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

вышать на несколько порядков расчетную прочность обсадных колонн.

Здесь одной из причин смятия обсадных колонн является именно передача горного или пластового давления через каналы гидравлической связи (рис. 3, в) на вышележащие участки ство­ ла скважины.

В настоящее время следует отметить следующие возможные пути продвижения газа, других газожидкостных смесей и жид­ костей в затрубном пространстве.21

Рис. 3. Схемы возможных вариантов изменения противодавления в заколонном пространстве после цементирования скважины:

1. В результате невыполнения всего комплекса мероприятий по обеспечению качественного цементирования скважин могут образоваться каналы или языки промывочного раствора, которые, как считают, будут являться путями движения пластовой газо­ жидкостной смеси.

2. Рыхлая корка промывочного раствора (особенно утяжелен­ ного) также при известных условиях может являться каналом

40

движения газожидкостной смеси или других жидкостей, особенно газа.

3. При известных обстоятельствах газ (другие газожидкостные смеси) может проникать через цементный камень.

Указанные пути движения жидкости и газа в затрубном прост­ ранстве уже известны на практике и свободно могут быть путями передачи давления из нижележащих пластов, склонных к теку­ чести, в вышележащие каверны, полностью не заполненные це­ ментным раствором. В данном случае давление может переда­ ваться и через глинистый раствор, и через пластическую корку, не вытесненные в процессе цементирования колонн.

На рис. 3, в представлена схема возможной передачи горного давления нижележащих пород, склонных к текучести, на верхний участок колонны. Рассмотрим, какое давление будет передавать­ ся на верхний участок.

Вначале за счет контракции будет уменьшаться объем сис­ темы цемент — жидкость. При этом будут заполняться жидкостью каналы, образующиеся в контактной зоне цемент — глинистая корка из неразобщенных пластов. В верхней каверне давление будет /?2 л, затем за счет заполнения жидкостью из нижних пла-

ходится выше каверны. Когда наступит пластическое течение со­ ли в нижних кавернах, давление достигнет величины

Т„г — f ( г —Л).

В данном случае давление на колонну будет превышать рас­ четное давление на величину

лонита и гидрослюды и обладает высокой влажностью. Открытые верхние юрские отложения из-за поглощения не позволяли под-

41

пять плотность промывочной жидкости выше 1,45—1,5 г/см3. Для перекрытия поглощающих горизонтов была спущена 299-мм ко­ лонна. После спуска колонны в течение 2 мес предпринимались попытки пройти пласт пластичной глины с использованием раст­ вора плотностью 1,5—2,15 г/см3. Однако поведение пласта во всех случаях было одинаковым. Бурильный инструмент прихватывало, терялась циркуляция. При использовании раствора большей плотности скважина начинала поглощать. Было принято решение перейти на силикатный раствор, обладающий крепящими свойст­ вами. После подготовительных работ через 8 мес утяжеленный раствор в колонне заменили на воду.

По истечении трех дней при очередном спуске трехшарошеч­ ное долото встало на глубине 1473 м. Печать показала смятие, которое удалось выправить с помощью оправок. Второе смятие было встречено па глубине 1967 м и третье — на глубине 2010 м. При выправлении нижнего интервала колонну вторично смяло вверху (1473 м) и прихватило инструмент. Скважина была лик­ видирована по техническим причинам.

Конструкция спущенной колонны:

В качестве тампонажной смеси

лонной не определялась. Колонна не была рассчитана на смятие от горного давления. Смятие произошло в галогенной толще про­ тив интервалов соли чистой или с включением (до 30%) глин, ан­ гидритов, гипсов.

Как видно из табл. 1, смятие верхнего интервала отмечалось при коэффициенте запаса прочности больше единицы. В данном случае можно предположить, что давление смятия на глубине 1473 м было выше расчетного за счет передачи давления пластом пластической глины с глубины 2080—2107 м по каналам затрубного пространства, т. е. давление на трубы составило 303 кгс/см2, тогда и коэффициент запаса прочности равнялся: по Саркисову

В последнее время расчеты обсадных колонн на прочность в соленосных отложениях производят с учетом полной передачи вертикального горного давления. В этих случаях, когда происхо­ дит равномерное сужение ствола, а каналы в затрубном прост­ ранстве образованы выше зоны сужения, колонна, расположен­ ная по центру скважины, должна выдержать давление и быть устойчивой против смятия. Однако число нарушений обсадных колонн, спущенных для перекрытия солей, остается большим.

42

Одной из причин, вызывающих пластическую деформацию со­ лей, является снижение противодавления на стенки скважины в местах оставления бурового раствора из-за контракционных явле­ ний, происходящих при гидратации тампонажных смесей. Харак­ тер проявления текучести солей может быть различным в зависи­ мости от герметичности затрубного пространства.

1. При оставлении в кавернах глинистого раствора и хорошей герметизации выше- и нижележащих участков заколонного про­ странства, несмотря на то, что стенки скважины придут в состоя­ ние пластической деформации из-за контракции, смятия колонны не произойдет, так как через определенное время, когда становит­ ся КДСф VK или ст наступит равновесие за счет жестко­

сти системы цементное кольцо — обсадные трубы.

2. Когда каверны, сложенные породами, склонными к текуче­ сти (солями, глинами), неполностью заполнены цементным ра­ створом и вышележащий участок не загерметизирован из-за об­ разования каналов в затрубном пространстве, за счет контракции при гидратации тампонажных смесей величина противодавления па стенки скважины в рассматриваемом интервале падает до ве­ личины

» , = + Л „ .

В данном случае, если происходит равномерное нагружение колонны и она рассчитана на вертикальное горное давление, смя­ тия колонны не произойдет. Из-за создавшегося противодавления за счет столба жидкости и пластового давления скорость дефор­ мации приствольной зоны будет значительно ниже, по сравнению с той, когда в вышележащем участке не будет связи с водоносным горизонтом.

Если происходит неравномерное нагружение колонны, против рассматриваемых каверн произойдет изгиб колонны, что впослед­ ствии приведет к ее повреждению и смятию. За счет создавшего­ ся противодавления в данном случае время от момента цементи­ рования до нарушения колонны увеличится в зависимости от величины противодавления.

3. Когда остаются не заполненные полностью цементным ра­ створом каверны, образованные в породах, склонных при опре­ деленных условиях к текучести, и интервал заколонного прост­ ранства, находящийся выше этих каверн, загерметизирован хоро­ шо, а эти каверны имеют сообщение с нижележащими пластами, то за счет пластической деформации стенок в нижележащих ка­ вернах может произойти чистое смятие колонны в верхних кавер­ нах. При этом расстояние между кавернами может быть значи­ тельным. Колонна для перекрытия этих интервалов должна рас­ считываться на вертикальное давление, создаваемое в подошве солевых отложений. В данном случае в нижней каверне могут

43