.

При бурении скважин в море горное давление рассчитывается по формуле

ρ_г.м = [(ρ_п(H-H_м)+ ρ_м.в • H_м]g,                 (1.20

Пористые горные породы всегда насыщены флюидом (жидкостью или газом). Давление жидкости в поровом пространстве пород принято называть поровым давлением пород p_пор (МПа). Поровое давление используют для характеристики давления жидкости в порах глинистых и других, практически непроницаемых пород.

Пластовое давление р_пл (МПа)* - давление жидкости в проницаемой породе, т.е р_пор в том частном случае, когда поры сообщаются друг с другом. В нормальных условиях на глубине Н давление флюидов приблизительно равно гидростатическому давлению столба воды ρ_в (в МПа) плотностью ρ_в=1000кг/м3 от кровли пласта до поверхности

ρ_пл≈ρ_в=ρ_вgH    

Вопрос 2. Функции процесса промывки скважин.

1. Удаление продуктов разрушения из скважины;

2. Охлаждение породоразрушающего инструмента и бурильных труб;

3. Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии;

4. Создание гидростатического равновесия в системе "ствол скважины - пласт";

5. Сохранение проницаемости продуктивных горизонтов;

6. Перенос энергии от насосов к забойным механизмам;

7. Обеспечение проведения геофизических исследований;

8. Предохранение бурового инструмента и оборудования от коррозии и абразивного износа;

9. Закупоривание каналов с целью снижения поглощения бурового раствора и водопритоков;

10. Предотвращение газо-, нефте-, водо проявлений;

11. Снижение коэффициента трения.

Вопрос 3. Основы технологии установки цементных мостов.

Одна из серьезных разновидностей технологии процесса цементирования – установка цементных мостов различного назначения. Повышение качества цементных мостов и эффективности их работы – неотъемлемая часть совершенствования процессов бурения, заканчивания и эксплуатации скважин. Качеством мостов, их долговечностью определяется также надежность охраны недр и окружающей среды. Установка мостов производится по балансовому методу, сущность которого состоит в следующем. Спускают до забоя заливочные трубы и промывают скважину до выравнивания параметров бурового раствора, затем затворяют и продавливают в трубы цементный раствор. Необходимым условием при этом является обязательное соответствие плотности продавочного раствора плотности бурового раствора, благодаря чему происходит уравновешивание цементного раствора в трубах и кольцевом пространстве. После продавки трубы поднимают до определенной отметки, а избыточный цементный раствор вымывают обратной промывкой.

Установка моста имеет много общего с процессом цементирования колонн и имеет ряд особенностей, которые сводятся к следующему: 1) используется малое количество тампонажных материалов; 2) нижняя часть заливочных труб ничем не оборудуется, стоп-кольцо не устанавливается; 3) не применяются резиновые разделительные пробки; 4) во многих случаях производится обратная промывка скважин для «срезки» кровли моста; 5) мост ничем не ограничен снизу и может растекаться под действием разности плотности цементного и бурового растворов.

Установка моста – простая по замыслу и способу проведения операция, которая в глубоких скважинах существенно осложняется под действием таких факторов, как температура, давление, газо-, водо-, нефтепроявле-ния и др. Немаловажное значение имеют также длина, диаметр и конфигурация заливочных труб, реологические свойства цементного и бурового растворов, чистота ствола скважины и режимы движения нисходящего и восходящего потоков. На установку моста в необсаженной части скважины значительно влияет кавернозность ствола.

Цементные мосты должны быть достаточно прочными. Практика работ показывает, что если при испытании на прочность мост не разрушается при создании на него удельной осевой нагрузки 3,0-6,0 МПа и одновременной промывке, то его прочностные свойства удовлетворяют условиям как забуривания нового ствола, так и нагружения от веса колонны труб или испытателя