10.7.2. Розкриття продуктивних пластів з аномально високим тиском
Технологія розкриття продуктивних пластів з АВПТ від розкриття пластів з АНПТ відрізняється перш за все у відмінності гірничо-геологічних умов проводки свердловин, які можна охарактеризувати наступними характерними ознаками:
• зменшується різниця між пластовим тиском і тиском поглинання, між тиском поглинання і гірським тиском, а також між диференціальним тиском і пластовим тиском (репресія-депресія);
• для розкриття таких пластів часто використовуються промивні рідини з підвищеною густиною.
При АВПТ тиск поглинання і гідророзриву порід приближаються до пластового, що суттєво ускладнює процес не тільки буріння але і ремонту свердловин в таких умовах, тобто, при розкритті таких пластів бурінням з репресією або депресією часто проходять як поглинання так і ГНВП.
Отже, основною відмінністю технології розкриття продуктивних пластів с АВПТ від технології в умовах АНПТ полягає в використанні абсолютно різних за складом та властивостями промивних рідин. В першому випадку застосовують обважнені бурові розчини, в другому – облегшені промивні рідини, піни і газоподібні агенти.
Але, в зв’язку з великими вимогами до якості закінчування свердловин проблема збереження природної проникності продуктивних пластів при їх розкритті являється дуже актуальною і вимагає розроблення та швидкого впровадження на бурових підприємствах нових технічних рішень.
До таких рішень можна віднести:
• спосіб буріння свердловин в інтервалах проявів флюїдів, який дозволяє здійснювати гнучкий перехід від незбалансованого буріння до буріння свердловин на рівновазі та навпаки (збалансоване буріння);
• буріння свердловин на депресії.
При цьому повинні бути визначені обмеження гірничо-геологічних умов використання таких способів буріння, а також наявність спеціального технологічного обладнання.
Така технологія володіє рядом переваг перед традиційною технологією буріння, яка здійснюється в умовах 5—15%-ного перевищення гідростатичного тиску промивної рідини над пластовим. До таким переваг необхідно віднести:
• одержання однозначної відповіді про наявність продуктивних пластів в свердловині безпосередньо в процесі її поглиблення;
• підвищення механічної та рейсової швидкостей буріння;
• збереження природної проникності пристовбурної зони продуктивного пласта та прискорення термінів освоєння свердловини;
• одержання додаткової кількості видобутої нафти або газу;
• економію енергії і матеріальних ресурсів при будівництві свердловини.
При
розкритті високонапірних пластів з
низькою проникністю,
в яких приплив у свердловину пластових
флюїдів сповільнений, доцільно
застосовувати буріння з від’ємним
диференціальним тиском (
).
Промисловий досвід показує, що високонапірні, але низькопроникні горизонти можна розбурювати з перевищенням пластового тиску над тиском у свердловині, обмежуючись стандартним обладнанням бурової лише при умові малоінтенсивного припливу рідини в свердловину, при якому не виникає ускладнень при бурінні.
Якщо високонапірний пласт має високу проникність, то перед його розкриттям для запобігання проявів свердловину заповнюють обваженою промивною рідиною, яка б відповідала умові
,
(10.3)
а також умовам (10.1) і (10.2).
Чим
вищий коефіцієнт аномальності пластового
тиску
,
тим більше його величина наближається
до величини індекса тиску поглинання
і відповідно величина
наближається до
.
Інакше кажучи, гідростатичний тиск
стовпа промивної рідини стає близьким
до тиску поглинання продуктивного
пласта.
Внаслідок збільшення тиску в свердловині виникають умови, сприятливі для поглинання промивної рідини і фільтрату, що супроводжується сильним забрудненням продуктивної зони. Тому задача запобігання забруднення продуктивних пластів з АВПТ так само важлива, як і при розкритті пластів з АНПТ.
Основний метод попередження забруднення пластів, який застосовують при розкритті зон з АВПТ, – це підтримка в процесі розкриття пластів мінімального позитивного диференціального тиску.
Якщо газонасичений пласт має велику товщину (декілька сот метрів), то внаслідок малої густини газу пластовий тиск в межах пласта змінюється не суттєво
;
(10.4)
,
(10.5)
де:
– відносна густина газу за повітрям;
– глибина
залягання підошви газового пласта;
– коефіцієнт
надстисливості газу;
– середня
температура газу в інтервалі
(
)
за
шкалою Кельвіна;
– глибина
, на якій визначається пластовий тиск.
