УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
В процессе бурения нарушается равновесие пород, слагающих стенки скважин. Устойчивость стенок зависит от исходных прочностных характеристик горных пород, их изменения во времени под действием различных факторов. Большая роль здесь принадлежит процессу промывки и промывочному агенту. Основная задача промывки - обеспечение эффективного процесса бурения скважин - включает в себя сохранение как устойчивости стенок скважин, так и керна.
В условиях, когда нарушена целостность породы, большую роль играет горное давление. В приствольной части скважины оно проявляется как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Боковое давление является следствием вертикального и вызывает касательные напряжения, способствующие выпучиванию пород, сужению ствола и обвалообразованию. Величина касательных напряжений зависит не только от горного давления, но и от давления промывочной жидкости.
В бурении горное давление всегда превышает гидростатическое столба промывочной жидкости в скважине и способствует разрушению стенок скважины, если прочность самой породы недостаточна или значительно ослаблена в результате воздействия промывочной жидкости. Наиболее интенсивна деформация породы непосредственно у стенок скважины, где боковое давление не уравновешивается гидростатическим и силами сцепления горной породы. Характер изменения сил сцепления в породе обусловлен геолого-минералогическими особенностями горной породы и ее взаимодействием с промывочной жидкостью, главным образом физико-химическим.
Физико-химическое воздействие жидкости на горную породу проявляется в трех основных формах:
- 1) активное воздействие, основанное на процессах гидратации, диссоциации, ионообмена и химических превращений; 2) адсорбционное воздействие; 3) осмотическое воздействие.
Основное отрицательное влияние промывочной жидкости на прочность горных пород сводится к физико-химическим изменениям в структуре пород под действием фильтрата. Действие фильтрата сопровождается диспергацией глинистой составляющей породы, набуханием, капиллярным и динамическим расклиниванием. На контакте промывочной жидкости со стенками скважины происходит химическое растворение, выщелачивание, гидромеханическое разрушение породы. Процесс усиливается механическим воздействием бурильной колонны на стенки скважин.
Характер и скорость ослабления связей между частицами горных пород при бурении с промывкой во многом зависят от наличия естественных нарушений сплошности породы (пористости, трещиноватости). С одной стороны, они сами являются источником уменьшения механической прочности породы и способствуют ее смачиванию. В местах нарушения движется фильтрат и возникают капиллярные силы. С другой стороны, наличие нарушений является условием образования фильтрационной корки из частиц твердой фазы промывочного агента, способствующей повышению устойчивости породы.
Важный фактор устойчивости горной породы - ее естественная влажность. Даже при незначительном увлажнении пород глубина их устойчивого залегания резко уменьшается. При полном водонасыщении прочность, например плотных глин и глинистых сланцев, снижается в 2 - 10 раз. Большое значение для устойчивости стенок скважин имеет и физико-химический состав жидкостей, насыщающих породу.
Пластовая жидкость оказывает химическое воздействие на горную породу, усиливающееся при вскрытии пласта, она же является предпосылкой диффузии и осмоса. Если в скважине промывочная жидкость будет более минерализованной, чем пластовая вода, то процесс осмоса не повлияет на целостность породы, так как не произойдет обновления среды и увеличения количества жидкости в порах породы.
Скорость отделения частиц породы в процессе разрушения стенок скважин зависит от величины давления столба промывочной жидкости, а также гидромеханического воздействия жидкости в процессе циркуляции. Однако существенное положительное воздействие давления столба промывочной жидкости на обваливающиеся породы будет только при предельно ограниченном поступлении фильтрата в пласт" или ее физико-химическом упрочняющем действии на породу. В пластичных (ползучих). породах рост противодавления промывочной жидкости существенно затрудняет развитие сужений ствола в основном вследствие физикохимического взаимодействия промывочной жидкости с породами, слагающими стенки скважин.
Выделяются следующие виды нарушений целостности стенок скважин в результате взаимодействия промывочной жидкости с горными породами: обвалы (осыпи); набухание; пластичное течение (ползучесть); химическое растворение; размыв.
Устойчивость горных пород во многом связана с обеспечением непрерывной циркуляции промывочной жидкости в процессе бурения при наличии в геологическом разрезе проницаемых горных пород. Чаще всего в практике разведочного колонкового бурения такие проницаемые зоны представлены водоносными пластами. В зависимости от пластового давления и применяемого промывочного агента могут происходить поглощение промывочной жидкости, водопроявление, неустойчивая циркуляция. Поглощение промывочной жидкости удорожает, а подчас делает невозможным бурение скважины. Водопроявление ухудшает качество промывочной жидкости в процессе циркуляции, приводит к дополнительному экологическому загрязнению. Неустойчивая циркуляция осложняет технологию бурения, поддержание качества жидкости, ее регулирование.
