Пример 17.1

Допустим, что начальная плотность бурового раствора равна 10 фунт/галлон. Согласно расчету, порция утяжеленного баритом бурового раствора плотностью 12 фунт/галлон занимает в бурильной колонне 500 футов. За этой порцией утяжеленного раствора следует порция воды плотностью 8,33 фунт/галлон, занимающая в бурильной колонне 100 футов. Гидростатическое давление внутри бурильной колонны должно равняться гидростатическому давлению в кольцевом пространстве:

(столб бурового раствора плотностью 12 фунт/галлон) + (столб воды плотностью 8,33 фунт/галлон) = (столб бурового раствора плотностью 10 фунт/галлон в кольцевом пространстве)

(500 футов)(12 фунт/галлон)(0,052) + (100 футов)(8,33 фунт/галлон)(0,052) = (X футов)(10 фунт/галлон)(0,052)

[(500 футов)(12 фунт/галлон) + (100 футов)(8,33 фунт/галлон)] = (X футов)(10 фунт/галлон) 6833 =10Х

683 =Х

Высота столба в кольцевом пространстве (столб В) = 683 фута.

Высота пустого пространства в бурильной колонне равна: 683 фута - 600 футов = 83 фута.

Объем бурового раствора, который должен выйти из скважины и вернуться в доливочную емкость, равен объему раствора, требуемому для заполнения участка бурильной колонны длиной 83 фута.

Очистка и проработка ствола

Часто возникает необходимость выполнять специальные рейсы для очистки и проработки ствола. При этом следует учитывать, что такие работы могут отрицательно сказаться на устойчивости стенок скважины. В ходе этих работ со стенок скважины удаляется толстая фильтрационная корка и глинистая порода, вытекшая в ствол. При этом осуществляется также ликвидация уступов и сглаживание кромок в местах резкого искривления ствола. Кроме того, контроль параметров в ходе очистки и проработки ствола помогает многое узнать о состоянии недавно пробуренного участка.

Специальные рейсы для очистки и проработки ствола отнимают время и могут приносить вред. Поэтому инженеры-проектировщики и специалисты по оптимизации процессов бурения обычно предусматривают такие работы в минимально необходимом объеме. Здесь нужно соблюдать баланс. Условия в скважине сами могут диктовать, когда требуется произвести очистку и проработку ствола. Правда, понять, что и когда нужно делать, могут лишь опытные буровики, умеющие делать выводы из тенденций и имеющие опыт работы в данном регионе.

Попытки сэкономить время на скважине, стараясь как можно реже выполнять специальные рейсы для очистки и проработки ствола, могут создать предпосылки для возникновения прихвата. В то же время, к прихвату может привести и выполнение таких рейсов при отсутствии необходимости в них .

Неустойчивость стенок скважины

При выполнении СПО возникает опасность потери устойчивость стенок скважины вследствие быстрого изменения распределения напряжений по окружности ствола, обусловленного:

• Высокой поперечной нагрузкой, действующей со стороны бурильной колонны в местах резкого искривления ствола, когда осевая нагрузка на долото уменьшается до нуля;

• Колебаниями температуры при прекращении циркуляции;

• Эффектом поршневания при спуске и подъеме колонны;

• Осевыми нагрузками, которые создает бурильная колонна при продольном перемещении в стволе;

• Набуханием глинистых пород при длительном контакте с буровым раствором в открытом стволе.

Устойчивость стенок скважины можно контролировать при проведении СПО по тенденциям изменения давления и сопротивления продольному перемещению колонны. Если стенки скважины относительно неустойчивы, то рейс для очистки и проработки ствола может занять больше времени, чем проходка данного участка. Здесь требуется терпение. Желательно выполнять работы таким образом, чтобы при подъеме инструмента стенкам скважины передавалось как можно меньше энергии. Кроме того, нужно спускать колонну на забой и промывать скважину быстро, чтобы свести к минимуму время контакта породы с буровым раствором в открытом стволе и колебания температуры.

В глубоких скважинах может оказаться необходимым спускать инструмент поэтапно, чтобы свести к минимуму колебания давления и температуры. Тиксотропные свойства бурового раствора вызывают его загустевание, когда он неподвижен. Поэтому начало циркуляции сопровождается скачком давления. Затем вязкость быстро уменьшается до нормального значения, и давление падает.

Когда прекращается циркуляция, холодный закачиваемый раствор перестает охлаждать пласты в нижней части скважины, а нагретый в скважине раствор, поднимающийся вверх по кольцевому пространству, перестает нагревать пласты в верхней части скважины. В результате происходит повышение температуры пластов в нижней части скважины, а в глубоких скважинах может произойти понижение температуры пластов в верхней части ствола. Буровой раствор в емкостях также остывает при прекращении циркуляции. После восстановления циркуляции по бурильной колонне движется

холодный буровой раствор, охлаждающий нижнюю часть скважины, а по кольцевому пространству поднимается теплый буровой раствор, нагревающий верхнюю часть скважины. Для того чтобы температура пластов при циркуляции вернулась к нормальным значениям, требуется некоторое время. Такие изменения температуры могут привести к обрушению породы в скважину или к поглощению бурового раствора (см. рис. 8-45).