2.3.2.2 Отсроченные индикаторы

а) Обвал стенок скважины

При некоторых обстоятельствах уменьшение дифференциального давления вызывает разрыв породы на стенках скважины и ведет к обвалу. Эти обвалы могут вести к прихватам или оседанию шлама на забое скважины в процессе спуско-подъемных операций и наращивания бурильных труб.

б) Значение газопоказаний

При бурении скважины дифференциальное давление непосредственно определяет количество выходящего на поверхность газа. Изменение количества газа, выносимого буровым раствором, дает важные указания относительно величины дифференциального давления.

Проявление газа происходит :

 за счет газа с забоя в процессе бурения,

 за счет пачек, возникающих при наращиваниях бурильных труб и СПО.

Газ с забоя

Газ с забоя представлен, главным образом, газом, выделяемым разбуриваемой породой. Он зависит от механической скорости проходки, пористости и расхода буровых насосов. В нормальных условиях он находится на относительно постоянном и незначительном уровне.

Очень незначительное содержание газа с забоя указывает на прохождение через малопроницаемую породу или на присутствие высокого дифференциального давления, или же на прохождение через породу с незначительной газонасыщенностью.

Изменение содержания газа с забоя в глинистой породе отражает изменение порового давления. Это хорошее средство обнаружения и контроля давлений в газоносных зонах.

Считается нормальным, если содержание газа с забоя увеличивается при переходе от непроницаемой породы к проницаемой пористой газоносной породе, когда дифференциальное давление не слишком высоко.

Газовые пачки

Присутствие газовой пачки после наращивания бурильных труб или СПО обычно является признаком приближения скважины к потере запаса безопасности по гидростатическому давлению.

Газовые пачки вызываются уменьшением дифференциального давления перед газоносной проницаемой пористой породой (исчезновение потерь давления в кольцевом пространстве при остановке циркуляции и поршневании при СПО) и явлениями диффузии газа через глинистую корку.

Отмечаемое на поверхности количество газа зависит от времени остановки насосов, степени свабирования, проницаемости проходимой породы, свойств содержащегося в этой породе газа и дифференциального давления в зоне газоносного пласта.

Контроль газовых пачек представляет собой хорошее средство обнаружения пород с аномальными давлениями, дающее показания значений дифференциального давления. На рис. 2.19 показана корреляция между содержанием газа с забоя, газовыми пачками и “d” экспонентой в недоуплотненной породе.

Примечание: Процентное содержание газа имеет чисто относительное значение. Оно зависит, в частности, от типа используемого газового детектора. Только развитие этого параметра является значимым и важным.

в) Состав газопоказаний

При бурении породы с нормальным уплотнением отношения С₂ / С₁ и С₃ / С₂ склонны к уменьшению. При приближении к зоне аномального давления, возникает обратный эффект, когда отношения С₂ / С₁ и С₃ / С₂ имеют тенденцию к увеличению.

Примечание: С₁ представляет собой метан, С₂ - этан и С₃ - пропан.

Глины очень часто являются материнской породой углеводородов. Последние покидают породу под действием давления и температуры с большей легкостью, если они представлены легкими фракциями, создавая тем самым увеличение содержания тяжелых фракций.

Для того, чтобы получить значимые результаты сопоставление отношений между различными газовыми компонентами необходимо проводить с газом из глинистых отложений. Газы из пород залежи могут внести погрешности. Измерение процентного содержания С₂, С₁ и С₃ может быть в значительной степени подвержено влиянию наземных измерительных приборов и природы бурового раствора, так как легкие компоненты имеют тенденцию к испарению, а тяжелые к сохранению в буровом растворе.

Методом определения состава газов следует пользоваться с осторожностью.

Рис. 2.19 Пример изменения содержания газа с забоя и пачек в недоуплотненной зоне

г) Температура бурового флюида

Измерение температуры бурового флюида на выходе из скважины может использоваться для обнаружения зон аномального давления и даже, в идеальных условиях, для предсказания их близости. Присутствие таких зон вызывает изменения геотермического градиента, которые не происходят в случае нормальных пород.

Геотермический градиент, не постоянный на протяжении бурения, изменяется в зависимости от теплопроводности различных проходимых пород. По сравнению с матрицей пород, флюиды являются плохими проводниками. Таким образом, на теплопроводность породы влияет ее пористость.

Недоуплотненная глинистая порода ведет себя подобно изолятору и имеет теплопроводность ниже нормального значения. Величина геотермического градиента уменьшается при приближении к такой породе, затем повышается внутри породы и достигает аномально высокого уровня.

Изменения значения геотермического градиента можно измерять на поверхности, исходя из температуры бурового флюида.

Полученные этим методом результаты следует использовать с крайней осторожностью.

д) Плотность глин

Плотность глин повышается с уплотнением. В недоуплотненной породе плотность глины будет аномально низкой.

Измерение плотности глин является одним из самых старых методов выявления аномальных давлений. Однако, на эту плотность может повлиять присутствие тяжелых минералов и ее может изменить действие бурового флюида на стенки скважины и в процессе подъема шлама в кольцевом пространстве.

е) Тип глины

В нормальных условиях уплотнения происходит минералогическое превращение глин в ходе диагенеза (смектиты постепенно превращаются в иллит).

Глина может характеризоваться по ее способности к катионообмену или способности к адсорбции воды. Обменная способность смектитов и иллита значительно отличается; для смектитов она гораздо выше.

Недоуплотненные породы имеют аномально высокое содержание смектитов, то есть аномально высокую способность к катионному обмену.

Измерение этой обменной способности, осуществляемое с помощью метиленовой сини, провести затруднительно.

ж) Форма, размеры и объем шлама

Форма, размеры и объем шлама зависят от величины дифференциального давления, поведения пород на стенках скважины, величины местных напряжений и типа используемого долота. Шлам большого размера в большом количестве и вогнутой или пластинчатой формы может быть признаком приближения или вхождения в породу с аномальным давлением.

з) Замкнутые газы

Метод состоит в размалывании накопленного на поверхности шлама, измерении и анализе выделяющихся газов. Это измерение может применяться в полевых условиях с определением процента различных газов. Такой метод позволяет проследить развитие отношений С₂ / С₁ и С₃ / С₂.

и) Сопротивление бурового флюида, содержание хлоридов

Воды, имеющиеся в пластах с аномальным давлением, обычно отличаются крайне незначительной соленостью. Контроль изменения солености пластовых вод теоретически делает возможным обнаружение недоуплотненных зон.

Однако, количество пластовой воды, выделенное в результате разрушения породы долотом, очень невелико по сравнению с объемом циркулирующего бурового флюида, чтобы вызвать заметные изменения содержания хлоридов.