Поглощения делятся на частичные и полные. Проницаемые зоны классифицируются по величине коэффициента, характеризующего проницаемость зоны в процессе бурения. Проницаемые зоны, представленные неустойчивыми, тонкотрещиноватыми или пористыми породами, изолируются частицами твердой фазы промывочной жидкости в процессе бурения скважин. Потеря промывочного агента здесь сводится к объему, отфильтровавшемуся в процессе формирования корки.
Однако если бурение скважины ведется на жидкое или газообразное полезное ископаемое, то ставится задача сохранения проницаемости пласта и роль промывочного агента усложняется. Соотношение давлений столба промывочной жидкости и Пластового (порового) определяет величину дифференциального давления в скважине, которое играет важную роль не только в сохранении стенок скважины, но и в процессе разрушения породы на забое и прихватах бурового инструмента.
Классификация пород по степени устойчивости.
Таблица 3
Группа пород |
Степень устойчивости |
Характеристика основных свойств пород, определяющих их устойчивость |
Типичные породы |
Вид нарушения целостности стенок скважин |
I |
Весьма неустойчивые |
Отсутствие связи между частицами породы |
Крупнозернистые и среднезернистые пески, отмытые гравий, галечник, щебень |
Обвалы, размыв |
II |
Неустойчивые |
Слабая связь между частицами (главным образом за счет вещества - заполнителя пор) |
Илы, лесс, супеси, пески, гравий, галечник, щебень с глинисто-песчаным заполнителем пор. Сильно выветрелые (до дресвы) скальные породы |
Обвалы, размыв, слабое набухание |
III |
С изменяющейся устойчивостью |
Сложная связь между частицами, преимущественно коллоидная или образованная льдом, исчезающая при насыщении водой или нагревании |
Суглинки, глины, песчано-глинистые грунты, рыхлые, нацело каолинизированные продукты выветривания скальных пород. Все породы, как талые, так и многолетнемерзлые |
Обвалы, набухание, пластическое течение, размыв |
IV |
Слабоустойчивые |
Недостаточно прочная связь между частицами, обусловленная главным образом цементирующим веществом |
Сланцы глинистые, слабосцементированные песчаники; угли, слабые мергели, гипс, галиты, слабосцементированные брекчии и конгломераты. Выветрелые скальные породы. Перемятые зоны тектонических нарушений |
Обвалы, (осыпи), слабое набухание, пластическое течение, размыв |
V |
Относительно устойчивые |
Достаточно прочная связь между частицами, постепенно уменьшающаяся при смачивании и механическом воздействии бурильных труб |
Сланцы песчано-глинистые, хлоритовые, серицитовые; аргиллиты; слоистые породы с перемежающейся твердостью, крутопадающие; скальные трещиноватые породы |
Обвалы (осыпи), размыв |
VI |
Устойчивые |
Жесткая, преимущественно кристаллизационная связь между зернами, разрушенная местами трещинами |
Трещиноватые, скальные и полускальные породы; изверженные, осадочные (крепкие известняки, сланцы, песчаники), метаморфические породы (кварциты, мраморы и т. д.) |
Вывалы |
VII |
Весьма устойчивые |
Жесткая, преимущественно кристаллизационная связь между зернами |
Монолитные скальные породы; изверженные, осадочные (известняки, песчаники), метаморфические породы (кварциты, окремнелые сланцы и т. д.) |
Похожие статьи
-
СПОСОБЫ ПРОМЫВКИ, ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
При бурении скважин промывочная жидкость должна циркулировать по замкнутому гидравлическому контуру. В зависимости от вида гидравлического контура все...
-
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Основной вид деформации, под действием которой породы в процессе бурения разрушаются, -- вдавливание. Рассмотрим явления, происходящие в породе при...
-
Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния буровой скважины. Наиболее распространенные виды...
-
ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
Часть свойств бурового раствора могут измеряться буровой бригадой, обычно это плотность бурового раствора, условная вязкость, и водоотдача. Кроме того,...
-
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества...
-
Осложнения - затруднения проводки скважин. Осложнения, вызывающие нарушение целостностистенок скважины: Обвалы (осыпи)- во время прохождения глин,...
-
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ Земная кора сложена главным образом изверженными и метаморфическими горными породами, на которых прерывистым покровом...
-
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА - Бурение нефтяных и газовых скважин
1. Следует использовать только чистые жидкости без твердой фазы. Общая концентрация твердой фазы в таких - жидкостях не должна превышать 200 мг/л, что...
-
ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Технология цементирования складывалась на основе многолетнего практического опыта и совершенствовалась с использованием достижений науки и техники. На...
-
КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ С углублением ствола скважины по мере необходимости проводят работы по его креплению. Понятие крепления скважины охватывает работы по...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Классификации облегчают выбор промывочной жидкости при бурении. При этом определяющим моментом должны служить характерные признаки раствора и условия его...
-
СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, Ударное бурение - Бурение нефтяных и газовых скважин
Бурить скважины можно механическим, термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков), Однако промышленное применение находят...
-
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ГАЗОВЫХ, НЕФТЯНЫХ И ВОДНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Газо-, нефте - и водопро явления. В разбуриваемых пластах могут находиться газ, вода и нефть. Газ через трещины и поры проникает в скважину. Если...
