|
1 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИИ ПРОВОДКИ СКВАЖИН МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Естественное снижение технико-экономических, качественных и экологических показателей широкоирименяемого репрессионного метода бурения в аномальных геолого-промысловых условиях, а также закономерно прогрессирующий рост аномальности геолого-технических условий заканчивания скважин с увеличением глубин, объемов наклонно-направленного и горизонтального бурения существенно усложняют задачу повышения качества строительства нефтяных и газовых скважин. Рост дифференциальных забойных давлений с глубиной до 10-18 МПа и более, снижение начальных пластовых давлений на разрабатываемых залежах на 50-70 %, повышение градиента давления между разнонасыщенными пластами до 3,0-7,0 МПа/м привели к существенной осложненности геологотехнических условий строительства скважин. Решающее влияние на техническое состояние ствола и гидродинамическое поведение скважины под воздействием бесконтрольно изменяющихся давлений в этой гидравлически связанной системе оказывают нестационарные процессы гидродинамического и физико-химического взаимодействия технологических жидкостей (промывочных, тампонажных, специальных) с комплексом вскрываемых горных пород, приствольная и призабойная зоны которых отличается механической прочностью, проницаемостью, химической активностью и т. д. Следствием этих процессов становится большинство встречаемых в практике осложнений (поглощения, газонефтеводопроявления, межпластовые перетоки, кавернообразования, обвал стенок и сужение ствола), а также гидроразрыв горных пород, ухудшение коллекторских свойств продуктивных пластов и гидроизоляции их от водонасыщенных. Все отмеченное свидетельствует о том, что широко применяемая репрессионная технология бурения скважин, основанная на принципе поддерживания в стволе различных видов равновесия (гидравлического, механического и др.), не обеспечивает ему технологически требуемой технической надежности и гидроизоляции от вскрытых бурением флюидонасыщенных пластов, а также неустойчивых и с низкой механической прочностью горных пород. Не достигается долговременное разобщение пластов (в том числе и продуктивных) при креплении скважин из-за неконтролируемой высокой водоотдачи тампонажных растворов и проявлений в период ОЗЦ седиментационных и конгракционных эффектов в цементном растворе-камне. Из-за многообразия горно-геологических условий, применяемых технологий и технических средств, каждый этап строительства скважин бурение ствола до кровли продуктивных отложений и заканчивание (первичное вскрытие нефтегазонасыщенных пластов, цементирование эксплуатационной колонны, вторичное вскрытие перфорацией, освоение) существенно отличают геолого-промысловые и шдродинамические условия [1-4]. 9 |
1. Гидродинамические условия проводки скважины многофункционального назначения Естественное снижение технико-экономических, качественных и экологических показателей широкоприменяемого репрессионного метода бурения в аномальных геолого-промысловых условиях, а также закономерно прогрессирующий рост аномальности геологотехнических условий заканчивания скважин с увеличением глубин, объемов наклонно-направленного и горизонтального бурения существенно усложняют задачу повышения качества строительства нефтяных и газовых скважин. Рост дифференциальных забойных давлений с глубиной до 1018 МПа и более, снижение начальных пластовых давлений на разрабатываемых залежах на 50-70%, повышение градиента давления между разнонасыщенными пластами до 3,0-7,0 МПа/м привели к существенной осложненности геолого-технических условий строительства скважин. Решающее влияние на техническое состояние ствола и гидродинамическое поведение скважины под воздействием бесконтрольно изменяющихся давлений в этой гидравлически связанной системе оказывают нестационарные процессы гидродинамического и физико-химического взаимодействия технологических жидкостей (промывочных, тампонажных, специальных) с комплексом вскрываемых горных пород, приствольная и призабойная зоны которых отличается механической прочностью, проницаемостью, химической активностью и т. д. Следствием этих процессов становится большинство встречаемых в практике осложнений (поглощения, газонефтеводопроявления, межпластовые перетоки, кавернообразования, обвал стенок и сужение ствола), а также гидроразрыв горных пород, ухудшение коллекторских свойств продуктивных пластов и гидроизоляции их от водонасыщенных. 7 Все отмеченное свидетельствует о том, что широко применяемая репрессионная технология бурения скважин, основанная на принципе поддерживания в стволе различных видов равновесия (гидравлического, механического и др.), не обеспечивает ему технологически требуемой технической надежности и гидроизоляции от вскрытых бурением флюидонасыщенных пластов, а также неустойчивых и с низкой механической прочностью горных пород. Не достигается долговременное разобщение пластов (в том числе и продуктивных) при креплении скважин из-за неконтролируемой высокой водоотдачи тампонажных растворов и проявлений в период ОЗЦ седиментационных и контракционных эффектов в цементном растворе-камне. Из-за многообразия горно-геологических условий, применяемых технологий и технических средств, каждый этап строительства скважин бурение ствола до кровли продуктивных отложений и заканчивание (первичное вскрытие нефтегазонасыщенных пластов, цементирование эксплуатационной колонны, вторичное вскрытие перфорацией, освоение) существенно отличают геолого-промысловые и гидродинамические условия [1-4]. Бурение скважин от устья до кровли продуктивной толщи (первый этап строительства), как правило, связано с природной аномальностью геолого-физических условий, характерным для которых являются: • физические свойства горных пород, слагающих разбуриваемый интервал, упругие, деформационные и прочностные, зависящие от условий их залегания в массиве, степени неоднородности и анизотропии [5-7]. Вследствие отмеченного, физические свойства горных пород изменяются в широких и непрогнозируемых пределах и при бурении скважин, взаимодействуя с технологическими жидкостями, снижаются |