Исследования поглощающих горизонтов

Знание границ зоны поглощения позволяет определить место изоляционных работ, однако выбор способа ликвидации поглощения зависит от фильтрационных свойств пород, вида и размеров каналов ухода бурового раствора. Эти данные могут быть получены с использованием гидродинамических исследований поглощающих горизонтов. Целью таких исследований являются построение так называемых индикаторных кривых (диаграмм) – зависимости давления Р жидкости в скважине от расхода Q. На практике наибольшее распространение получили два метода гидродинамических исследований:

- метод неустановившегося режима течения;

- метод установившихся закачек (нагнетаний).

Первый метод используется тогда, когда статический уровень жидкости в скважине составляет не менее 30 м. В этом случае сначала определяется статический уровень Н_ст с помощью различных уровнемеров, а затем скважина до устья заполняется буровым раствором. Далее через равные промежутки времени (от 1 до 10 мин в зависимости от скорости снижения уровня жидкости) определяется динамический уровень раствора Н_дi. По этим данным рассчитывается перепад давления в моменты измерений

(1)

Определяется также расход бурового раствора Q_i для каждого интервала времени

, (2)

где Д – внутренний диаметр обсадной колонны;

t- время между замерами.

Метод установившихся закачек используется при высокой скорости фильтрации (динамический уровень понижается очень быстро). В этом случае в скважину постоянно доливаются раствор с определенным расходом и измеряется установившийся динамический уровень, и по формуле (1) определяется перепад давления. Затем расход изменяется и вновь определяется перепад давления. После проведения минимум четырех-пяти наблюдений строиться индикаторная кривая.

Такая же кривая может быть построена при нагнетании раствора в скважину с постоянными расходами при закрытом превенторе и фиксацией давления на стояке.

Фильтрация жидкости в пласт происходит по разным законам в зависимости от строения пласта. В трещиноватой и кавернозной среде соблюдается закон Краснопольского‑Шези.

. (3)

В среднепористой среде – закон Дарси

. (4)

В мелкопористой среде

, (5)

где К₁, К₂, К₃ – коэффициенты приемистости.

В общем случае

(6)

Следует отметить, что большинство исследователей считает, что в реальной практике чаще всего соблюдаются закон Краснопольского‑Шези.

По построенным индикаторным кривым с помощью различных математических методов определяются коэффициенты приемистости К₁, К₂, К₃. Если какой‑либо из них получается отрицательным или равным нулю, то это свидетельствует о том, что этот закон фильтрации в скважине не соблюдается. Так, например, если после расчетов получено уравнение

, (7)

то поглощающий горизонт представлен трещиноватыми породами, а коэффициент приемистости равен 8, т.е. при перепаде давления в одну атмосферу скважина поглощает 8 м³ раствора в сутки.

По величине коэффициента К выделяются 6 категорий зон поглощения:1-К<1, 2-К=1-3, 3‑К=3‑5, 4-К=5-15, 5-К=15-25, 6-К>25. Для каждой из этих категорий имеются определенные рекомендации по ликвидации поглощений бурового раствора. Так, в зонах поглощения 1 категории достаточно применение качественного раствора, а в зонах 6 категории борьба с поглощением практически бессмысленна. В этом случае бурение ведется без циркуляции бурового раствора с последующим спуском колонны обсадных труб.