-
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И БОРЬБА С ПОГЛАЩЕНИЯМИ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
Поглощение бурового раствора - это осложнение в скважине, характеризующееся полной или частичной потерей циркуляции бурового раствора в процессе бурения....
-
Рис. 14. Влияние угловой скорости шарошечного долота на начальную механическую скорость бурения и углубление за один оборот Рис. 15. Влияние расхода...
-
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Рис.1. Схема скважин Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и...
-
ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА БУРЕНИЕМ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Одним из наиболее важных условий сохранения естественной проницаемости продуктивного пласта при его вскрытии является, как уже отмечалось, максимально...
-
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ОТКРЫТОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ. - Бурение нефтяных и газовых скважин
Известно, что для сохранения коллекторских свойств пород околоскважинной зоны в продуктивном пласте необходимо поддерживать гидродинамическое давление на...
-
Четырехступенчатая система очистки бурового раствора - Бурение нефтяных и газовых скважин
Экологическая обстановка во многих нефтяных провинциях определяется, прежде всего, высокой концентрацией нефтедобывающих, нефтеперерабатывающих,...
-
Введение - Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин
Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния ее ствола. Наиболее распространенные виды...
-
Гидравлический расчет циркуляционной системы - Бурение нефтяных и газовых скважин
Целью гидравлических расчетов при промывке скважины в процессе бурения является нахождение оптимального расхода жидкости, обеспечивающего работу забойных...
-
Проектирование режима бурения - Бурение нефтяных и газовых скважин
Под режимом бурения понимается совокупность управляемых с поверхности факторов, обеспечивающих достижение наилучших показателей бурения и высокой...
-
Выбор вида промывочной жидкости - Бурение нефтяных и газовых скважин
ФУНКЦИИ ПРОЦЕССА ПРОМЫВКИ СКВАЖИН Технологический процесс промывки скважин должен быть спроектирован и реализован так, чтобы достичь наилучших...
-
Классификация аварий при бурении нефтяных и газовых скважин В процессе бурения нефтяных и газовых скважин аварией считают нарушение технологического...
-
Выбор инструмента - Бурение нефтяных и газовых скважин
Выбор типов долот Породоразрушающий инструмент служит рабочим органом, который за счет передаваемой ему энергии производит разрушение породы забоя,...
-
Выбор способа бурения - Бурение нефтяных и газовых скважин
В нефтяной промышленности России практически используются два вида бурения: - роторное -бурение забойными двигателями Попеременное использование...
-
Технологический раздел, Конструкция скважины - Бурение нефтяных и газовых скважин
Конструкция скважины Конструкцию скважин выбирают исходя из требований успешного доведения скважин до проектных глубин; качественного вскрытия...
-
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ И ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Продолжительность твердения цементных растворов для кондукторов - 16 ч, а для промежуточных и эксплуатационных колонн - 24 ч. Продолжительность твердения...
-
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
Природная группа факторов: термобарические условия в скважине, тектонические нарушения, ФЕС коллектора и степень его неоднородности, положение...
-
ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважины. По принципу...
-
АВАРИИ В БУРЕНИИ, ИХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И МЕТОДЫ ЛИКВИДАЦИИ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Авариями в процессе бурения называют поломки и оставление в скважине частей колонн бурильных и обсадных труб, долот, забойных двигателей, потерю...
-
Рис. 27. Оптимальное направление движения станка При бурении скважин с кустовых площадок в связи с тем, что устья скважин располагаются близко друг к...
-
БУРОВЫЕ ПРОМЫВОЧНЫЕ ЖИДКОСТИ - Бурение нефтяных и газовых скважин
При бурении вращательным способом в скважине постоянно циркулирует поток жидкости, которая ранее рассматривалась только как средство для удаления...
-
Вращательное бурение скважин - Бурение нефтяных и газовых скважин
При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием...
-
БУРЕНИЕ СКВАЖИН С КУСТОВЫХ ПЛОЩАДОК - Бурение нефтяных и газовых скважин
Кустовым бурением называют такой способ, при котором устья скважин находятся на общей площадке сравнительно небольших размеров, а забои в соответствии с...
-
ОСОБЕННОСТИ КРЕПЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
В настоящее время в отечественной практике горизонтальный участок ствола скважины или ствол с большим углом отклонения от вертикали, как правило,...
-
НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
При бурении все скважины по различным причинам в той или иной мере отклоняются от первоначально заданного направления. Этот процесс называется...
-
Крепление некоторого интервала ствола скважины обсадной колонной с последующим ее цементированием - весьма важный и ответственный этап в строительстве...
-
СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Существуют два принципиально противоположных способа приготовления дисперсных систем. Первый диспергирование основан на измельчении крупных тел до...
-
Заключение, Библиографический список - Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин
В курсовом проекте рассмотрены общие положения об осложнениях и авариях, возникающих в процессе бурения нефтяных и газовых скважин. Даны определения...
УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин