С положительной температурой на ММП

При бурении в ММП имеют место два основных вида воздействия – физико‑химическое и тепловое.

В системе ММП – корка на стенках скважины – буровой раствор проходит осмотический процесс, в результате которого происходит выравнивание концентрации солей, температуры и давления в системе. В результате может произойти разрушение породы. Если буровой раствор имеет повышенную концентрацию какой‑либо растворенной соли, то начинается растворение льда даже при отрицательной температуре. Если при этом лед является цементирующим веществом для несвязных пород, то устойчивость стенок скважины будет потеряна, начнутся осыпи, обвалы, образование каверн.

Если минерализация поровой воды ММП, а поровая вода может быть в жидком виде при температуре до – 100^о С, и образующаяся при таянии льда вода будет также иметь повышенную минерализацию, то происходит осмотический переток и фильтрация бурового раствора в окружающие породы. Это, безусловно, приводит к нарушению устойчивости стенок скважины.

Таким образом, для исключения физико‑химических процессов необходимо обеспечить одинаковую минерализацию бурового раствора и поровой воды ММП. Однако добиться этого трудно, поэтому чаще используются растворы, создающие на стенках скважины малопроницаемую пленку. Так, например, при замене промывки скважины соленой водой на глинистый раствор высокой вязкости с той же концентрации соли, интенсивность разрушения льда снижается в несколько раз.

Более мощным фактором, влияющим на устойчивость стенок скважины при бурении в ММП, является тепловое воздействие. Под воздействием теплового потока происходит таяние льда, связность частиц породы нарушается, образуются каверны. Этому процессу способствует эрозия движущегося бурового раствора.

Для уменьшения глубины протаивания ММП необходимо снижать температур бурового раствора и время контакта его с породой. Оптимальная с этой точки зрения температура раствора должна быть равна температуре таяния льда и не превышать +0,5^о С. Однако в летнее время снижение температуры без специальных холодильных устройств практически невозможно, а их использование требует значительных затрат средств. Снижение теплового воздействия на породу возможно путем уменьшения внутреннего коэффициента теплоотдачи раствора. Самый простой способ снижения этого коэффициента – обеспечение ламинарного режима течения жидкости. Это достигается снижением скорости восходящего потока и повышением вязкости бурового раствора. Еще одна причина растепления ММП – попадание фильтрата в породу, в том числе и в мерзлую. Поэтому необходимо снижать водоотдачу.

Для уменьшения времени контакта раствора с породой необходимо проведение комплекса организационных мероприятий (повышение механической скорости бурения, исключение простоев, ожиданий). С этой же целью используются так называемые удлиненные направления, перекрывающие интервалы неустойчивых ММП сразу же после их вскрытия. Длина этих направлений доходит до 200‑300 м. Башмак их устанавливается в устойчивых глинистых породах. Этот метод хотя и усложняет конструкцию скважины, но существенно уменьшает кавернообразование.