Шламове опробування

Відбір шламу при бурінні з продувкою. При бурінні свердловин з очищенням вибою від шламу повітрям застосовують в основному методи осідання і відцентрової сепарації.

Спосіб відбору шламових проб при його осіданні поблизу устя свердловини знайшов широке застосування при проходці підривних свердловин на кар’єрах. Буріння проводять пневмоударниками, а винос частинок зруйнованого матеріалу і свердловинної рідини відбувається за допомогою відпрацьованого повітря, що виходить з устя свердловини під тиском.

Шламозбірник установлюється під відбивачем на відстані 10 см від устя свердловини.

При осіданні шламу невелика частина його попадає в шламозбірник і у вигляді невеликого стовпчика залишається в ньому. Виходить повторення геологічного розрізу в зменшеному масштабі й у переверненому вигляді.

Зазначений метод відбору проб зі свердловин дає можливість скласти опис геологічних розрізів, а потім зробити хімічний аналіз.

Часто шламозбірник при бурінні свердловин із продувкою повітрям має вигляд мішечного фільтра.

Від’єднання шламозбірного мішка від інжектора і відбирання з нього проби здійснюється після кожного метра проходки свердловини. Вага проби, що відбирається – 1,5-2,0 кг. Недолік – знижується продуктивність робіт через часті від’єднання мішечного фільтра і відбору з нього проб.

Принцип відцентрової сепарації, що також широко застосовується при бурінні свердловий з очищенням вибою стисненим повітрям.

Відведений зі свердловини повітряний потік за допомогою патрубка спрямовується в шнекоподібний канал. Під дією відцентрової сили, від втрати швидкості і падіння тиску частина найбільш великих частинок осаджується в днище циклона.

Найбільш дрібні і пилуваті частинки разом з потоком повітря захоплюються в гідравлічний фільтр.

Відбір шламу при бурінні з прямим промиванням. Відбір шламового матеріалу в свердловинних умовах, особливо при бурінні з промиванням, є дуже складним процесом. Ефективне очищення промивальної рідини від шламу шляхом уловлювання останнього шламовими трубами підвищує механічну швидкість буріння, якість опробування і знижує можливість прихватів бурового інструменту. У зв’язку з цим до шламових труб, застосовуваних при бурінні з привибійною циркуляцією, ставляться такі вимоги:

1. Ефективно очищати промивальну рідину від шламу.

2. Забезпечувати можливість збирання шламу при максимально можливій рейсовій проходці свердловини.

3. Попереджати збовтування і перемішування шламу, як у процесі буріння, так і при підйомі снаряда на поверхню.

4. Забезпечувати можливість швидко і легко витягати шлам зі шламозбірника.

Найпоширенішими технічними засобами уловлювання середнього і великого шламу є прості шламові труби відкритого типу. Довжина шламової труби розраховується так, щоб місткість її була трохи більша за об’єм шламу, одержуваний за рейс.

Для зручності витягання з труби шламу доцільно усередині неї встановлювати тонкостінну рознімну гільзу.

Важливою операцією, що впливає як на загальну тривалість буріння свердловини, так і на показовість окремих проб, є витягання шламу зі шламових труб. Для цього відкриті шламові труби встановлюються у вертикальному або злегка похилому положенні над чистими ящиками або жолобами і по їхньому корпусу дерев’яним молотком наносяться легкі удари. Шлам, що висипається з труби, збирають, обережно відмивають від глинистого розчину, сушать і висипають у мішечки.

Набагато ефективніше відбувається витягання шламу за допомогою водяного струменя, який закачують у шламову трубу ручним або механічним способом.

У процесі буріння частинки гірської породи, що осідаються в шламозбірниках, зливаються і під дією вібрації ущільнюються так, що витягання шламу зі шламових труб викликає певні труднощі і вимагає значних витрат часу.

При бурінні свердловин алмазним породоруйнівним інструментом діаметрами 46 і 59 мм, коли використання відкритих шламових труб практично виключається через малий зазор між бурильними трубами і шламовою трубою розроблено шламові труби закритого типу.

Принцип уловлювання шламу закритою шламовою трубою такий самий, що й одинарною. Площа перерізу кільцевого зазору між внутрішньою і зовнішньою трубами снаряда більша, ніж між його корпусом і стінками свердловини. Тому при попаданні промивальної рідини всередину шламової труби швидкість потоку різко падає і шлам осідає.

Відбір шламу при бурінні з прямим промиванням. Винос кернового і шламового матеріалу потоком промивальної рідини або газу через внутрішній канал бурильних труб забезпечує більш повне уловлювання вибуреного матеріалу. Збільшується і швидкість буріння завдяки очищенню вибою свердловини потоком очисного агента.

При бурінні колонковими снарядами зі зворотною привибійною циркуляцією промивальної рідини вибурений на вибої породний матеріал засмоктується в колонкову трубу.

При бурінні свердловин з привибійною циркуляцією застосовують шламові труби різні за конструкцією і принципом дії.

Залежно від конструкції шламових труб останні поділяються на два типи – відкриті й закриті, а за принципом дії – на соплові і гідроциклонні. Трубами соплового типу уловлювання шламу відбувається шляхом різкого зниження швидкості промивальної рідини, у результаті чого частинки гірських порід під дією гравітаційних сил відокремлюються від потоку й осідають на дно труби. Ефективність уловлювання шламу за такою схемою в основному залежить від розмірів сопла шламоуловлювачів, вхідних і вихідних каналів, в’язкості рідини, розмірів і щільності твердих частинок.

