Анализ причин поглощения бурового раствора

Поглощения бурового раствора являются основным видом осложнений при бурении нефтяных и газовых скважин. Поглощение бурового раствора препятствует выносу из скважины разбуренной горной породы, способствует возникновению обвалов стенок скважины и прихватов бурильного инструмента, что может привести к авариям и необходимости ликвидации скважины. Поэтому необходимо своевременное проведение мероприятий по предупреждению поглощений на основе их прогнозирования по промысловым данным с ранее пробуренных скважин. Методы прогнозирования поглощений буровых растворов, предлагаемые в данной статье, полностью применимы к остальным видам осложнений при строительстве скважин. Существуют различные причины возникновения поглощений, которые относятся к двум группам [1]:

• -    геологические факторы (тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания, пористость и проницаемость, недостаточность сопротивления пород гидравлическому разрыву, величина пластового давления, характеристика пластовой жидкости и т.п.);

• -    технологические факторы (объем и технологические параметры подаваемого в скважину бурового раствора, способ и режим бурения, скорость проведения спуско-подъемных операций и т.п.).

Геологические факторы характеризуют априорное состояние горных пород, технологические - т.н. «шумы», изменения, вносимые вмешательством человека. Учет геологических факторов является первостепенным и необходимым условием эффективного и оперативного прогнозирования поглощений при бурении новых скважин. Геологические факторы во многом определяются пространственным расположением скважины; при определенных допущениях формирование горных пород на отдельных месторождениях можно считать протекающим в идентичных условиях. Для составления прогноза на основе вероятностных моделей или регрессионных уравнений необходимо знать градиенты давлений в скважине, характеристики бурового раствора и спуско-подъемных операций и множество других параметров, однако не всегда есть возможность оперативно получить эти данные. Поэтому актуальной является задача построения прогноза на основе минимума информации по ранее пробуренным скважинам. С этой целью для прогнозирования поглощений предлагается использование искусственных нейронных сетей, которые обладают способностью предсказания ситуаций с неизвестным видом связей между входными и выходными параметрами [4].

Основные причины поглощения бурового раствора. Поглощение промывочной жидкости объясняется, во-первых, превышением давления столба жидкости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта разность, тем интенсивнее поглощение) и, во-вторых, характером объекта поглощения [2].

Факторы, влияющие на возникновение поглощений бурового раствора, можно разделить на две группы [3].

• 1.    Геологические факторы — тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания, недостаточность сопротивления пород гидравлическому разрыву, пластовое давление и характеристика пластовой жидкости, а также наличие других сопутствующих осложнений (обвалы, нефтегазоводопроявления, перетоки пластовых вод и др.).

• 2.    Технологические факторы — количество и качество подаваемого в скважину бурового раствора, способ бурения, скорость проведения спуско-подъемных операций и др. К этой группе относятся такие факторы, как техническая оснащенность и организация процесса бурения.

Различают три категории интенсивности поглощений: малой интенсивности (до 10-15 м3/ч), средней интенсивности (до 40-60 м3/ч) и высокоинтенсивные (более 60 м3/ч).

Существует ряд способов, позволяющих определить момент возникновения поглощения, местоположение зоны, которая может соответствовать ранее пробуренным интервалам скважины, например, при возобновлении поглощений в ранее затампонированных зонах, при нарушении целостности скважин.

Известны способы определения местоположения зон поглощения при помощи пакеров. Исследования указанными методами проводятся силами буровой бригады с использованием бурового оборудования и специальных приспособлений. Применение указанных способов позволяет сократить время между возникновением поглощений и определением местоположения за счет исключения времени организации работ геофизической службы.

Однако часть способов снижают технико-экономические показатели бурения из-за простоев, вызванных выполнением операций по реализации способов. К этим операциям следует отнести подъем колонны бурильных труб, установку на них бурильной колонны специального приспособления пакера, а также выполнение исследований при дискретном спуске бурового снаряда, и на подъем снаряда по окончании исследований [5].

В большей степени указанный недостаток проявляется при бурении снарядами со съемными керноприемниками, когда подъем снаряда производится редко и необходимость подъема определяется только стойкостью породоразрушающего инструмента.

Согласно наиболее перспективному способу определения зоны поглощения в процессе бурения, включающему измерение расхода промывочного раствора на выходе скважины в процессе прямой промывки и соответствующей расходу интенсивности поглощения, дополнительно осуществляют обратную промывку скважины, в процессе которой изменяют расход нагнетаемого в скважину раствора до достижения интенсивности поглощения в процессе прямой промывки, измеряют соответствующий этому значению интенсивности расход раствора на выходе скважины и определяют расстояние от устья скважины до зоны поглощения .

Результаты исследования потерь давления на производственных скважинах отмечена их зависимость от расхода, близкая к линейной, зависимость от глубины также линейная.

Соотношение расхода на выходе из скважины с измеренным дополнительной операцией расходом жидкости на выходе из скважины при обратной промывке характеризует соотношение гидросопротивлений и протяженностей участков циркуляционной системы, разделенных зоной поглощения, поэтому предлагаемый способ может быть использован для уточнения местоположения эоны поглощения [2].

Очевидно, что необходимо знать о возможных осложнениях, которые могут возникнуть пи добыче нефти в случае поглощения бурового раствора, потому понимание причин – это задача высокой степени актуальности.