4.2.2. Химически активные формации

Некоторые породы с высоким содержанием глины впитывают воду и вспучиваются. Вспучивание изменяется от высокореактивных "гумбо" до сланцев, которые гидратированы очень слабо. При бурении с растворами на водяной основе, сланцы впитывают воду, которая вызывает их разбухание и ослабляет цементирующую основу. Куски сланца осыпаются или обрушиваются со стенок ствола. Гидратированный сланец склонен к накоплению вокруг колонны в достаточном количестве и, заполняя все затрубное пространство, вызывает ее прихват.

На рисунке ниже приводится иллюстрация проникновения воды в сланец, вызывающая его набухание и осыпание.

Настораживающие признаки

• Большие куски темной, вязкой глины (гидратированный сланец, "гумбо") выходят из скважины.

• Значительное увеличение затяжки после выполнения соединений (особенно в отсутствии циркуляции)

• КНБК облеплена гумбо (обнаруживается при подъеме)

• Из-за уменьшения диаметра ствола, поток ослабевает.

• Куски породы очень мягкие, растворимые в воде.

• При спускоподъемных операциях увеличивается сопротивление движению.

• Увеличивается давление на выходе насосов и пики пульсации давления.

• Увеличивается содержание твердой фазы в буровой жидкости.

• По мере вспучивании стенок ствола - увеличивается крутящий момент.

• В первое время после проникновения в такого рода формацию, проблем не возникает. Может пройти один день, прежде чем начнут развиваться процессы набухания и вспучивания.

• По мере уменьшения веса на долоте, скорость проходки уменьшается.

• Увеличивается вес бурового раствора из-за поступления в него утяжеляющих элементов из формации.

• Ситуация ухудшается со временем. Затяжка при спускоподъемных операциях становится больше чем при выполнении соединений.

• Трудность усугубляется уровнями ингибиторов в растворе. (Сообщите об этом инженеру по растворам).

Рис. 7.18 Набухший сланец осыпается в стволе и стремится зажать колонну.

Идентификация прихвата.

• Прекращение циркуляции.

• Прихват может произойти при выполнении любой операции в открытом стволе.

Превентивные действия.

1. Планирование:

а) Выбирайте соответствующую систему бурового раствора:

Для участков бурения с "гумбо" не существует универсальных решений. Обычно, если гумбо не находится под ненормально большим давлением, то в качестве бурового раствора должна применяться обычная чистая вода. При контакте воды с гумбо, буровой раствор изменяется так, как если бы в него был добавлен бентонит. Осыпание и вспучивание может быть сведено к минимуму применением ингибированных жидкостей. Для увеличения ингибирования, обычно применяются ингибирующие жидкости, перечень которых приводится ниже:

• Кальций - содержащие жидкости, такие как: известь, гипс или хлористый кальций.

• Жидкости на основе поташа.

• Жидкости на магнезиевой основе.

• Полимерные растворы.

• Растворы на основе масел.

Первый ингибированный раствор на водяной основе является кальцинированной жидкостью с высоким значением рН. Даже с содержанием 200ррт кальция в растворе он не обеспечивает сильного ингибирования набухания глины. Растворы на основе хлористого поташа часто применяют для уменьшения процессов набухания глины из-за их более высокой стабильности, чем систем на основе кальция. Глинистые формации не гидратируются в присутствии масла. Однако, подавляющее большинство растворов на масляной основе содержат некоторое количество воды . Если минерализация этой воды сбалансирована с минерализацией воды формации, то проблем со смачиванием этой формации возникать не должно.

b) Планируйте применение достаточного количества ингибиторов, таких как кальций для систем на кальциевой основе или поташа для систем на основе KCl. Эти ингибиторы могут быть довольно - таки дорогими и хранение их на буровой в достаточных количествах не совсем удобно. Изучите экономическую целесообразность и влияние на окружающую среду возможность применения буровых растворов на масляной основе, т.к. это обеспечит большие возможности по контролю реактивных формаций.

c) Верхний привод на буровой позволит поддерживать циркуляцию и раззенковывать ствол скважины во время спускоподъемных операций. Это поможет уменьшить последствия вспучивания стенок ствола и улучшит очистку затрубного пространства.

d) Сводите к минимуму время нахождения в открытом состоянии участков скважины. Старайтесь избегать таких операций, как отбор керна, проведение каких - либо измерений в скважине и т.п.

e) Старайтесь сделать так, чтобы открытые участки в стволе скважины были как можно короче. Избегайте попыток удаления колонны, т.к. это приведет к возникновению длинных участков открытого ствола.