Файл: Выпускная квалификационная работа на тему " Технология бурения эксплуатационной скважины глубиной 4800 метров в условиях поглощения бурового раствора на месторождении Южный Небитдаг (Республика Туркменистан) " Выпускную квалификационную.docx

4.2. Методы исследования поглощающих зон в скважинах

Существующие методы исследования в скважинах можно раз­делить на прямые и косвенные, которые в свою очередь могут быть подразделены следующим образом.

4. 
   Наблюдения, проводимые в процессе бурения:
   

1) механический каротаж (наблюдения за механической ско­ростью бурения); 2) наблюдения за наличием и интенсивностью ухода жидкости в процессе бурения; 3) наблюдения за уровнем жидкости в скважине в процессе бурения (динамическом уровне); 4) наблюдения за уровнем жидкости в скважине при отсутствии циркуляции (статическом уровне); 5) наблюдения за состоянием керна; 6) наблюдения за выбуренной породой.

5. 
   Специальные исследования в скважинах:
   

I) геофизические; 2) гидродинамические: а) исследования поглощающих зон методом кратковременных установившихся закачек; б) исследование скважины при неустановившемся ре­жиме фильтрации; в) комбинированные; 3) комбинированные (расходометрия).

Исследования скважин при неустановившемся режиме филь­трации включают:

а) прослеживание падения уровня жидкости в скважине;

б) исследование скважин испытателями пластов.

Наиболее простыми и доступными являются наблюдения,

проводимые в процессе бурения.

Все приведенные выше исследования дают информацию раз­личной детальности и надежности. Различна и сложность их вы­полнения, ряд наблюдений элементарно просто доступен, не требует особой квалификации, но дает ограниченную информа­цию. Это не значит, что такими исследованиями можно пренебречь, так как они редко позволяют существенно дополнить результаты сложных трудоемких исследований, сократить время их выполнения, сэкономить материалы. Кроме того, наблюдения, проводимые регулярно, в обязательном порядке, дисципли­нируют буровой персонал, прививают ему чувство ответственно­сти и сопричастности к исследовательской работе, выполняемой в бурении.

механический каротаж. Наблюдения за механической ско­ростью бурения позволяют судить об изменении физических свойств разбуриваемой породы, а также дают возможность при определенных условиях судить о размерах трещин поглощаю­щего пласта. Наиболее полные данные будут получены при го­ризонтальном расположении трещин. В совокупности с керном результаты механического каротажа резко повышают достовер­ность выводов.

---

Механическая скорость бурения является сложной функцией параметров режима бурения, типа породоразрушающего инстру­мента и свойств (буримости) породы. Обычно в районе работ поглощающие интервалы приурочены к определенным породам с известной буримостью.

Изменение механической скорости бурения будет свидетель­ствовать об изменении свойств породы и в первую очередь по­явлении трещиноватости. Механическим каротажем можно ориентировочно оценить максимальное раскрытие каналов пу­тем сопоставления механической скорости бурения до вскрытия зоны поглощения с механической скоростью в процессе ее разбуривания. Приращение механической скорости в процентном выражении служит критерием оценки раскрытия поглощающих каналов.

Бурение в зонах поглощения с раскрытием каналов ухода промывочной жидкости более 20 мм сопровождается «прова­лами» бурового инструмента, что особенно интересно, так как прямо свидетельствует о наличии тяжелых для изоляции тре­щин. При колонковом бурении в зонах, выделенных механи­ческим каротажем, дополнительно просматривают и анализи­руют керн.

Таким образом, механическим каротажем можно не только предварительно выделить зону поглощения, но и ориентировочно оценить раскрытие каналов ухода. Последние требуют большого объема предварительных исследований в районе работ и соот­ветствующей подготовки бурового персонала.

Наблюдения за наличием и интенсивностью ухода жидкости в процессе бурения производят по уровню жидкости в прием­ных емкостях. Для этого емкости должны быть оборудованы рейками с делениями.

Наблюдения на скважинах за интенсивностью расхода про­мывочной жидкости при бурении поглощающих горизонтов до­казали, что расход жидкости в процессе бурения не остается постоянным. По мере углубления в поглощающий горизонт рас­ход растет до тех пор, пока проницаемый интервал не будет вскрыт полностью. Через некоторое время при продолжении бурения устанавливается примерно постоянный расход жидко­сти. Вскрытие следующей зоны поглощения вызывает новое увеличение интенсивности расхода жидкости

По диаграмме глубина—расход промывочной жидкости мо­жно довольно точно зафиксировать глубину начала поглоще­ния и характер его проявления в процессе бурения. Этот метод дает неплохие результаты при частичных поглощениях, пере­ходящих в полные; Однако при незначительной интенсивности поглощение можно пропустить.

---

Необходимо учитывать естественную убыль промывочной жидкости в приемной емкости вследствие углубления скважины и естественных потерь при выполнении спуско-подъемных опе­раций.

При наличии в скважине ранее изолированных поглощаю­щих интервалов этими наблюдениями нельзя надежно устано­вить вскрытие новой поглощающей зоны. В сочетании с другими методами удается интерпретировать и такие случаи.

Периодичность наблюдений будет зависеть от подачи насоса и вместимости приемных емкостей. При отсутствии поглощения можно считать приемлемой частоту, которая определится вре­менем опорожнения приемных емкостей при принятой подаче насоса. Так, при объеме жидкости в приемных емкостях 15 м³ и подаче насоса в процессе бурения 100 л/мин частота составит около 40 мин. При возникновении поглощения частоту наблюдений следует увеличить в 3—10 раз в зависимости от интенсивности ухода. Столь частые наблюдения трудоемки для буровой бригады, поэтому применяют различные устройства, регистрирующие уровень жидкости в приемных емкостях.

