10.7.4. Буріння з промиванням піною

Завдяки успіхам, яких досягнуто в області вивчення властивостей пін та методів регулювання їх параметрів, ці газорідинні суміші (ГРС) все більше знаходять застосування при бурінні нафтових і газових свердловин в умовах АНПТ.

Ефективність використання пінних систем полягає в наступному:

• густину піни легко можна регулювати в широкому діапазоні;

• при використовуванні піни можливе регулювання вибійного тиску в широкому діапазоні завдяки зміні ступеня аерації і тиску на усті свердловини;

• піна погано проникає в пористе середовище, через що можна здійснювати буріння і розкриття пластів при коефіцієнтах аномальності (0,7 — 0,1) і при цьому добре зберігається природна проникність продуктивного пласта;

• висока утримуюча здатність пін по відношенню до вибуреної породи дозволяє вести

буріння при незначних витратах піноутворюючої рідини і газу;

• використовування пін при бурінні скорочує час освоєння свердловини і вихід її на заданий режим роботи.

Позитивний досвід застосування піни для проводки свердловин в інтервалах катастрофічних поглинань і розкриття пластів з АНПТ накопичений в США, Канаді, Росії, Лівії та інших районах Земної кулі [4,7].

Останнім часом в якості промивної рідини використовуються дво- та трифазні піни.

Процес розкриття пласта з промиванням піною здійснюється за наступною технологією (рис. 10.4). Готується піноутворююча рідина (її об’єм повинен відповідати двом об’ємам свердловини) заданого складу в ємностях 10 циркуляційної системи. Ця рідина насосом 9 подається в блок приготування піни 8 з одночасним нагнітанням в нього компресором 6 інертного газу (азоту, вихлопних газів дизелів бурових установок). Для цієї мети заборонено використовувати повітря.

1 — хрестовина; 2 — плашкові превентори; 3 — обертовий превентор; 4 — первинні прилади контролю витрати і тиску робочого агента; 5 — станція геолого-технологічного контролю;

6 — компресор; 1 — зворотний клапан; 8 — блок приготування піни; 9 — буровий насос;

10 — мірні ємності;11 — засувка; 12 — блок очищення і руйнування піни (БОРП); 13 — вібросита;14 — компоновка низу бурильної колони (КНБК);15 — породоруйнівний інструмент

Рисунок 10.4 – Принципова схема розміщення бурового обладнання при бурінні

з промиванням піною

Утворена піна під тиском через бурильну колону та КНБК 14 закачується в свердловину. Після заповнення свердловини піною на усті створюється надлишковий тиск 0,5-0,7 МПа і здійснюється пробна циркуляція з метою випробування вузлів та елементів наземної частини замкнутої системи циркуляції. Буріння починають після досягнення оптимального співвідношення технологічних параметрів промивання в її наземній частині. Параметри промивання свердловини контролюються та регіструються станцією 5 з контрольно-вимірними приладами.

Піна, що використовується при бурінні свердловини, самовільно не руйнується протягом довшого часу. Тому, потік піни, що виходить з свердловини, через відвід обертового превентора 3 і буровий шланг високого тиску поступає в спеціальний блок очищення і руйнування піни (БОРП) 12.

В фільтрі грубого очищення БОРП проходить відділення крупних фракцій вибуреної породи з пінного потоку. Скидання накопиченого шламу в амбар прово­диться в період зупинки циркуляції. Піна, очищена від крупних частинок вибуреної породи, попадає в циклонні сепаратори БОРП, де проходить додаткове очищення її від шламу. Піна поступає в аератор БОРП, де проходить насичення її інертним газом, що нагнітається компресором низького тиску, та руйнується на складові фази в вертикальному сепараторі-каплевідбійнику БОРП 12. Піноутворююча рідина із вертикального і циклонного сепара­торів стікає в ємкість-відстійник і дальше на вібросита 13, а газ видаляється в атмосферу. Пройшовши вібросита и жолоб, піноутворююча рідина попадає в прийомну ємкість бурового насоса, і цикл повто­ряється.

На період нарощування бурильної колони зупиняють компресори, пізніше насос. Закачування піноутворюючої рідини припиняється після протискування її в бурильну колону через зворотний клапан, який встановлюється під час спуску інструмента на останній трубі. Закривається кульовий кран на ведучій трубі, і проводиться її відгвинчування і нарощування бурильної колони. Для запобігання можливих ускладнень при підйомі колони бурильних труб з герметизованим устям про­водять технологічну операцію по тимчасовому блокуванню продуктивного пласта, а підйом здійснюють з відкритим устям. При підйомі бурильного інструмента с герметичним устям тиск на усті повинен бути не більше 3,5 МПа.

Проте при використанні двофазних пін необхідно відзначити наступне:

• із-за відсутності глинистої кірки на стінках свердловини піноутворююча рідина взаємодіє з породами відкритого стовбура, що викликає їх ущільнення і подальше обвалювання цих стінок;

• в силу невисокої стійкості двофазна піна швидко руйнується не тільки на поверхні, але й в свердловині. Тому при припинені циркуляції під час нарощування або проведенні СПО двофазна піна руйнується в стовбурі свердловини, і в привибійній накопичується вода, оброблена ПАР;

• при відновленні циркуляції після проведення СПО в при вибійну зону свердловини проникає піноутворююча рідина, яка викликає набухання глинистого цементу породи — колектора.

З метою попередження таких недоліків слід використовувати трифазні піни, які є більш стійкими і не руйнуються як на поверхні, так і в свердловині, утворюючи глинисті кірки, що попереджує виникнення ускладнень при бурінні і розкритті продуктивного пласта.

Слід відзначити, що в порівнянні з свердловинами, що були пробурені в однакових гірничо-геологічних умовах з використанням глинистого розчину, використовування пін при розкритті (бурінні) продуктивних пластів з АНПТ дозволяє не тільки уникнути поглинань, а збільшити механічну швидкість буріння в 3,6 — 5 разів, проходку на долото в 2,7 — 4,3 рази, скоротити терміни освоєння свердловин, а саме головне - збільшити їх продуктивність в 3 — 3,5 рази.