Промывка скважин при колонковом бурении. Борьба с осложнениями с помощью глинистых растворов

При разведочном бурении основными видами осложнений являются затяги и прихваты инструмента, обвалы стенок скважин и поглощения промывочной жидкости. Реже встречаются выбросы, переливы и фонтанирование из скважин.

Признаки затяжки и прихватов бурильного инструмента следующие: увеличение усилий, необходимых для подъема и вращения инструмента и сильное уменьшение нагрузки на подъемном крюке при спуске. В некоторых случаях прихвату предшествует повышение давления на буровых насосах.

Обвалами называют осложнения, проявляющиеся сужениями ствола скважины, сильными прихватами, повышением давления на насосах, возрастанием вязкости глинистого раствора и часто выносом шлама в количестве, значительно превышающем теоретический объем ствола скважины. Обвалы наблюдаются только в определенных геологических условиях, при наличии пластов несвязных, раздробленных, перемятых, а также разбухающих от действия воды пород. В большинстве случаев обвалы начинаются не сразу после вскрытия склонных к обвалам пород, а через несколько дней. Однако в галечниках, водонасыщенных песках и плывунах обвалы могут начинаться сразу при вскрытии этих пород.

Борьба с обвалами производится путем снижения водоотдачи глинистого раствора до наименьших возможных величин (2 - 3 и даже 1 - 2 см³/30 мин), утяжеления его и сокращения времени разбуривания обваливающихся пород.

Снижение водоотдачи преследует цель уменьшить отделение воды в обваливающиеся породы и тем самым уменьшить их набухание и расслоение. При обвалах, вызываемых набуханием высококоллоидальных глин, наилучшие результаты дает применение глинистых растворов, приготовленных на концентрированных растворах соли и обработанных сульфит-спиртовой бардой.

Повышение удельного веса глинистого раствора обеспечивает уменьшение сил, вызывающих обрушение перемятых и расслаивающихся пород.

Применение воды вместо глинистого раствора вызывает усиление обвалов. Добавление нефти в глинистый раствор также вызывает усиление обвалов, так как нефть, проникая в промежутки между частицами породы, уменьшает силы трения и способствует оползанию их в скважину.

Следующим важнейшим видом осложнений при бурении являются поглощения промывочной жидкости.

По характеру осложнения и по способам борьбы с ними различают частичное и полное поглощение.

При частичном поглощении часть закачиваемой в скважину промывочной жидкости возвращается на поверхность, а часть уходит в проницаемые пласты с пониженным давлением. Признаками поглощения этого вида являются постепенное опорожнение приемных чанов насосов, а также медленное снижение уровня жидкости в скважине при остановке насосов.

Борьба с частичным поглощением успешно производится путем снижения удельного веса раствора, повышения вязкости по СПВ-5 до 100 - 120 сек и статического напряжения сдвига глинистого раствора 0Х до 100, а 01О до 180 - 200 мг/см².

Полная ликвидация частичного поглощения достигается применением высоковязких и тиксотропных глинистых растворов. Когда вязкий и тиксотропный глинистый раствор проникает в поры и трещины поглощающей породы, то вследствие увеличения сопротивления его движение замедляется и раствор загустевает. При этом дальнейшее продвижение раствора прекращается; структура в растворе продолжает упрочняться и закупорка каналов в породе получается прочная.

Хорошим реагентом для обработки глинистых растворов при борьбе с частичным поглощением является торфощелочной. Кроме этого, можно применять для повышения вязкости и тиксотронности глинистого раствора жидкое стекло и другие реагенты - электролиты.

Если зоны поглощения известны заранее, то целесообразно производить смену промывочной жидкости на специальную до вскрытия поглощающего пласта.

Полное поглощение происходит при пересечении пластов галечника, больших трещин, горных выработок, каверн и протоков подземных вод.

Для ликвидации полного поглощения заливают зоны поглощения различными тампонирующими растворами.

Обычные цементные растворы имеют ограниченное применение при ликвидации полных поглощений, так как они текучи и затвердевают лишь через несколько часов. Для закупорки крупных трещин применяют гельцементы и быстросхватывающиеся смеси (БСС).

Гельцемент представляет собой цементный раствор, приготовленный на глинистом растворе.

Однако время до начала схватывания гельцемента велико и поэтому он не пригоден для заливки трещин и каверн, в которых протекают воды.

Цементные растворы или гельцементы из глиноземистого цемента отличаются быстрым увеличением прочности цементного камня при твердении. В смеси с гипсом или обычным тампонажным цементом глиноземистый цемент дает легко прокачиваемые, но мало растекающиеся растворы с различными сроками схватывания.

Для этих же целей применяют быстросхватывающиеся пасты, в состав которых входят тампонажный цемент, глинистый раствор, жидкое стекло и едкий натр. При увеличении содержания жидкого стекла увеличивается густота смеси и сокращаются сроки ее схватывания; едкий натр также сокращает время схватывания (при содержании до 8% по весу от объема), но вызывает разжижение смеси.

Способы доставил быстросхватывающихся смесей к забою.

Быстросхватывающиеся смеси (БСС) часто приходится доставлять на большие глубины, на что требуется продолжительное время. БСС не должны схватываться во время их транспортирования по трубам. После доставки их в зону поглощения они должны сразу начинать схватываться и возможно быстрее твердеть.

Для получения высококонцентрированных быстросхватывающих смесей непосредственно на забое были предложены различные схемы забойных дозаторов (снарядов) (А. А. Волокитенков, Л. М. Дюков и др.).

Принцип действия дозатора заключается в том, что поступающий в бурильные трубы цементный раствор под некоторым напором выходит из сопла и попадает в камеру смешения, снижая в ней давление. Благодаря этому из специальной емкости начинает поступать реагент-ускоритель, который, смешиваясь с закачиваемой жидкостью, образует смесь с заранее заданными сроками схватывания.