Наблюдения за уровнем жидкости в скважине в процессе бу­рения (циркуляции) производят для оценки интенсивности пол­ного поглощения. Ранее говорили о том, что деление на полные и катастрофические поглощения условны. Полные поглощения с различными динамическими уровнями при одинаковой мощ­ности проницаемой зоны и равной подачей насоса неравно­ценны по сложности предстоящих работ. Даже не зная мощно­сти поглощающей зоны, по одному динамическому уровню можно ориентировочно оценить поглощение. Динамический уро­вень определяется при выключенном станке с помощью хло­пушки или электрического уровнемера. Более надежные резуль­таты дает электроуровнемер. Если по каким-либо причинам

Желательно, если позволяют условия, провести дополнитель­ные наблюдения за динамическим уровнем при измененной по­даче насоса. Полученные результаты обязательно заносят в бу­ровой журнал.

Наблюдения за уровнем жидкости в скважине при отсутствии циркуляции производят, главным образом, для определения статического уровня вскрытого поглощающего горизонта, кото­рый вследствие незначительной интенсивности пропущен и не проявляет себя существенно в процессе бурения. Уровень из­меряют хлопушкой или электроуровнемером после подъема и перед спуском бурового инструмента. Если уровень жидкости

---

, замеренный перед спуском инструмента, меняется по сравнению с предыдущим измерением, то это свидетельствует о наличии в скважине проницаемого горизонта.

В случае, когда скважиной вскрыт проявивший себя погло­щающий горизонт, такие измерения выполняют для определения его статического уровня. Изменение величины ранее постоян­ною уровня жидкости в скважине свидетельствует о вскрытии еще одного проницаемого пласта. В таком случае о статическом уровне жидкости в скважине можно говорить лишь условно, так как на самом деле измеряемый уровень является динамическим, совокупным для двух проницаемых горизонтов. Его величина обусловлена соотношением пластовых давлений вскрытых по­глощающих горизонтов и их проницаемостью.

Наблюдения за состоянием керна позволяют с одной стороны определить трещиноватые интервалы в скважине и тем самым в совокупности с другими наблюдениями уточнить местоположе­ние поглощающей зоны, с другой — оценить характер трещино­ватости, а в ряде случаев н раскрытие трещин* Здесь особый ин­терес представляет возможность определения пространственного залегания трещин, что наряду с раскрытием чрезвычайно важно для правильного выбора реологических параметров тампонажных растворов.

Состояние керна следует научать сразу же после его извлече­ния, так как некоторые породы на поверхности быстро разла­гаются.

Наблюдения за выбуренной породой используют для оценки размеров каналов поглощения. Считается, что уход твердых ча­стиц, содержащихся в промывочной жидкости, возможен в том случае, когда размеры каналов поглощающего пласта превы­шают размеры этих частиц. Если известны размеры частиц вы­буренной породы, в которой встречаются проницаемые интер­валы, то изменение при частичном поглощении содержания в промывочной жидкости частиц соответствующего размера

(при той же механической скорости бурения) дает основание для оценки среднего раскрытия трещин» То же можно сказать и о полном поглощении.

Если при бурении с полным уходом промывочной жидкости выбуренная порода не накапливается в скважине, то это свидетельствует о том, что вся она выно­сится в каналы поглощения.

В практике бурения нефтяных и газовых скважин имеется отработанная методика оценки раскрытия каналов в пласте по фракционному составу выбуренной породы. Для этого в сква­жинах, где ожидается поглощение промывочной жидкости, от­бирают пробы выбуренной породы. Пробы отбирают в желобах перед вскрытием зоны поглощения, в процессе бурения в поглощающих горизонтах и после проведения изоляцион­ных работ.

---

Рис. 4.1. График распределения фракции
Отобранные пробы промывают водой до осветления и сушат до сыпучего состояния. Навески пробы просеивают через набор сит, результаты ситового анализа сводят в таблицу. На основа­нии данных таблицы строят график распределения фракций по массе (рис. 1) и суммарную (интегральную) кривую (рис. 4.2). График распределения (рис. 4.1) показывает массовые вы­ходы каждого размера крупности в данной пробе. Его строят в виде гистограмм (столбиковых диаграмм). На оси абсцисс откладывают размеры фракций, а на оси ординат — выход фрак­ций в процентах. При этом основания прямоугольников по оси абсцисс для всех размеров принимают одинаковыми.

Суммарные кривые (рис. 4.2) строят в полулогарифмиче­ских координатах: на оси абсцисс откладывают логарифмы диа­метров фракций, на оси ординат — суммарный выход фракций в процентах.


Рис. 4. 2. Суммарная кривая размеров фракций по массе:

/ — пробы, отобранные до поглощения;

// — пробы, отобранные после поглощения

Графики, построенные по результатам ситового анализа вы­буренной породы, которая отобрана до вскрытия поглощающего пласта и при бурении в интервале зоны поглощения или ниже нее, сопоставляют между собой. По характеру гистограммы и интегральной кривой определяют изменение фракционного со­става выбуренной породы после вскрытия поглощающего гори­зонта, когда часть жидкости с забоя поднимается на поверх­ность, а другая часть со взвешенными частицами выбуренной породы поступает в каналы поглощающего пласта.

Сопоставление гистограмм распределения фракций выбурен­ной породы до и после вскрытия зоны поглощения позволяет выявить характерные изменения фракционного состава. В ка­честве критерия используют средний размер крупных фракций, уносимых в трещины, по которому и судят о величине раскры­тия. Указанные изменения должны быть значительными как по абсолютной величине, так и по относительному содержанию дан­ной фракции. Обычно имеет место значительное уменьшение от­носительного содержания крупных фракций в условиях погло­щения.

---