Вскрытие объектов с аномально высоким пластовым давлением

16.11.2020

Перед вскрытием пласта с аномально высоким давлением скважину во избежание газо-, нефте- и водопроявлений заполняют утяжеленной промывочной жидкостью, плотность которой должна быть такой, чтобы выполнялось условие (1.41).

Чем выше коэффициент аномальности пластового давления, тем, как правило, меньше разность между индексом давления поглощения и коэффициентом аномальности. Нередко поэтому статическое давление столба промывочной жидкости оказывается близким к давлению поглощения (т. е. гидроразрыва или раскрытия естественных трещин) продуктивного пласта. Во время бурения и особенно при спуске бурильного инструмента в скважину при подобной ситуации промывочная жидкость под воздействием возникающего высокого гидродинамического давления может проникать по трещинам и другим крупным каналам в продуктивный пласт и серьезно загрязнять его.

Чем меньше плотность пластовой жидкости и больше мощность продуктивного пласта, тем больше разность между коэффициентами аномальности в кровле и близ подошвы его. При большой мощности пласта из-за этого во время бурения на нижнюю часть его действует весьма большое избыточное давление

где ргд — гидродинамическое давление при промывке или спуске колонны труб.

Поэтому задача предотвращения загрязнения продуктивных объектов с аномально высоким пластовым давлением является не менее важной, чем при вскрытии пластов с низкими коэффициентами аномальности.

Основной путь решения задачи — это поддержание в период разбуривания пласта минимального положительного дифференциального давления.

В период разбуривания продуктивного пласта в промывочную жидкость всегда поступает пластовая жидкость. Основные пути проникновения пластовой жидкости (газа) в скважину в этот период таковы:

а) вместе с обломками выбуриваемой породы, поры которой она насыщает;

б) в результате диффузии;

в) вследствие гравитационного замещения легкой пластовой жидкости в крупных полостях, вскрытых скважиной, более тяжелой промывочной жидкостью;

г) в результате притока из пласта в тех случаях, когда давление в скважине оказывается ниже пластового (например, при быстром подъеме бурильной колонны, при подъеме долота с возникшим возле него сальником, под влиянием снижения порового давления в тиксотропной промывочной жидкости при длительном отсутствии циркуляции).

Более легкая пластовая жидкость (прежде всего, газ) стремится перемещаться в более тяжелой промывочной жидкости вверх. Если устье скважины открыто, то по мере подъема по ее стволу из пластовой жидкости выделяются пузырьки растворенного газа и объем пузырьков постепенно увеличивается. Когда же расстояние до открытого устья становится небольшим (несколько сот метров), расширение пузырьков газа происходит очень интенсивно.

Если содержание пластового газа в промывочной жидкости мало, выделение свободных пузырьков и расширение их по мере приближения к устью не представляет опасности до тех пор, пока снижение забойного давления, обусловленное уменьшением плотности промывочной жидкости, весьма незначительно и пока с помощью имеющихся на буровой средств дегазации удается полностью удалять газ и восстанавливать исходную плотность промывочной жидкости перед новым циклом циркуляции. Газирование промывочной жидкости, однако, становится опасным, если вызванные этим уменьшение плотности циркулирующей промывочной жидкости и снижение забойного давления значительны, так как может начаться (или интенсифицироваться) приток из пласта. Одним из признаков возникновения такой опасной ситуации является увеличение уровня жидкости в приемных емкостях насосов при промывке вследствие недостаточно полной дегазации ее.

Нередко в скважинах против продуктивного пласта в период отсутствия промывки образуются пачки газа. Если восстановить промывку, пачка газа будет перемещаться вверх и увеличиваться в объеме. При приближении к устью она в результате интенсивного расширения вытолкнет из скважины расположенную выше порцию промывочной жидкости; при этом забойное давление скачкообразно понизится. Такое явление называют выбросом. Резкое снижение забойного давления при выбросе часто приводит к интенсивному притоку из пласта и фонтанированию, если не приняты меры к герметизации устья и созданию достаточного противодавления на пласт. Поэтому восстанавливать промывку в случае газирования промывочной жидкости следует только при герметизированном устье скважины.

Большую опасность представляет поступление в промывочную жидкость значительного количества газированной нефти, так как забойное давление при этом уменьшается не только в результате расширения пузырьков газа по мере приближения к устью скважины, но также вследствие того, что плотность нефти всегда меньше плотности промывочной жидкости.

Если устье скважины закрыто, то при продвижении газированной пачки вверх по стволу возможно лишь весьма ограниченное расширение пузырьков газа по мере того, как в результате водоотдачи в окружающие породы будет уменьшаться объем промывочной жидкости. Ho это означает, что в пузырьках газа сохраняется давление, близкое к пластовому. Чем выше поднимается газированная пачка, тем большим становится избыточное давление на закрытом устье и, следовательно, тем больше давление, передаваемое промывочной жидкостью на стенки скважины, тем больше опасность разрыва пород и поглощения. Снижение же уровня жидкости при поглощении ведет к уменьшению противодавления на газоносный пласт и интенсификации притока из него.

При быстром открытии автоматического предохранительного клапана, как и в случае истечения жидкости через штуцера наземного герметизирующего оборудования при значительном избыточном давлении на устье, в системе возникают колебания давления (волновой процесс), что отрицательно сказывается на работе оборудования. Существенно уменьшить амплитуду колебаний можно, если в системе обвязки противовыбросового оборудования устья использовать штуцера с регулируемой величиной площади проходного канала, а после таких штуцеров установить специальные сепараторы повышенного по сравнению с атмосферным давления и достаточно большого объема. Это позволяет уменьшить перепад давлений, срабатываемый в штуцере, и осуществить первичную сепарацию газа из промывочной жидкости.

В последние годы все более широко применяется способ бурения, при котором поддерживается равновесие между пластовым давлением в разбуриваемом объекте и забойным давлением. Поддержание практически нулевого дифференциального давления позволяет существенно повышать скорость бурения и сводить к минимуму загрязнение продуктивного пласта. В этом случае, однако, в период разбуривания продуктивного пласта, особенно с высоким коэффициентом аномальности, в скважине близ устья из промывочной жидкости может выделяться газ. Следовательно, устье скважины должно быть постоянно герметизировано, а в кольцевом пространстве при бурении может возникать избыточное давление. Условие равновесия давлений

где ру.к — избыточное давление у устья в кольцевом пространстве.

Если обеспечить хорошую непрерывную дегазацию промывочной жидкости и не допускать существенной концентрации газа и нефти в ней, можно добиться, чтобы избыточное давление на протяжении большей части времени работы долота на забое практически отсутствовало, ру.к=0. Для этого необходимо на время каждого рейса скважину заполнять промывочной жидкостью, плотность которой рассчитана с учетом реологических свойств ее, скорости и режима течения в кольцевом пространстве в соответствии с условием (2.7), и тщательно контролировать как свойства жидкости, так и режим промывки. Перед окончанием рейса на период спуско-подъемных операций и других работ, при которых скважину не промывают, ее заполняют более тяжелой промывочной жидкостью, плотность которой выбирают с соблюдением условия (1.41). Эту жидкость хранят в резервных емкостях, обвязанных с буровыми насосами. При восстановлении промывки для очередного рейса утяжеленную жидкость вытесняют из скважины в резервные емкости и снова заменяют более легкой. Чтобы свести потери каждой из жидкостей в результате их перемешивания к минимуму и обеспечить соблюдение равновесия давлений при бурении, целесообразно для контроля плотности выходящей из скважины жидкости использовать автоматический плотномер.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна