1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Если плотность бурового раствора очень велика, то в некоторых породах с низким поровым давлением вокруг скважины начинают возникать трещины. При этом буровой раствор затекает в трещины и его циркуляция на рушается. В зонах с прекратившейся циркуляцией необходимы обсщка и цементирование. Суть рассмотренных вопросов поясняется на примере самой глубокой скважины, пробуренной в шт. Калифорния (фиг. 2. 1). На графике приведены условия, имевшие место во время бурения скважины. Левая кривая характеризует изменения по глубине пластового давле.
ння, выраженного в эквивалентных плотностях бурового раствора Фактическая плотность использованного бурового раствора представлена средней кривой. Кривая плотности раствора всегда выше кривой пластового давления на той же глубине. В противном случае скважина может выйти из-под контроля и начнется выброс, На фигуре также представлена кривая давления, вызывающего гидроразрыв т,а ф и г.
2.1. Изменение давлении е самой глубокой в КалиФорнии скважине 11). 1 — давление, вызывающее гидрорвзрыв в породвк фсрмании; 2 — плотность использованного бурового раствора, 3 — плвстовое давление. з $ Ь й г,л до Лтдт Фдвав д М'аде 99 Гпввв 2 Сухие геотврмвпьные месторогвлвння 9Т в породах формации. Если на какой-то глубине напор бурового раствора превысит величину давления гидроразрыва, то произойдет образование трещин и циркуляция нарушится.
В рассматриваемой скважине были установлены колонны обсадных труб и проведено цемеятирование. Первоначально предполагалось, что скважина будет глубиной 3,66- 4,27 км. При глубине 3,66 км была произведена обсадка трубами диаметром 244 мм, что было связано с нестабильными условиями в скважине, при которых бурильные трубы почти заклинились. После обсадки трубами с таким диаметром бурение было продолжено на большую глубину. На глубине 5, 18 км вес бурового раствора, необходимый для предотвращения выброса из скважины, стал столь большим, что в скважине прекратилась циркуляция и произошел прихват бурильной трубы.
Указанные трудности были разрешены путем обсадки скважины трубами диаметром 178 мм, после чего бурение было продолжено. До глубины 6,6 км скважина бурилась без обсадки. Затем скважина была обсажена колонной труб диаметром 114 мм. В конце концов обсадка настолько уменьшила диаметр скважины, что бурение на ббльшую глубину стало невозможным. 'Еще одной проблемой, возникающей при таких мощных давлениях, является смятие обсадной колонны в отсутствие бурового раствора Из фиг.
2.1 видно, что давление на полной глубине эквивалентно напору 6,6 км бурового раствора плотностью 2,21 кг/л или равно примерно 142 МПа. Если при диаметре труб 114 мм скважина не будет заполнена раствором, на трубы снаружи будет действовать давление 137 МПа, достаточное для смятия всех известных обсадных труб такого диаметра Лишь при меньших внутренних диаметрах обсадных труб смятия можно избежать. Высокие температуры на больших глубинах могут вызвать трудности при использовании буровых растворов и цементов и выполнении карота»а скважины.
На фиг. 2.2 показаго изменение температуры по глубине рассматриваемой скважины. Температуры пород обычно представляют градиентами температуры в градусах! [ельсия на 100 м глубины. На фвг. 2.2 градиент температуры на глубине 0 — 4,27 км составляет 2,4'С/100 м, а на глубине 4,27 — 6,6 км — 3,8'С/100 м глубины.
Если продлить графгк на глубины более 15 000 м, то можно ожидать достижения температур более 535'С. Естественно, что применение существующих бурильных растворов, цементов и инструмента для каротажа при таких температурах невозможно. Скважина Я 1 глубиной 8400 м, Исли 1жя. Оклахома). Эта скважина была пробурена фирмой "Эль-пазо нейчрел гэз" и расположена в нескольких километрах от самой глубокой скважины мира. Данные и,т й й г 4 и вв ви яа 2ае лве лат лте Теми,'ввмаггт вяве4 С Фиг.
2.2. Изменение тегвгервтуры по гпубине рщвжнны в Районе Бейиерсфнп- йв рвт. квпнфорння)1»1. т — рвссннтвннвп темпервтурщ 2 — немеренная температура по геологии, давлению и температуре для обеих скважин совпадают (фиг. 2.3). Кровли важнейших напластований указаны в левой части графика.
Поровые давления представлены левой кривой, следующие две кривые показывают пределы давлений, приводящих к образованию трещин гидроразрыва. Как и в случае фиг. 2.1, кривая изменения плотности Т эвн, ыыо 98 Глене 2 Лви Фиг. 2.4. Плотность бурового раствора в сквежине 1-1, пробуренной в Гпо вор-Хефнвр-Кеннеди-Грине (грефство Бвкхвм, ат. Оклахома) 11). Ф и г. аз. дввпение в скважине )е 1 в испи 1пифство уошито, шт. Окп вхо- мв) [11 1 — мннимзльноо дзвлонио, вызыввощео гидрорвзрыв; 2 — мексимвльноо дввлвние вызыввющво гидрорвзрые; 3 — расчетное пороеое деепвчие.
