Изменения температуры

Изменения температуры могут привести к изменениям порового давления и интенсивности поступления фильтрата в пласт. Отсутствие циркуляции или циркуляция с небольшим расходом могут привести к изменениям температуры. Поэтому таких ситуаций нужно, по возможности, избегать или сокращать продолжительность периода отсутствия циркуляции. Возрастание температуры может привести к обрушению породы, а снижение - к поглощению.

Состав бурильной колонны

При определении состава бурильной колонны и параметров бурения нужно принимать во внимание неустойчивость стенок скважины. Нужно свести к минимуму вибрации бурильной колонны. Следует избегать высокой частоты вращения при небольшом диаметре бурильной колонны или большом диаметре скважины. Массивные КНБК могут ослабить вибрацию, но использование их в сильнонаклонных скважинах приводит к появлению больших поперечных нагрузок на стенки скважины, а также к эффекту поршневания при спуске и подъеме инструмента. Размер КНБК нужно тщательно выбирать исходя из условий в конкретной скважине.

Рейсы для очистки и проработки ствола

Нужно планировать рейсы для очистки и проработки ствола. Тем не менее, выполнять такие рейсы следует только по мере необходимости. Интервалы набухающих глин нужно прорабатывать часто, но выполнять СПО при наличии в разрезе хрупких глинистых пород следует как можно реже. Большие поперечные нагрузки, колебания давления при спуске и подъеме колонны, а также изменения температуры разрушающим образом действуют на глинистые породы, но иногда они неизбежны. Нужно время от времени выполнять рейсы для очистки ствола, удаления набухшей глины или проработки проблемных интервалов. На стадии планирования нужно тщательно продумать, какие интервалы могут потребовать проработки или расширения. Члены буровой бригады должны следить за тенденциями изменения параметров бурения и при необходимости выполнять рейсы для очистки и проработки ствола. Специалисты, разрабатывающие конструкцию скважины, обязаны довести до сведения буровой бригады необходимость в таких рейсах и их опасность при проходке проблемных интервалов глинистых пород.

Образование пробок часто происходит на участках со сложной геометрией ствола. Следует распечатать литологическую колонку и графики изменения параметров бурения и перемещать по разрезу бумажное изображение КНБК, как показано на рис. 13.1. Этот поможет бурильщику прогнозировать осложнения и следить за прохождением проблемных участков.

Признаки начинающегося прихвата

Прихват, обусловленный неустойчивостью стенок скважины, по-видимому, приводит к самым тяжелым последствием по сравнению с прихватами других типов. Иногда порода обрушивается неожиданно или почти неожиданно, и в результате можно потерять и бурильную колонну и саму скважину.

Напряженное состояние, обусловленное механическим воздействием

В большинстве случает обрушение породы происходит из-за чрезмерного касательного напряжения. Хрупкие породы могут обрушиться в скважину сразу же после превышения предела прочности при сдвиге. Более пластичные породы могут обрушиться немного позже. Буровая бригада должна быть начеку, следить за признаками начинающегося прихвата, и быстро реагировать во избежание потери скважины.

Наиболее очевидными признаками являются следующие:

• Тенденции изменения параметров на поверхности

• Обломки обвалившейся породы на виброситах

• Если обломки имеют криволинейные поверхности, то причиной обрушения являются чрезмерные касательные напряжения.

• Если обломки массивные и угловатые, то, вероятнее всего, разрушение произошло из-за слабости породы в направлении, параллельном плоскостям напластования.

• При обрушении неконсолидированных пород обломки могут выглядеть как шлам или быть округлыми и цельными. Они могут разрушиться при движении вверх по стволу.

• Тенденции изменения параметров при наращивании колонны

• Накопление обломков породы в скважине после наращивания или СПО.

• Увеличение нагрузки на крюке после наращивания (обломки породы осели вокруг КНБК после остановки насосов). Если обломки крупные и/или их много, увеличение нагрузки на крюке может произойти при подъеме для наращивания.

• Бросок давления при восстановлении циркуляции (шлам, находившийся у стенок скважины, перемещается к оси скважины после остановки насосов. Это скопление шлама создает дополнительное сопротивление потоку при восстановлении циркуляции). Кроме того, вокруг КНБК или бурильной колонны может образоваться небольшая пробка, для "разрушения" которой требуется кратковременное повышение давления.

• Тенденции изменения параметров при СПО

• Эффект поршневания при подъеме колонны. Поршневание приводит к снижению давления в скважине. Это ведет к уменьшению радиальных напряжений и возрастанию кольцевых напряжений. В результате увеличиваются касательные напряжения на стенках скважины и уменьшается устойчивость.

• Выталкивание колонны из скважины при циркуляции. Когда начинается образование пробки, давление под долотом возрастает и начинает выталкивать колонну из скважины (рис. 8-69).

• Чрезмерное возрастание и хаотичные изменения сопротивления продольному перемещению колонны.

• Хаотичные изменения крутящего момента, сопротивления продольному перемещению колонны и давления при расширении ствола.

• Тенденции изменения параметров при бурении

• Возрастание и хаотичные изменения крутящего момента и сопротивления продольному перемещению колонны.

• Возможно увеличение скорости проходки с последующим уменьшением. Скорость проходки возрастает из-за уменьшения кажущейся прочности породы по мере приближения пластового давления к давлению в скважине или превышения его. Возрастание давления в скважине вследствие накопления в ней обрушившейся породы приводит к увеличению кажущейся прочности и, как следствие, к снижению скорости проходки (рис. 8-70).

• Броски давления указывают на наличие небольших пробок из обломков обрушившейся породы и слоев таких обломков.

• П оглощение бурового раствора (раствор начинает уходить в пласт при возрастании давления под пробкой).

Буримость зависит от прочности породы. Когда зуб долота внедряется в породу, частицы породы должны сместиться. Порода сжимается, затем разрушается, так же как разрушился образец в лаборатории (см. рис. 8-5).

Репрессия в системе "скважина-пласт" приводит к появлению бокового давления, способствующего увеличению кажущейся прочности породы. При увеличении порового давления или уменьшении давления в скважине репрессия уменьшается. При этому уменьшается кажущаяся прочность породы. С уменьшением прочности скорость проходки возрастает, а устойчивость пород уменьшается.

Рис. 8-70 Прочность и буримость горных пород