2 Разделение геологического разреза на интервалы по устойчивости горных пород и осложненности разреза и выбор типа промывочной жидкости по интервалам бурения

2.1 Разделение геологического разреза на интервалы по устойчивости горных пород и осложненности разреза

Разделение геологического разреза начинается с анализа состава пород, слагающих разрез. При этом критериями выделения пород в единый технологический интервал является однородность минералогического состава горной породы, содержание в ней близкой по составу и степени минерализации пластовых флюидов, температура пластов, их проницаемость и пористость, величины пластовых давлений и давлений гидроразрыва пород, наличие зон возможных осложнений. Нужно уделять особое внимание на достигнутый уровень технологии бурения. При выделении в разрезе технологического интервала должны учитываться возможности самопроизвольного искривления скважин или решение специальных задач при наклонно-направленном бурении.

Выделяем следующие интервалы, исходя из данных условий:

1, Интервал (0-660)м. Супеси, пески, супеси, алевралиты, уголи, диатомиты, опоки, мергели, глины, сиевролиты,. Возможны поглощения бурового раствора, интенсивные осыпи и обвалы, поглощения, нефтегазоводопроявления, стенок скважины. Бурение под направление.

2, Интервал (660-1760)м. Глины опоковидные, глины, опоки, пески. алевралиты, песчаник, Возможны поглощения бурового раствора, интенсивные осыпи и обвалы нефтегазоводопроявления, сальниковые образования, стенок скважины. Интервал обсаживается кондуктором.

3. Интервал (1760-1850)м.. песчаник Возможны,нефть, газ, вода, стенок скважины, разжижение бурового раствора.

2.2 Выбор параметров промывочной жидкости

Свойства бурового раствора в комплексе с технологическими мероприятиями и техническими средствами должны обеспечивать безаварийные условия бурения с высокими технико-экономическими показателями при условии качественного вскрытия продуктивных горизонтов.

Параметры промывочной жидкости в первую очередь определяются необходимостью создания гидростатического давления в скважине, препятствующего проявлению пластового и порового давления геологических формаций. Кроме того, состав и свойства промывочной жидкости должны способствовать предупреждению обвалов и осыпей стенок скважины, обеспечивать создание малой зоны проникновения фильтрата в продуктивный пласт и своими реологическими свойствами способствовать максимальной реализации технических характеристик ЗД и наземного оборудования, качественной промывки скважины и выносу шлама.

Плотность бурового раствора.

Допустимый диапазон изменения планируемой плотности бурового раствора из условия недопущения гидроразрыва пласта и проникновение пластовых флюидов в скважину.

, (1)

где, - плотность промывочной жидкости, кг/м³

- ускорение свободного падения, м/с² ( м/с²)

- текущая глубина скважины, м

- пластовое (поровое) давление на глубине , кг/м²

- горное (геостатическое) давление на глубине , кг/м²

^{, (2)}

где, К_з – коэффициент превышения давления в скважине над пластовым

при до 1200м,

при от 1200м,

Плотность бурового раствора при вскрытии газоводонасыщенных пластов должна определяться для горизонта с максимальным градиентом пластового давления в интервале совместимых условий.

Плотность бурового раствора в интервалах совместимых условий бурения должна определяться из расчета создания столбом бурового раствора гидростатического давления в скважине, превышающего пластовое (поровое) давление на величину:

- 10 % для скважин глубиной до 1200 м (интервалов от 0 до 1200 м), но не более 15 кгс/см² (1,5 МПа);

- 5 % для скважин глубиной от 1200 м, но не более 25 кгс/см² (2,5 МПа);

Нормальное пластовое давление в любых геологических условиях равно гидростатическому давлению столба воды плотностью 1 г/см³ (1000 кг/м³) от кровли пласта до поверхности. Аномальное пластовое давление характеризуется любым отклонением от нормального.

Максимально допустимая репрессия (с учетом гидродинамических потерь) должна исключать возможность гидроразрыва или поглощения бурового раствора на любой глубине интервала совместимых условий бурения.

В интервалах, сложенных глинами, аргиллитами, глинистыми сланцами, солями, склонными к потере устойчивости и текучести, плотность, фильтрация и химический состав бурового раствора устанавливается исходя из необходимости обеспечения устойчивости стенок скважины. Допускается депрессия на стенки скважины в пределах 10-15% эффективных скелетных напряжений (разница между горным и поровым давлением пород), если это не вызывает угрозу течения, осыпей, обвалов и не приводит к газонефтеводопроявлениям.

