Файл: Каримов, Н. Х. Особенности крепления скважин в соленосных отложениях.pdf

видации аварии. Смя­ тие. 1,3 г/см3

25

24

веден расчет размера каверн в скв. 38 Остансук на основании записи термограммы по температурным аномалиям и теплоте гидратации цемента. Для интервала 2440—2465 м получен мак­ симальный диаметр каверны, равный 1 м против максимальной точки термограммы.

Таким же расчетом получен максимальный диаметр каверны второго интервала (2540—2586 м), равный 0,7 м.

Для проверки правильности расчетов была взята каверна против глин (2810—2833 м) как эталонная. После решения со­ ответствующих уравнений диаметр каверны почти совпал с по­ казаниями кавернометрии.

В среднем диаметры каверн, рассчитанные на основе темпе­ ратурных аномалий, больше диаметров, данных каверномером, для первой каверны на 0,35 м, для второй — на 0,25 м; для треть­ ей — на 0,035 м. Это позволяет сделать вывод о том, что по теп­ лоте гидратации цемента можно определять размеры каверн и интервалы поглощения цементных растворов.

Размеры каверн также можно определять по количеству вы­ деленного тепла в процессе гидратации цемента. Для этого по ди­ аграмме ОЦК рассчитывается площадь, расположенная между линией геотермии и кривой изменения температуры за счет теп­ ловыделения при твердении цемента.

Как показали теоретические расчеты Л. Г. Берга, тепловой эффект реакции пропорционален произведению площади пика на коэффициент теплопередачи. На величину пика, главным обра­ зом, влияет коэффициент теплопроводности образца. Однако из­ мерение площадей на различных термограммах значительно ос­ ложняется, так как трудно точно воспроизвести условия теплопе­ редачи для каверн, расположенных в различных отложениях. Поэтому в рассмотрении термограмм ограничимся определени­ ем относительных теплот гидратации цемента двух различных каверн, сопоставлением площадей двух пиков на одной и той же термограмме.

Чем больше разность температур, при которых протекает реак­ ция гидратации цемента, тем больше разница между отношени­ ями площадей на термограмме и отношениями соответствующих теплот реакции.

Каверна, расположенная на глубине 2755—2860 м в глини­ стых отложениях, характеризуется на основе расчетов относительно постоянным объемом. Тепловыделение и количество цемента в этой каверне можно взять за эталонное. На основе простейших расчетов получен объем и количество цемента, за­ полняющего каверну. Далее, путем простейшего пересчета, най­ дены средние диаметры каверн: в первом интервале диаметр ка­ верн равен 1,32 м, во втором — 1,05 м.

Размеры каверн, полученные расчетным путем, и по данным кавернометрии, а также объемы каверн схематично представлены на рис. 1.

26

%

Как видно из рис. 1, фактические размеры каверн получаются гораздо большими, чем по замеру каверномером.

Каверны создают благоприятные условия для смешения це-

Рис. 1. Размеры каверн в скв. 38-П Остансук по данным кавернограммы и расчета по температурным аномалиям:

ментного и промывочного растворов, что может вызвать загустевание цементного раствора и повышение давления при прокачи­ вании, которое приводит к недоподъему цементного раствора за колонной, гидравлическому разрыву пластов, порыву обсадных

27

колонн, авариям или ненадежному цементированию колонн, и усложняет физико-химические условия структурообразования це­ ментного теста. Возможно растворение соли в жидкой фазе це­ ментного теста с образованием оторочки рассола и жидкой фазы цементного теста. Диссоциация вызывает неравномерное тверде­ ние цементного камня и в связи с этим концентрацию местных напряжений, которые могут привести к его растрескиванию. При неполном замещении промывочной жидкости цементным раство­ ром в кавернах происходят пластические деформации соли и на­ рушается целостность обсадных труб в этих зонах.

Для предупреждения кавернообразовапия в солях различны­ ми авторами как основной мерой предлагаются различные ви­ ды промывочной жидкости: глинистые растворы, приготовленные на насыщенном растворе хлористого натрия и обработанные раз­ личными химическими реагентами; нефтеэмульсионные глини­ стые растворы; известково-битумные растворы; высококальцие­ вые эмульсии; эвтонические рассолы; бурение солей с очисткой забоя воздухом.

Однако, как указывает Д. Е. Злотник [22], из-за разнообразия геологических условий невозможно создать универсальный со­ лестойкий реагент и разработать рецептуры на его основе. Поэто­ му вопрос предотвращения кавернообразования при бурении мощных пластов с различными солями, особенно магния и каль­ ция, полностью еще не решен.

На Украине [25] для борьбы с кавернообразованием в соле­ носных отложениях устанавливают цементные мосты для запол­ нения пустот цементом с последующим разбуриванием. Однако этот метод не всегда эффективен. Наиболее эффективным меро­ приятием является повышение скоростей бурения.

СУЖЕНИЕ

Одним из видов тяжелого осложнения при бурении в соленосных отложениях является сужение ствола скважины. Авторы работ [2, 11, 17, 27, 37, 40, 43] сужение ствола скважины объясняют пластическим течением солей.

Н. И. Титков [40] приводит данные лабораторных исследова­ ний, сделанных во ВНИИБТ, подтверждающие пластическое те­ чение солей под действием давления. Так, каменная соль при давлении 150—275 кгс/см2 из хрупкого состояния переходит в пластическое, с повышением температуры это давление умень­ шается.

Величина и скорость пластической деформации соли также зависят от времени действия давления и температуры. Для солей различного химического состава требуемое давление для созда­ ния пластической деформации соли различно.

В работе Б. В. Байдюка и Р. С. Яремейчук [2] приводятся исследования и аналитические расчеты, доказывающие зависи­

28