Обоснование и разработка растворов с синтезируемой гелевой фазой для бурения в неустойчивых и флюидонасыщенных породах

• Автор: Нечаева, Ольга Александровна
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ РАЗУПРОЧНЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН
1.1 Процессы гидратации и набухания глин
1.2. Существующие механизмы разупрочнения горных пород при бурении скважин
1.3 Теоретические и практические исследования качественной и количественной оценки ингибирующей способности буровых растворов
1.4.Выводы, постановка цели и задач исследования
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Состав и свойства промывочных жидкостей. Технологические параметры буровых растворов
2.2. Методы изучения процессов, протекающих в флюидонасыщенных пластах. Планирование эксперимента
2.3. Экспериментальные исследования свойств буровых растворов на основе синтезируемой гелевой фазы
2.4 Выводы по главе
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КОЛЬМАТАЦИИ СТЕНОК СКВАЖИНЫ
3.1 Постановка задачи и решение уравнений
3.2. Теоретические обоснования процесса кольматации
3.3. Экспериментальные исследования кольматации пород буровыми растворами различного композиционного состава
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА IV. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ С СИНТЕЗИРУЕМОЙ ГЕЛЕВОЙ ФАЗОЙ И РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ
4.1. Опытно промышленные испытания. Геологическая характеристика скважин Аглосского месторождения
4.2 Оценка экономической эффективности применения буровых растворов с синтезируемой гелевой фазой
4.3. Сравнительный расчёт экономического эффекта по стоимости силикатной системы «Boremax® (Halliburton, Baroid) и разработанных буровых растворов с синтезируемой гелевой фазой
4.4 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Несмотря на накопленный опыт бурения скважин в различных горно-геологических условиях, затраты времени на борьбу с осложнениями при проводке скважин до сих пор значительны (до 7-10%). Во многом это связано с усложнением условий бурения, увеличением объёмов бурения пологих и горизонтальных скважин, особенно на выработанных месторождениях, где бурение ведётся методами ЗБС. Поэтому однозначных решений по обеспечению устойчивости выработать не удалось.
Проблемы, связанные с неустойчивостью горных пород при бурении, на сегодняшний день составляют более 50% аварийного времени.
К факторам, оказывающим разупрочняющее действие на породу, можно отнести и нескомпенсированность пластовых (поровых) давлений, и проблемы, связанные с траекторией, главным образом, углом наклона скважины, и гидродинамические воздействия, а также, влияние флюидов бурового раствора на горные породы.
Проникновение в пласт фильтрата бурового раствора, как под действием перепада давлений, так и за счёт осмотического, капиллярного, гидратационного и диффузионного типов массообмена является одной из главных причин нарушения устойчивости стенок скважины. В результате взаимодействия фильтрата с породами (в основном, глинистыми) имеют место процессы обводнения и, соответственно, ослабления скелета горной породы.
Проблемам устойчивости пород при бурении скважин посвящены работы Агзамова Ф.А., Андерсона Б.А., Ангелопуло O.K., Близнюкова В.Ю., Блинова П.А., Булатова А.И., Городнова В.Д., Гороновича B.C., Грея Дж.Р., Дарли Г.С.Г., Зозули В.П., Живаевой В.В., Кошелева В.Н., Крысина Н.И., Кистера
Э.Г., Мойсы Ю.Н., Мавлютова М.Р., Николаева Н.И., Нифонтова Ю.А., Новикова В.С, Пенькова А.И., Полякова В.Н., Рязанова Я.А., Тагирова K.M., Уляшевой Н.М., Филиппова Е.Ф., Шарафутдинова 3.3. и др. Многими авторами предложены различные технологические приёмы по оптимизации репрессии на

коллоидальности глины; т - время выдержки образца в растворе, Р0, ЛУо -давление предварительного уплотнения, мПа, и влажность, %, испытуемого образца; Р, ’У - фактическое давление уплотнения, МПа, и влажность, % Методика экспериментального определения показателя увлажняющей способности представлена в [66].
Оценка характера взаимодействия глин с буровыми растворами и их моделями по коэффициентам набухания глин не позволяет однозначно судить об устойчивости глинистых пород на стенке скважины. Эти процессы позволяют лишь понять механизм взаимодействия бурового раствора с глиной и качественно оценить интенсивность и направленность процесса.
В работах [34, 36, 38, 39] представлены экспресс-методы по оценке набухания пород в сочетании физическими, химическими и структурными методами. Разработан индекс устойчивости сланцев ИУС - показатель, отражающий изменение поверхности образцов сланцев до и после выдержки в исследуемых дисперсионных средах. Состояние поверхности образцов оценивается по показаниям специального прибора-пенетрометра. ИУС характеризует степень эрозии и набухания образца. Большие значения ИУС означают малое проникновение воды и хорошую стабильность пород.
Но с помощью этого показателя также затруднительно прогнозировать и предотвращать неустойчивость стенок скважины, так как ИУС может характеризовать только направление фильтрации и набухания, но не учитывают степень изменения прочностных свойств и временной фактор, когда достигаются максимально критические значений, и несущая способность глин оказывается недостаточной для сохранения устойчивости стенок скважины.