В цей час, гідростатичний тиск стовпа промивної рідини в свердловині змінюється з глибиною за законом
.
(10.6)
На рис. 10.1,а зображено характер зміни пластового тиску (лінія 1) і гідростатичного тиску в свердловині (лінія 2) при розкритті газонасиченого пласта, що має велику товщину.
а
– при розкритті всього газового пласта;
б – при ізоляції
верхньої частини газового пласта;
1
– пластовий тиск; 2 – гідростатичний
тиск Рисунок
10.1 – Зміна диференціального
тиску у газовій свердловині
В
такій ситуації, суттєва різниця між
величинами цих тисків може призвести
до гідророзриву і поглинань в нижній
частині газового пласта, а зменшення
густини промивної рідини може призвести
до газопроявів у верхній частині пласта,
тому буріння всього інтервалу без зміни
густини промивної рідини неможливе. В
таких випадках необхідно розділити
газовий пласт на два інтервали і верхній
інтервал розкривати на рідині з густиною
,
а після його ізоляції продовжити буріння
нижнього інтервалу на рідині з густиною
,
меншою за
.
З рис. 10.1,б видно, що репресія на пласт
при цьому зменшилась у два рази, однак
конструкція свердловини ускладнилась.
Особливістю розкриття газового об’єкта є також те, що в свердловину постійно поступає певна кількість газу разом з частинками зруйнованої породи, яку він насичує, в результаті дифузії, а також в результаті припливу газу з пласта, коли тиск у свердловині падає внаслідок ефекту всмоктування при швидкому підйомі бурильної колони, особливо при наявності сальника над долотом.
За умови забезпечення повної дегазації промивної рідини поступлення газу в свердловину не створює небезпечної ситуації, але у випадку тривалого припинення циркуляції газ накопичується в свердловині у вигляді пачки. При відновленні циркуляції пачка газу, піднімаючись до устя, розширюється внаслідок зменшення тиску і виштовхує частину рідини на поверхню. Тиск на вибої свердловини різко зменшується, що веде до інтенсивного припливу з пласта і викиду рідини на поверхню. Тому відновлювати циркуляцію в таких умовах слід при загерметизованому усті свердловини.
Якщо устя свердловини закрите, в пачці газу, яка піднімається, зберігається високий тиск. Він передається на стінки свердловини і викликає небезпеку розриву порід і поглинання, внаслідок чого зменшується протитиск на газоносний пласт, що інтенсифікує приплив. Тому умовою запобігання ускладнень при закритті устя газової свердловини з АВПТ є наявність обсадної колони достатньої міцності, спущеної на таку глибину, нижче якої породи витримують тиск, який може виникнути після закриття устя при викиді.
Зустрічаються такі умови розкриття продуктивних пластів, коли переваги буріння з від’ємним диференціальним тиском найбільш очевидні. Це, наприклад, при розкритті пластів з великою товщиною, коли градієнт пластового тиску (коефіцієнт аномальності) в підошві і за крівлею пласта значно відрізняються, а також у тих випадках, коли пластовий тиск і тиск поглинання дуже близькі за величиною.
Гнучка система регулювання тиску в свердловині у поєднанні з точною і надійною системою контролю режиму промивання забезпечують найкращі умови якісного розкриття продуктивних пластів.
Згідно з “Едиными правилами ведения буровых работ” (Москва) потрібно підтримувати в процесі буріння позитивну різницю між тиском в свердловині і пластовим тиском. Тому необхідно підбирати такі види промивних рідин і рецептури їх хімічної обробки, щоб звести до мінімуму їх негативний вплив на колекторські властивості пласта.
Якщо передбачається розкриття пласта з аномально високим тиском, на усті свердловини встановлюють комплект противикидного обладнання (ПВО), яке монтується за однією з типових схем.
Одним з найбільш надійних засобів запобігання проникнення твердої фази або фільтрату промивної рідини в пласт є буріння при рівності тисків (“на рівновазі ”) або навіть при від’ємному перепаді тисків.
Від’ємний диференційний тиск, як відомо, створює також найсприятливіші умови для руйнування гірських порід на вибої. Однак реалізація такого методу потребує використання спеціального обладнання, що обмежує обсяги його застосування.
Особливість схеми обладнання для буріння під регульованим тиском полягає в тому, що устя свердловини постійно герметизоване з допомогою системи превенторів і в кільцевому просторі при бурінні може виникати надлишковий тиск.