Таким образом, в случае репрессии на пласт при вскрытии нефтеводонасыщенных, газоносных, газоконденсатных пластов, а также пластов в неизученных интервалах разведочных скважин, необходимую плотность бурового раствора в кг/м³ определят по формуле:

, (3)

где - пластовое давление, Па;

- допустимая репрессия на пласт, Па;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

- глубина залегания кровли пласта с максимальным градиентом

пластового давления, м

В случае бурения скважин в интервалах залегания непроницаемых горных пород с депрессией на стенки скважины необходимую плотность бурового раствора определят по формуле:

, (4)

где - допустимая депрессия на стенки скважины, Па.

, (5)

где – заданное значение депрессия в процентах от скелетного напряжения

, %.

Скелетное напряжение горных пород определяется разницей горного и порового давления по формуле:

, (6)

где - средняя плотность горных пород, слагающих вскрываемый пласт, кг/м³;

- коэффициент аномальности порового давления;

- плотность пресной воды, кг/м³.

Если при рассчитанных значениях плотности бурового раствора наблюдается посадки или затяжки инструмента, оптимальное значение подбирают путем её ступенчатого повышения.

Реологические параметры бурового раствора

Течение буровых растворов чаще всего удовлетворяет реологической модели Шведова-Бингама для вязкопластичной жидкости. Поэтому реологические свойства буровых растворов принято оценивать по величинам пластической (структурной) вязкости и динамического напряжения сдвига .

Динамическое напряжение сдвига.

Усредненное значение динамического напряжения сдвига глинистого раствора можно оценить по формуле:

, (7)

Пластическую вязкость раствора рекомендуется поддерживать минимально возможной. При использовании трехступенчатой системы очистки бурового раствора её в первом приближении оценивают по формуле:

, (8)

Для качественного первичного вскрытия продуктивного пласта реологические параметры бурового раствора должны выдерживаться в пределах: , .

Условная вязкость

Вязкость качественно определят величину гидравлических сопротивлений в циркуляционной системе скважины, а также проникновение промывочной жидкости в поры и трещины горных пород. Оценочно определяется по формуле:

, с (9)

Структкрно-механические свойства промывочной жидкости

Структкрно-механические свойства буового раствора характеризуют состояние коагуляционного структурообразования в дисперсных системах. Эти свойства оценивают параметрами статического напряжения сдвига через 1 и 10 минут и их отношением. Выбор этих параметров должен проектироваться с учётом бурения в данном районе.

Выбор необходимых значений показаткля фильтрации и толщина образующейся при фильтрации корки на стенках скважины производится с учётом скважинных условий с целью предупреждения возможных осложнений при бурении и заканчивании скважин, сохранение коллекторских свойств продуктивных платсов. Водоотдачу в первом приближении можно определить по формуле:

, см³/30 мин (10)

Рассчитываем параметры бурового раствора для каждого интервала.

I интервал (0-660)м.

Pпл = 6,4746МПа, , МПа, м.

кг/м³,

кг/м³.

Принимаем плотность бурового раствора для данного интервала кг/м³.

Среднее значение динамического напряжения сдвига:

Па.

Пластическая вязкость:

Пас.

Условная вязкость:

с.

Водоотдача:

см³/30мин.

2 Интервал (660-1760)м.

Pпл = 17,266МПа, , МПа, м.

кг/м³.

кг/м³.

Принимаем плотность бурового раствора для данного интервала кг/м³.

Среднее значение динамического напряжения сдвига:

Па.

Пластическая вязкость:

Пас.

Условная вязкость:

с.

Водоотдача:

см³/30мин.

3 Интервал (1760-1850)м.

Pпл = 18,149 МПа, , кг/м³, м.

кг/м³.

Скелетное напряжение горных пород:

МПа.

МПа.

кг/м³.

Принимаем плотность бурового раствора для интервала кг/м³.

Среднее значение динамического напряжения сдвига:

Па,

Пластическая вязкость:

Пас.

Условная вязкость:

с.

Водоотдача:

см³/30мин.

.

Таблица 2.1-Планируемые значения технологических параметров буровых растворов

Интервал бурения по вертикали, м		Плотность, кг/м3	Условная вязкость, с	Пластическая вязкость, мПа с	Динамическое напряжение сдвига, Па	СНС, Па через мин		Водоотдача, см3/30 мин	Толщина корки, мм	Содержа-ние песка, %	pH	Минера-лизация, г/л
от	До					1	10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0	660	1050	22.05	0.0076	1.9	13	30	8,7	1-1,5	1,5	8	0,2
660	1760	1039	22	0.0091	1.84	14	30	8,7	1-1,5	1,5	8	0,2
1760	1850	1040	21.84	0.007	1.84	5	10	8,8	0,5-1	1	8	0,2