2.3.1.3 Информация о соседних скважинах
Информация с соседних скважин для выявления аномальных давлений во время и после бурения представляет интерес для составления программы бурения новой скважины. Лучшие данные обеспечиваются оперативными диаграммами (параметры режима бурения, встреченные в процессе бурения осложнения, значения “d” экспоненты), геологическими данными (литологический разрез, природа глин), испытанием пород под башмаком колонны, газокаротажными диаграммами, испытаниями скважин (испытания и отбор проб пластовых флюидов) и притоком пластовых флюидов.
Эта разнообразная информация позволяет составить предполагаемые кривые порового давления и давления гидроразрыва в скважине при бурении (рис. 2.16).
2.3.2 Индикаторы, получаемые во время буровых работ
Имеется много индикаторов для выявления уменьшения дифференциального давления. Следует различать :
“оперативные” индикаторы, когда информация доступна немедленно на поверхности,
“отсроченные” индикаторы, когда информация, переносимая буровым флюидом в кольцевом пространстве, появляется на поверхности с определенной задержкой.
2.3.2.1 Оперативные индикаторы
а) Механическая скорость проходки
При равенстве всех прочих величин, скорость проходки увеличивается почти исключительным образом вместе с уменьшением дифференциального давления (рис. 2.17). На нее влияет также, но в меньшей степени, состояние уплотнения разбуриваемой породы. При нормальных условиях она уменьшается вместе с глубиной.
Рис. 2.16. Пример предполагаемых кривых давлений
поровое давление, - плотность бурового раствора, - давление гидроразрыва
Рис. 2.17. Влияние дифференциального давления на скорость проходки
Изменения механической скорости проходки могут позволить выявить присутствие пород, в которых есть риск, что давление, создаваемое буровым флюидом, окажется недостаточным. Но на эту скорость влияют и многие другие факторы, кроме дифференциального давления и недоуплотнения, а именно:
литология проходимых пород,
параметры режима бурения: нагрузка на долото, скорость вращения, вращающий момент,
гидравлические параметры, свойства бурового флюида,
тип используемого долота и степень его износа.
Влияние всех этих параметров таково, что не всегда легко выяснить истинную причину изменения скорости проходки.
Тем не менее, механическая скорость проходки остается хорошим средством для выяв-ления изменений дифференциального давления и приближения или вскрытия пород с аномальным давлением. Она дает немедленную информацию бурильщику.
Примечание: Однако, если механическая скорость проходки ограничена, она не может использоваться в качестве индикатора.
В случае непредусмотренного увеличения механической скорости проходки всегда следует помнить, что оно вызывается уменьшением дифференциального давления.
Необходима также бдительность в случае снижения механической скорости проходки, которое может означать вхождение в кровлю, разделяющую пласты с разным режимом давления или в проницаемую пористую породу, которую труднее бурить, чем породу кровли.
В случае присутствия переходной зоны произойдет постепенное увеличение меха-нической скорости проходки.
б) “d” экспонента
Установлены различные взаимосвязи между механической скоростью проходки, пара-метрами режима бурения, характеристиками породы и дифференциальным давлением. Одна из них представлена формулой Бингхэма :
vмех = k N (G/Dдол)d
vмех - механическая скорость проходки.
k - литологическая константа с учетом геологической природы породы,
N - скорость вращения долота,
G - нагрузка на долото,
Dдол - диаметр долота,
d - безразмерная экспонента, учитывающая дифференциальное давление и степень уплотненности породы.
Преобразуя предыдущую формулу и учитывая отсутствие литологических изменений (k=1), получают следующую формулу :
где vмех в м / час, N в об / мин, G в тоннах, Dдол в дюймах.
В нормально уплотненной породе, величина “d’ экспоненты равномерно возрастает вместе с глубиной. Если эту величину представить на диаграмме, получится прямая, угол которой зависит от местных условий уплотнения. Эта прямая может быть определена только в процессе бурения. Любые изменения уплотнения дают величину “d” экспоненты, отклоняющуюся от прямой. При вхождении в недоуплотненную зону, направление наклона изменяется на противоположное (см. рис. 2.18).
Плотность бурового флюида изменяет величину “d” экспоненты. Для учета этого влияния чаще всего используется формула:
dc = d d1 / d2
dc - скорректированная “d” экспонента,
d - исходная “d” экспонента,
d1 - нормальная плотность пластовой воды в рассматриваемом регионе,
d2 - плотность бурового флюида.
Эта формула дает хорошие результаты, если дифференциальное давление не очень высоко.
Тип и степень износа долота также влияют на величину “d” экспоненты. Износ долота вызывает увеличение экспоненты. Этот износ следует учитывать, чтобы получить скорректированную прямую уплотнения. Для введения необходимых поправок имеется множество формул. Это - эмпирические формулы и они не всегда реалистичны и удовлетворительны, пользоваться ими следует осторожно.
Рис. 2.18 Изменение “d” экспоненты и механической скорости
проходки в зависимости от изменения порового давления
Поскольку литологические изменения не учитываются (при переходе от формулы Бингхэма к выражению “d” экспоненты коэффициент k исчезает), а уплотнение представляет собой явление, касающееся, главным образом, глин, полученные значения “d” экспоненты будут иметь значение и применимы только для чисто глинистых пород.
Расчет должен начинаться как можно раньше, чтобы получить правильное значение угла наклона прямой уплотнения.
Уравнение Бингхэма, составленное для шарошечного долота, не всегда отражает реальность. Величина “d” экспоненты может дать результаты, которые трудно интерпретировать для других типов долота, а также в случае скважин с высокой степенью искривления.
Эта экспонента не учитывает режим промывки и свойства бурового флюида. Для получения сопоставимых и значимых результатов эти параметры должны быть постоянными.
Тем не менее, во многих регионах метод “d” экспоненты является эффективным, так как расчет можно провести быстро, а информация получается почти немедленно.
в) Другие формулы с использованием механической скорости проходки
Чтобы компенсировать недостатки метода “d” экспоненты, разработаны другие методы.
Ими сложнее пользоваться, так как они требуют знания пород, которые предстоит разбуривать. Такая информация доступна только в случае, если порода уже изучена. Следовательно, в разведке большинство этих методов не применимо.
г) Момент вращения
Измеренный на поверхности момент вращения определяется трением между долотом и забоем, а также между бурильной колонной и стенками скважины. Этот момент должен равномерно увеличиваться вместе с глубиной.
В ходе бурения аномальное увеличение момента вращения может быть вызвано уменьшением дифференциального давления (ведущего к сужению скважины).
Недоуплотненные глины приводят к образованию сальников на долоте и центраторах. Следовательно, такие сальники могут указывать на присутствие зоны аномального давления.
д) Трение в процессе спуско-подъемных операций
Сужение скважины, которое может быть спровоцировано уменьшением дифференциального давления, вызовет дополнительное трение при СПО. Кроме того, сужение скважины вызывает риск поршневания.