3.1.2.2 Уменьшение высоты столба бурового раствора

а) Недостаточное заполнение скважины

Недостаточное заполнение скважины во время подъема бурильной колонны ведет к уменьшению давления в скважине. Для бурильной колонны данного диаметра уменьшение давления будет тем значительнее, чем меньше диаметр скважины.

б) Поглощения

Поглощения могут вызываться следующими причинами :

 разбуривание естественно трещиноватых пород,

 использование бурового раствора слишком высокой плотности,

 наличие значительных потерь давления в кольцевом пространстве (чрезмерная производительность насоса, незначительный зазор между бурильной колонной и стенками скважины, сужение скважины и т.д.),

 слишком высокая скорость спуска бурильной колонны в процессе СПО с получением избыточного давления в скважине,

 избыточные давления в скважине вследствие слишком быстрого запуска насосов с буровым раствором, содержащим значительное количество гелей.

Наличие поглощений может вызвать уменьшение высоты столба флюида в кольцевом пространстве, достаточное чтобы спровоцировать потерю первичного управления скважиной.

Примечание: Если наличие поглощения в пласте приведет к потере первичного управления в зоне продуктивного объекта, понадобится ликвидировать поглощения прежде, чем управлять притоком пластового флюида.

3.1.2.3 Исчезновение потерь давления при остановке циркуляции

Остановка циркуляции ведет к уменьшению давления в любой точке кольцевого пространства, равному значению потерь давления выше этой точки. В некоторых случаях (вблизи или при вскрытии пласта с аномальным давлением в процессе бурения) первичное управление может поддерживаться в динамике и теряться в статике (см. рис. 3.2).

Высокая механическая скорость проходки может вызвать значительное увеличение плотности флюида в кольцевом пространстве и скрыть потерю первичного управления. Проявление пластового флюида может возникнуть, если насыщенный шламом раствор в кольцевом пространстве будет заменен чистым раствором.

3.1.3 Поршневание

Поршневание происходит за счет перемещения бурильной колонны в скважине. Это явление влечет за собой уменьшение забойного давления при подъеме бурильной колонны и увеличение давления при ее спуске.

Поршневание может быть более или менее значительным, но происходит оно как только имеется перемещение бурильной колонны в скважине. Можно различать “минимальный эффект” и “максимальный эффект”.

 Минимальный эффект: На этапе подъема бурильной колонны в кольцевом пространстве происходит переток флюида от поверхности к забою.

В ходе перемещения бурильной колонны в кольцевом пространстве возникают потери давления. Они составляют порядка нескольких бар на 1000 м бурильных труб диаметром 5 дюймов в скважине диаметром 8¹/₂ дюйма при использовании бурового раствора со средними реологическими показателями.

При подъеме бурильной колонны забойное давление уменьшается на величину перепадов давления. При спуске эти перепады давления добавляются к забойному давлению. При подъеме мы имеем :

р_заб = р_{гдст кп} - р_{кп (поршневания)}

р_{гдст кп} - гидростатическое давление в кольцевом пространстве

р_{кп (поршневания)} - перепады давления в кольцевом пространстве вследствие перетока флюида, вызываемого движением бурильной колонны

Ускорение и замедление бурильной колонны также могут вызывать заметные изменения забойного давления в связи с изменением расхода.

Плотность бурового раствора, необходимая для удержания пластового флюида в пласте, должна учитывать этот “минимальный эффект”. При равновесной плотности (плотность бурового раствора приводит к условию р_заб = р_пор) следует добавить “запас безопасности”, чтобы получаемое при этом избыточное давление было выше перепадов давления, уменьшающих давление в скважине в ходе подъема бурильной колонны.

Рис. 3.2. Изменение дифференциального давления в зависимости от потерь давления

в точке А:	положительное дифференциальное давление в статике и при циркуляции
в точке В:	положительное дифференциальное давление при циркуляции и отрицательное в статике
в точке С:	отрицательное дифференциальное давление в статике и при циркуляции

 Максимальный эффект: Бурильная колонна действует, как поршень. В процессе подъема жидкость в кольцевом пространстве не может свободно перетекать вниз и, следовательно, не способна заполнить “пустое” пространство под долотом. Возникает “депрессия” под долотом, которая может, в случае наличия под долотом проницаемой пористой породы, позволить пластовому флюиду породы проникнуть в скважину и более или менее заполнить эту “пустоту”. Другая часть пустоты может заполняться жидкостью из бурильных труб, вызывая уменьшение высоты столба бурового раствора внутри бурильной колонны.

В случае газоносного пласта будет иметь место миграция и расширение пластового флюида в кольцевом пространстве в ходе подъема бурильной колонны. Нагнетание на забой скважины небольшого объема может вызвать вытеснение значительного объема бурового раствора из скважины, когда газ приближается к поверхности, что ведет к сильному снижению забойного давления. Тенденция вытеснения бурового раствора увеличивается при приближении долота к поверхности. Это явление тем заметнее, чем глубже скважина и чем больше объем поступающего пластового флюида.

На поршневание влияют следующие факторы :

 скорость СПО,

 зазор между скважиной и КНБК. Этот зазор может уменьшиться за счет сужения скважины (текучие или неустойчивые породы), образования сальников на долоте и/или стабилизаторах в результате плохой очистки раствора и/или литологической природы проходимых пород (липкие глины),

 реологические свойства бурового раствора (вязкость, статическое напряжение сдвига и т.д.), которые влияют на величину перепадов давления и на диаметр скважины в зависимости от толщины глинистой корки и состояния стенок.

Поршневание обнаруживают с помощью контроля за объемами бурового раствора на входе и выходе из скважины при СПО и путем оценки веса на крюке. В случае поршневания при подъеме объем долива будет меньше теоретического. В случае поршневания при спуске объем на выходе из скважины будет меньше теоретического, если пласт поглощает.