Механическая стабильность

Трудно определить, что является первостепенной причиной вспучивания и осыпания. То ли химический дисбаланс, то ли механическая нестабильность. Или и то, и это вместе по – немногу.

До того как была пробурена секция в забое, на породу действовали три не равных нагрузки в трех различных направлениях. На глубине более чем 1500 футов, наибольшей из них следует считать нагрузку породы, которая действует в вертикальном направлении. Типичной величиной градиента нагрузки является величина, равная 1.0 psi /ft. Горизонтальные составляющие нагрузки могут быть равными в равномернонепрерывной среде и типичная их величина составляет 0.75 psi/ft. Однако, в геологически разорваных породах они могут существенно отличаться.

При бурении, цилиндр породы замещается буровым раствором. Буровой раствор, будучи жидкостью, может воспринимать лишь только равные нагрузки в трех направлениях. Обычно вес бурового раствора балансируется с поровым давлением формации. Градиент порового давления в нормально нагруженых фрмациях обычно равен 0.465 psi/ft (Галф ов Мексико), 0.452 psi/ft (Северное море). Видно, что при весе бурового раствора, равного 0.465 psi/ft давление раствора нигде не равно столь высоким значениям как нагрузкам в формации, которую этот раствор замещает!

Порода вокруг ствола скважины вынуждена “ давать просадку “ и противостоять дополнительным нагрузкам. Если порода прочная, то проблемы могут не возникнуть. В молодых формациях, где цементирующая основа матрицы не такая прочная, порода не может легко противостоять дополнительным нагрузкам. Порода будет деформироваться и ствол скважины начнет давать усадку, хотя изменения диаметра может быть менее чем 0,01 дюйм.

По мере сжатия ствола, песчаник становится склонным к растрескиванию и осыпается в ствол скважины. Если порода очень слабая, то ствол может даже полностью обвалиться. Обычно бывает довольно трудно отличить деформацию ствола скважины, вызванную механическими нагрузками, от вспучивания из – за протекания процессов в химически активных формациях.

Тот факт, что вертикальные нагрузки (давление вышележащих пластов) обычно существенно выше горизонтальных, имеет очень существенное значение для отклоняемых скважин.

ВЕС БУРОВОГО РАСТВОРА НЕ ДОСТАТОЧЕН ДЛЯ ТОГО,ЧТОБЫ УДЕРЖАТЬ СТВОЛ ОТ СЖАТИЯ

Механическая стабильность

Рисунок 1

ОРИЕНТАЦИЯ НАГРУЗКИ ВЫШЕЛЕЖАЩИХ СЛОЕВ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИНАХ.

Механическая стабильность

Рисунок 2

При бурении вертикальных скважин, вертикальные нагрузки – параллельны стволу. Давление раствора противостоит только нагрузкам, которые имеют только компоненты перпендикулярные поверхности ствола. В вертикальных скважинах горизонтальные нагрузки находятся в диапазоне 0.75 psi/ft. Нагрузки, превышающие эти значения (1.0 psi) мы не рассматриваем.

В горизонтальных скважинах, нагрузки вышележащих пластов – перпендикулярны стволу и должны быть поддержаны давлением раствора. При увеличении наклона ствола, компонента этой нагрузки, действующая на ствол, – возрастает. Так, из – за того, что Вы могли бурить вертикальную скважину на каком – то участке с раствором 9 ppg и не имели при этом проблем со стабильностью, вовсе не следует, что Вы сможете бурить скважину с наклоном в 60 град. с тем же самым весом раствора, равным 9 ppg! Другими словами, может понадобиться более тяжелый раствор для сдерживания формаций в отклоняемых скважинах, чем для вертикальных. Ниже приводится иллюстрация нагрузок, действующих на поперечное сечение ствола скважины.

Настораживающие признаки

  •  Большие куски пробуренной породы, низкая прочность сланца.
  •  В ствол скважины поступает много породы после подъема колонны.
  •  Сопротивление движению колонны стенками ствола при спускоподъемных операциях. При прекращении прокачки, из – за обвалов стенок ствола скважины – резкое увеличение величины затяжки.
  •  Увеличение давления на выходе насосов из – за закупорки ствола скважины обвалами стенок.
  •  Плохая “передача” веса на долото, приводящая к уменьшению скорости проходки.

Идентификация прихвата.

  • Потеря циркуляции
  •  Прихват происходит при выполнении любой операции в открытой скважине

Превентивные меры.

1. Планирование :

Внимание : Увеличение веса бурового раствора повышает риск потери циркуляции из-за превышения фракционного градиента. Существуют участки с мягким сланцем, где отклоняемые скважины бурить нельзя. Вес бурового раствора, необходимый для устойчивости открытого ствола, превышает фракционный градиент формации

а) Тщательно изучите параметры механической стабильности для определения диапазона “безопасного” веса бурового раствора.

b) Верхний привод позволяет осуществлять циркуляцию и уширение ствола при спускоподъемных операциях. Его применение может оказаться единственно возможным способом достать колонну без прихвата, когда затрубное пространство оказывается закупореным обвалами стенок ствола.

с) Сводите к минимуму время нахождения участков ствола в открытом состоянии. Избегайте проведения операций, приводящих к увеличению времени открытого состояния скважины.

d) Сводите к минимуму длину открытых участков ствола

е) Не планируйте скважин с большими отклонениями. Старайтесь проникнуть в продуктивный слой без бурения участков с большим наклоном.

2. Мероприятия на буровой.

а) Постоянно следите за осколками пробуреной породы. Не пропустите момента появления больших, мягких кусков сланца.

b) Постепенно увеличивайте вес бурового раствора (с приращением 0.3 ppg) для сдерживания формации и непрерывно при этом следите за улучшением затяжки. Но, будьте осторожны : Такого рода формации не прочные и увеличение давления может привести к прорыву формации и потере циркуляции.

с) Выполняйте процедуры очистки ствола.

d) Сводите к минимуму время нахождения скважины в открытом состоянии. Осыпание стенок ствола может привести к невозможности промывки скважины.

е) Не исключайте возможности проявления химической активности формации. Пробуйте применять методы по устранению химической нестабильности и следите за результатами.

НАГРУЗКИ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ПОПЕРЕЧНОЕ СЕЧЕНИЕ СТВОЛА ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ

Механическая стабильность

Механическая стабильность

Рисунок 3

0

Добавить комментарий

Войти с помощью: