Одной из самых основных задач при бурении является сохранение эксплуатационных характеристик продуктивного пласта. Любое снижение естественной пористости или проницаемости пласта считается нарушением его эксплуатационных свойств. Это может произойти в результате закупоривания пор пласта буровым раствором или выбуренным шламом, а также в результате химического (раствор) или механического (буровая компоновка) взаимодействия с породой. Часто нарушение эксплуатационных характеристик пласта определяется, как нарушение проницаемости в приствольной части пласта или как падение пластового давления во время притока из скважины (депрессия на пласт).
Тип и метод заканчивания определяет необходимость проведения каких-либо дополнительных мер для сохранения эксплуатационных характеристик продуктивного пласта.
Например, если ствол скважины обсажен, зацементирован и проведена перфорация, то даже при наличии загрязнений пласта в околоствольной зоне, из скважины можно получить интенсивный приток. И, наоборот, если горизонтальная скважина закончена с необсаженным стволом, потребуется использование «раствора для бурения в коллекторе», разработанного специально для снижения степени загрязнения продуктивного пласта. Воздействие бурового раствора на продуктивный пласт редко бывает настолько сильным, чтобы оно могло препятствовать возникновению притока из скважины нефти и/или газа. При подборе рецептуры бурового раствора для бурения в продуктивных интервалах, следует учитывать некоторые моменты.
Наиболее вероятными причинами нарушения эксплуатационных характеристик продуктивного пласта могут служить следующие:
a) Попадание в материнскую породу раствора или выбуренной породы, закупорка пор пласта.
b) Набухание глинистых пород, входящих в состав коллектора, снижение проницаемости.
c) Осаждение выбуренной породы, происходящее в результате несовместимости фильтрата раствора и пластовых флюидов.
d) Осаждение твердой фазы фильтрата бурового раствора другими флюидами, такими как рассолы или кислоты, в процессе заканчивания скважины или интенсификации притока.
e) Образование, в результате взаимодействия между фильтратом бурового раствора и пластовыми флюидами, снижающей проницаемость коллектора эмульсии.
Вероятность загрязнения продуктивного пласта может быть определена с помощью данных, собранных на соседних скважинах, и на основе результатов исследований керна на обратную проницаемость. Для снижения степени загрязнения продуктивного пласта могут использоваться системы, разработанные специально для данной цели, среди них растворы для бурения в коллекторе, жидкости для заканчивания и капитального ремонта скважин.
7. Охлаждение, смазка и поддержание долота и буровой компоновки
В результате механического и гидравлического воздействия на долото, а также при трении бурильной колонны об обсадную колонну и ствол скважины, выделяется значительное количество теплоты. Циркулирующий раствор охлаждает долото и буровую компоновку, перемещая теплоту от источника и распределяя по стволу скважины. В результате охлаждения температура компоновки становится ниже забойной температуры. Кроме охлаждения, буровой раствор выполняет функцию смазки колонны, обеспечивая дальнейшее снижение количества теплоты, возникающей в результате трения. Благодаря охлаждающей и смазывающей способности раствора срок службы долот, двигателей и компонентов колонны значительно увеличивается.
Смазывающая способность раствора определяется …
Смазывающая способность раствора определяется его коэффициентом трения, а некоторые растворы демонстрируют более эффективную смазывающую способность по сравнению с другими системами. Например, буровые растворы на нефтяной и синтетической основе смазывают долото и колонну лучше большинства водных растворов, для придания данной способности растворам на водной основе требуется введение специальных добавок. С другой стороны, по сравнению с воздухом и газом, водные растворы обладают гораздо лучшей смазывающей и охлаждающей способностями.
Разные системы растворов обеспечивают различную степень смазки, и данный параметр в значительной степени варьируется в зависимости от типа и количества содержащейся в растворе твердой фазы и утяжелителей; к тому же, надо принимать во внимание химический состав системы – величину pH, степень минерализации и жесткость. Смазочную способность раствора достаточно трудно изменять, даже с учетом все необходимых и достаточных факторов, использование того или иного лубриканта может не принести желаемого результата.
Показателями недостаточной смазки могут служить высокий крутящий момент и затяжки, износ оборудования, термическое растрескивание компонентов бурильной колонны. Однако, следует учитывать и то, что эти проблемы могут быть вызваны и другими причинами, резким искривлением ствола скважины, сальникообразованием на долоте, образованием желобов на стенках скважины, недостаточной очисткой ствола и неправильной компоновкой КНБК. Использование смазывающих добавок может снизить проявление внешних признаков, тогда как решения данных проблем можно добиться только путем устранения первопричины.
Буровой раствор помогает удерживать часть веса бурильной и обсадной колонны. Если бурильная колонна, хвостовик или обсадная колонна находятся на весу в буровом растворе, они удерживаются силой, равной весу вытесненного раствора; тем самым снижается нагрузка на крюк буровой установки. Выталкивающая сила напрямую соотносится с плотностью бурового раствора, поэтому выталкивающая сила раствора плотностью 18-фунт/гал, в два раза превысит этот же параметр при плотности раствора в 9-фунтов на галлон.
Вес, который может выдержать буровая вышка, ограничивается ее механическими характеристиками; важность данного фактора увеличивается с ростом глубины скважины, поскольку, по мере углубления, вес обсадной и бурильной колонн чрезвычайно возрастает. В то время как большинство буровых установок имеют достаточную грузоподъемность для того, чтобы удерживать вес бурильной колонны и без выталкивающей силы раствора, при определении нейтральной точки (когда бурильная колонна не подвержена ни растяжению, ни сжатию) эта характеристика становится достаточно важной. Выталкивающую силу бурового раствора можно использовать с определенным преимуществом при спуске длинных и тяжелых колонн обсадных труб, вес которых может превышать нагрузку на крюке буровой вышки. Если обсадная колонна не полностью заполнена раствором, выталкивающая сила увеличится за счет незаполненного пространства внутри колонны, а следовательно, нагрузка на крюке буровой вышки значительно снизится.