У шламозбірниках соплового типу уловлювальна здатність зменшується з ростом кількості циркулюючої рідини, хоча очищення вибою при цьому поліпшується. Чим менший розмір шламових частинок, тим менша ефективність випадання їх з потоку рідини.

Соплові шламоуловлювачі забезпечують задовільний збір шламу з розміром частинок до 0,2 мм.

Гідроциклонні шламоуловлювачі найбільш ефективні, оскільки шлам осідає під впливом двох сил (гравітаційної та відцентрової), що виникають за рахунок обертання труб або подачі промивальної рідини, збагаченої частинками шламу, через сопло дотичною і внутрішньою поверхнями шламоуловлювача.

Опробування і дослідження нафто- і газоносних пластів. Роботи з опробування і дослідження перспективних горизонтів є дуже важливими й відповідальними в загальному циклі спорудження нафтових і газових свердловин. Від вдалого їх проведення залежить вирішення кінцевих завдань розвідувального буріння. Вони включають у себе виклик припливу пластової рідини (газу), відбір проб і дослідження випробуваного пласта.

Основним методом дослідження пластів і свердловин є гідродинамічні дослідження. Вони дозволяють на основі вивчення залежностей між вибійними тисками (у часі) і дебітами встановлювати гідродинамічні параметри продуктивних пластів. При цьому на відміну від геофізичних і геологічних методів можливе отримання даних про пласт на значних ділянках навколо досліджуваних свердловин.

Остаточний висновок про наявність нафти і газу в тому чи іншому пласті та його промислову значимість можна зробити тільки за результатами прямого опробування, тобто одержання припливу пластового флюїду.

Для опробування об’єктів у процесі буріння застосовують спеціальні апарати, які можна об’єднати в три групи:

1. Апарати, які скидаються всередину колони бурильних труб безпосередньо перед початком опробування. Вони дозволяють опробовувати той об’єкт, який розбурюється в даний момент.

Основні переваги таких апаратів:

- можливість опробування об’єкта, поки він практично ще не забруднений промивальною рідиною;

- мінімальні затрати на спуск і підйом апарата та на підготовчі роботи;

- мінімальна вартість опробування.

До недоліків таких апаратів належать:

- порівняно малий об’єкт проби рідини, що відбирається з об’єкта, і недостатній об’єм інформації про об’єкт;

- можливість використання тільки при роторному способі буріння.

2. Апарати, які спускаються у свердловину на каротажному кабелі За їх допомогою можна з якоїсь локальної дільниці об’єкта відібрати в герметизований балон невелику за об’ємом (5-20 л) порцію рідини (газу) і зареєструвати характер зміни тиску і температури в балоні протягом відбирання проби.

До переваг такого способу належать:

- мінімальний обсяг підготовчих робіт до спуску апарата в свердловину;

- незначні затрати часу на спуск і підйом та відбір проби рідини;

- мінімальний ступінь забруднення об’єкта промивальною рідиною до початку випробування.

Основним недоліком даного способу є малий обсяг первинної інформації, що пов’язано з малою місткістю балона, а також те, що випробування охоплює лиш незначну частину об’єкта. Тому його розглядають як оперативний і дешевий спосіб одержання початкової інформації про перспективний об’єкт.

3. Випробувачі пластів на трубах (ВПТ), які спускаються в свердловину за допомогою бурильної колони. ВПТ найбільш широко використовуються при бурінні свердловин, оскільки вони дозволяють одержати найбільш повний обсяг інформації про об’єкт опробування. Основні недоліки ВПТ:

- необхідність виконання великого обсягу підготовчих робіт перед спуском його в свердловину;

- великі затрати часу на спуск, підйом та підготовчі до спуску роботи;

- більше забруднення об’єкта, що підлягає опробуванню, через більшу тривалість спуску і підготовчих робіт порівняно з використанням інших апаратів;

- більша вартість робіт, ніж у разі використання апаратів інших типів.

Апарати першої і другої груп доцільно використовувати як оперативні засоби для одержання первинної інформації про той чи інший об’єкт.

ВПТ використовуються насамперед для опробування тих об’єктів, наявність нафти або газу в яких підтверджена оперативними методами і даними геофізичних досліджень їх також застосовують у тих випадках, коли немає впевненості у вірогідності даних промислової геофізики та оперативних способів опробування.

Питання для самоперевірки:

1 Що означає термін представницький керн?

2 Які показники виходу керна Вам відомі?

3 Як визначається лінійний вихід керна?

4 Як визначається ваговий вихід керна?

5 Як визначається об’ємний вихід керна?

6 Як визначають мінімально припустимий вихід керна?

7 Обґрунтуйте класифікацію гірських порід за складністю відбору керна.

8 Які групи геолого-технічних критеріїв вибору спеціальних технічних засобів для відбору керна Ви знаєте?

9 Які технічні засоби для відбору керна Вам відомі?

10 Дайте характеристику класифікації технічних засобів для отримання керну.

11 Дайте обгрунтування видів відбору шламу.

12 Розкажіть про технічні засоби відбору керна на поверхні.

13 Схарактеризуйте шламовловлювач.

14 Схарактеризуйте шламозбірник.

15 Розкажіть про особливості відбору шламу безпосередньо у свердловині.

16 Що таке шламові труби?

17 Розкажіть про колонкові снаряди з водоструминними апаратами.