Недалеко от рассмотренной скважины в Гловер-Хефнер-Кеннеди- Грин ранее была пробурена скважина 1-1. На фиг. 2. 4 приведены дыные по весу бурового раствора, использованного в этой скважине. Величина порового давления проверена по кратковременным выбросам бурового раствора на глубине чуть ниже 6,4 км.
Градиенты температуры в этом районе не очень высоки. Тем не менее температура в скважине )4 1 в Бадене на глубине 9,14 км со- бурового раствора должна быть всегда несколько выше кривой поро- вого давления, но меньше давлений, приводящих к образованию трть щин гидроразрыва. Поэтому потребовались нос колонны обсадных труб, показанные на фиг.
2.3. На глубине 1,22 км была также уста- новлена колонна обсадных труб диаметром 406 мм. Ъ ч й М 'ь 15 г,с 45 Зкдодьнивооо оиовивва ллровооо ровлдотдо, ко)о 3 9 4 й М 5 Судив геотермвльные местороидонид 99 дв 45 бд лкли54звоввв виииеоои крровооо роазввро, кодо 100 Главе 2 ставила 260'С. Скважина была пробурена фирмой чЛоун стар гэз продьюсинг". Фирма оказалась не в состоянии провести измерения по всему разрезу скважины ниже 9,14 км из-за высоких температур на этой глубине.
Скважииа Феликс-Бак .й 1 злубииой 5340 м, Па(байежж-Парис (шж. Пкиэивиа). Скважина пробурена фирмой "Доу кемикл". Глубокое бурение в этом районе имеет, помимо общих, еще ряд дополнительных трудностей, поскольку отложения здесь сравнительно молодые и с увеличением глубины становятся очень пластичными и ползучими. Разрыв породы связан именно с пластической или вязкой ее структурой, а не с хрупкостью, как в случае твердой породы.
Поровое давление становится здесь иногда столь же высоким, как и литостатическое давление, которое создается весом всех покрывающих отложений и весом содержащихся в этих отложениях флюидов. Например, вблизи поверхности плотность отложений составляет 2 г(смз, а на глубине 6,1 км возрастает до 2,6 г/см', При таких условиях литостатическое давление на глубине 5,34 км равно ° 119 МПа Поровое давление эквивалентно весу столба бурового раствора с плотностью 2,22 кг/л (фиг.
2. 5). Таким образом, поровое давление на глубине 5,34 км составляет 116 МПа и лишь на 3 МПа меньше литостатического давления на той же глубине, А давление, приводящее к образованию трещин на этой глубине, равно 119 МПа, т. е. равно литостатическому давлению. Основная проблема, которую необходимо решать при таких давлениях, уже рассмотрена выше и заклочается и обеспечении такой плотности бурового раствора, которая была бы лишь немного большей порового давления, эквивалентного плотности бурового раствора 2,22 кг/л, чтобы исключить возможность выброса из скважины. Однако в тех случаях, когда насосы для бурового раствора включаются во время бурения, давление циркулирующей жидкости на забое скважины может стать существенно большим, чем давление гидроразрыва.
В этом случае могут образоваться трещины, нарушится циркуляция и произойдет выброс. Чтобы исключить такую ситуацию, требуется несколько колонн обсадных труб (фиг. 2.5). Например, плотность столба бурового раствора на глубине 5,07 км составляет 2,19 игал. А давление в порах при диаметре обсадной трубы 244 мм эквивалентно плотности 2,26 кг(л. Поэтому, когда буровой раствор с плотностью 2,22 кг/л циркулирует вверх по обсадной трубе диаметром 244 мм, давление, $ $ Ь Ъ 3 ш и г. 2а. изменение давлении по глубине оиаажины в южной луизиане(11.
1 — рвгнотрируемап плотность бурового раствора; 2- лввпеиие, еыэывввь шее гивроразрыв; 3 — расчетное вороное Лавпвниа 102 Главе Я Сухие геотермвльиые месторождение 10З создаваемое этим раствором, близко к давлению гидроразрыва на этой глубине. Если обсццная труба диаметром 244 мм не была бы установлена и зацементирована, то где-то на глубине этой обсадки образовались бы трещины и произошло нарушение циркуляции. По той же самой причине необходима установка колонн обсадных труб на ббльшие глубины. Бурение на глубины более 5,5-6,1 км в рассматриваемом районе обычными методами становится невозможным. Паровое давление и литостатическое давление становятся одинаковыми; Особое внимание при этом следует уделять плотности бурового раствора. Во многих случаях плотность бурового раствора становится настолько критической, что при остановке насосов возникает опасность выброса, а при включении насосов и использовании того же раствора происходит нарушение циркуляции.
Температуры в исследуемом районе достаточно высоки, но поскольку бурение на глубины порядка 9 км здесь не проводилось, то очень высокие температуры пока не зарегистрированы. Тем не менее давления и температуры здесь таковы, что породы становятся очень пластичными, и если в скважине или в обсадной трубе отсутствует буровой раствор, то породы стремятся заполнить незакрепленную открытую часть ствола скважины или разорвать обсадку там, где она установлена. Снввэвина глубиной 6710 м, грв!5сжво Уэбб!шж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
