Осложнения при бурении скважин в многолетнемерзлых породах. Мероприятия по их предупреждению.

Согласно принятой терминологии мерзлыми породами назы­ваются такие породы, которые имеют нулевую или отрицатель­ную температуру и в которых хотя бы часть воды замерзла.

В верхней части геологического разреза многих северных районов (Западная Сибирь, Аляска, Канада и др.) залегает толща многолетнемерзлых пород; мощность этой толщи иногда достигает 500 м и более. В состав ее могут входить как хорошо связанные, прочные породы (известняки, песчаники и т. п.), так и породы несвязанные (пески, галечники и т. п.), единствен­ным цементирующим материалом для которых является лед. При бурении в толще многолетнемерзлых пород одно из распространенных осложнений — нарушение устойчивости сте­нок скважин. Этот процесс в различных по льдистости породах происходит с разной интенсивностью. При всех прочих равных условиях интенсивность разрушения стенок скважин возрастает в зависимости от того, какое значение имеет лед в цементиро­вании минеральной части породы. Наибольшие разрушения стенок скважин наблюдаются в мерзлых породах четвертичных отложений, в которых лед — единственный материал, цементи­рующий породы в монолит. Оттаивание льда, содержащегося в многолетнемерзлых по­родах, в процессе бурения влечет за собой оседание толщи по­род, а вместе с ней и устьевого и бурового оборудования. Рас­тепление толщи многолетнемерзлых пород может происходить за счет относительно высокой температуры бурового раствора, нагревающегося при бурении на больших глубинах, в резуль­тате нагрева в процессе закачки и твердения цемента, вслед­ствие перемещения по скважине нефти, имеющей высокую тем­пературу (при добыче). Основной способ предотвращения осложнений при бурении в многолетнемерзлых породах — сохранение отрицательной температуры стенок скважины. Для этого применяют различ­ные буровые среды; от охлажденного воздуха и буровых рас­творов до устойчивой пены. При использовании буровых рас­творов на водной основе приходится также решать проблему предупреждения замерзания растворов при длительном прекра­щении промывки. После разбуривания всей толщи многолетнемерзлых пород ствол скважины закрепляют обсадной колонной, башмак кото­рой устанавливают на 100—150 м ниже глубины промерзания. При цементировании следует подбирать цементы с низкой тем­пературой гидратации, низкой теплопроводностью и высокой скоростью выделения тепла при гидратации. В газовых и газоконденсатных скважинах кольцевое пространство между кон­дуктором и стенками ствола скважины рекомендуется гермети­зировать с помощью пакера, устанавливаемого в 10—20 м от башмака. Это позволяет предотвратить прорыв в заколонное пространство и образование грифонов вокруг устья скважины, что часто наблюдается при растеплении мерзлых пород. Учитывая, что зона многолетнемерзлых пород, как правило, состоит из рыхлых и неустойчивых пород, большое значение имеет продолжительность бурения под кондуктор, которая дол­жна составлять (для условий Западной Сибири) не более 1— 2 сут. За это время при использовании качественного глини­стого раствора с температурой не выше +5 °С осложнений, как правило, не бывает и спуск колонны происходит нормально. Если же продолжительность бурения по каким-либо причинам увеличивается до 4—5 сут, то возникают обвалы и необходимость в многократных проработках.

Дата добавления: 2015-07-08