Порушення цілісності стінок свердловини

Причини ускладнень:

1. Порушення умов механічної міцності гірської породи в стінці свердловини внаслідок дії: статичних навантажень; знакозмінних навантажень (нестаціонарні гідромеханічні і термічні процеси), які можуть викликати втомлююче руйнування гірських порід; бурильної колони при її поздовжньому переміщенні, обертанні і коливаннях, що призводить до стирання породи на стінках, зрізанню її торцями замків і елементами КНБК, ударів по гірській породі;

2. Розчинення і розмив породи промивальною рідиною (хемогенні, глинисті відклади);

3. Розтеплення мерзлої гірської породи, що призводить до фазових перетворень (танення льоду-цементу).

У загальному випадку порушення цілісності стінок свердловини є наслідком прояву комплексу відповідних факторів (наприклад, розчинення і пластична течія відкладів галіту), яка в окремих ситуаціях може ускладнюватись фізико-хімічною взаємодією породи на стінках з промивальною рідиною, що вміщує шлам вибуреної породи. Це призводить з часом до зменшення міцності породи, зміни її механічних характеристик і напруженого стану (наприклад, при набуханні породи в цілому або окремих її компонентів - перш за все глин і глиновмістимих порід), утворення на стінках свердловини товстої фільтраційної кірки, перш за все проти проникних гранулярних пластів (піски, пісковики).

Зрівноваження стану стовпа свердловини в загальному випадку є наслідком взаємнопротилежно спрямованих процесів: механічного руйнування, розмиву, розчинення, розтоплення, пластичної течії, випучування.

Різновидності ускладнень: розширення ствола (утворення каверн за рахунок осипання і обвалювання та жолобів) або його звуження.

Каверни утворюються перш за все в глинах і глиновмістимих породах із-за порушення умов механічної міцності, що призводить до осипань та обвалювань, тобто в умовах, коли процеси механічного руйнування поєднуються із зменшенням міцності і набуханням гірської породи.

У соленосних (хемогенних) відкладах можуть утворюватись каверни від розмиву (розчинення), які у відповідних геологічних розрізах посилюються обвалюванням прошарків глинистих та інших нерозчинних порід. Каверноутворення від розтеплення можливі при розбурюванні мерзлих порід.

Обсипанням називають таке ускладнення, при якому значна кількість частинок породи систематично відділяється від стінок свердловини, падає в її ствол, підхоплюється потоком промивальної рідини і виноситься на денну поверхню.

Обвалюванням називають таке ускладнення, при якому значна маса породи раптово випадає в свердловину, перекриває кільцевий простір або весь переріз ствола і висхідний потік не в змозі швидко видалити цю породу на поверхню.

Початок обвалювання гірської породи діагностується виносом додаткової кількості шламу, що значно перевищує норму як за кількістю, так і за формою і розміром уламків, збільшенням тиску при промиванні, затягуванням інструменту і прихоплюваннями та ін. Потенційно небезпечні щодо виникнення прихоплювання жолоби утворюються у пластичних породах (глинах, мергелях і т.д.), які мають достатню міцність на зсув при значних силах адгезії пари метал-гірська порода в інтервалах локальних викривлень і перегинів ствола. Глибина жолоба залежить від кількості спуско-підіймальних операцій. Поперечний переріз повнорозмірного жолоба дорівнює приблизно діаметру замка. В результаті осипання та обвалювання порід розширюється ствол свердловини, ускладнюється транспортування частинок розбурених порід, що обвалилися на денну поверхню, зростає аварійність бурильних труб із-за збільшення стріли прогину труб, може виникнути прихоплювання бурильної колони.

Звуження ствола свердловини можуть виникати внаслідок випучування гірських порід, їх обвалювання, утворення товстих фільтраційних кірок на проникних ділянках стінок, налипання на стінки частинок обсипаних і розбурених порід, зволожених промивальною рідиною. Зовні звуження виявляється у підвищенні тиску в насосах при промиванні, суттєвим збільшенням сили, необхідної для переміщення колони труб, а іноді промивання стає неможливим.

Дієвість профілактики порушення цілісності ствола свердловини зумовлюється достовірністю інформації про гірничо-геологічні умови буріння. Стратегія попередження цих ускладнень спрямована на розробку якісних технологічних рекомендацій. Для попередження обсипання і обвалювання порід необхідно використовувати інгібіровані промивальні рідини, гідрогелі або рідини на вуглеводневій основі з мінералізованою водною фазою, які не викликають зменшення міцності порід, і підтримувати густину промивальної рідини на рівні, достатньому для збереження стійкості стінок свердловини.

Небезпеку значного звуження свердловини на ділянках, складених стійкими породами можна попередити, якщо застосовувати промивальні рідини з малою водовіддачею. Налипання на стінки розбурених частинок і частинок, що обсипались, можна зменшити, вводячи в промивальну рідину мастильні домішки.