Признаки ГНВП

Безаварийная проводка скважин возможна только при раннем обнаружении зон АВПД. Глинистые породы, перекрывающие залежи углеводородов, как известно, имеют высокую пористость, но низкую проницаемость. При высоких пластовых давлениях флюид за длительное время проникает в поры этих пород, образуя так называемые «ореолы вторжения». В процессе бурения таких интервалов по ряду признаков, наблюдаемых на поверхности, возможно с достаточной уверенностью говорить о приближении скважины к залежам с АВПД и принимать соответствующие решения по предупреждению проявлений. В зарубежной практике известно 14 способов установления АВПД в процессе бурения. К ним относятся:

- механическая скорость бурения;

- d - экспонента;

- крутящий момент;

- нагрузка на долото;

- давление раствора на стояке;

- уровень раствора в приемных емкостях;

- расход раствора;

- количество шлама на выбросе и его вид;

- газосодержание раствора;

- сужение ствола;

- содержание хлоридов в фильтрате;

- плотность глин;

- электросопротивление частиц шлама.

Следует отметить, что наличие двух – трех из этих признаков зачастую бывают достаточным для предсказания АВПД. Из всех перечисленных признаков рассмотрим наиболее информативные и не требующие специального оборудования для их определения.

Как известно, механическая скорость бурения зависит от величины дифференциального давления. С его ростом шлам «прижимается» к забою, необходимо его переизмельчение. При бурении глинистых пород «ореола вторжения» дифференциальное давление равно 0, или может стать даже отрицательным, а это приведет к резкому возрастанию механической скорости бурения. В некоторых случаях она возрастает в несколько раз на интервале в 10 м. Это явление называется «скачок проходки».

Однако в процессе бурения механическая скорость V_мех меняется в связи с тем, что меняется режимные параметры. Их изменение может быть скомпенсировано нормализацией механической скорости. За рубежом для этого используются d – экспонента, и зависимость между этими параметрами имеет следующий вид:

,

где Р_ОС – осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент;

D – диаметр долота;

А – коэффициент пропорциональности;

n - частота вращения.

Нашими исследователями для этих же целей предлагается использовать а – экспоненту.

,

где ρ – плотность бурового раствора;

g – ускорение свободного падения.

В обычных условиях а – экспонента и d – экспонента с увеличением глубины возрастают, а при росте порового давления показатель экспоненты механической скорости снижается. Наиболее просто d – экспонента определяется по номограммам.

Глинистые породы «ореола вторжения» имеют повышенную способность к пластическому течению. Они выжимаются в скважину, что приводит к сужению ствола и, как следствие, к возрастанию крутящего момента на роторе, увеличению нагрузки на крюке при подъеме инструмента и к снижению - при спуске.

При поступлении флюида в скважину, плотность которого, как правило, ниже плотности раствора, давление на стояке снижается, однако при высоком пластовом давлении и большой продуктивности пласта давление на стояке возрастает.

Поступление флюида в скважину приводит к увеличению объема циркулирующего раствора, что отмечается увеличением расхода на устье, повышением уровня раствора в приемных емкостях. Это является наиболее ранним признаком проявления.

Увеличение механической скорости бурения приводит к увеличению количества шлама, размеры его частиц увеличиваюся, так как не происходит его переизмельчения. Количество шлама увеличивается также за счет отколовшейся породы от стенок скважины под действием порового давления. Этот шлам имеет остроугольную форму, в то время как обычный шлам округлый.

Газ в раствор поступает из выбуренной породы независимо от порового давления, и при выходе на поверхность раствор начинает газировать («кипит»). Наличие газа приводит к снижению плотности раствора. Информативность этих признаков достаточно высока.