Влияние прочностных свойств литифицированных отложений на стабильность ствола скважины

А. Г. Ружников

Аннотация


Одной из насущных проблем, возникающих при строительстве нефтяных и газовых скважин, является стабильность открытого ствола. Нестабильность пробуренных отложений приводит к проблемам, включающим осыпание ствола, кавернообразование, повышение скручивающих и осевых нагрузок, прихватам колонны труб, низкому качеству полученного каротажа и низкому качеству цементных работ. Всё это приводит к ликвидации ствола скважины, перебуриванию и зарезке боковых стволов. Большинство этих проблем возникает в слабосвязанных литифицированных отложениях представленных глинистыми сланцами, сланцевыми глинами и сланцами. Сланцевые отложения, в свою очередь, создают около 70% всех проблем в нефтяной промышленности связанных со стабильностью ствола скважины [1]. Согласно некоторым исследованиям [6] ежегодно мировая нефтяная промышленность теряет до 700 млн долларов из-за проблем связанных со стабильностью сланцевых отложений. Как было подтверждено рядом исследований [5] потеря стабильности сланцевых отложений при бурении скважин происходит в основном из-за проникновения фильтрата бурового раствора между плоскостями напластования и в микротрещины породы, приводя к механическому разрушению стенок скважины и значительному каверноообразованию. Другими словами воздействие флюида ослабляет сланцевые породы и делает их очень чувствительными к дизайну системы бурового раствора. Если удельный вес раствора слишком низкий, то увеличивается риск обрушения стенок скважины. Если же удельный вес раствора слишком велик, то в результате проникновения фильтрата раствора происходит ослабление сланцевых пород, что делает стенки скважины склонным к потере стабильности. Для предотвращения либо минимизации потери стабильности ствола скважины необходимо использовать правильные тампонирующие материалы и применять верные практики бурения. При исследовании сланцевых отложений было отмечено, что сланцы в пластах с одинаковыми фильтрационно-емкостными свойствами по-разному реагируют на процесс бурения. Некоторые из них показывают значительное кавернообразование и признаки нестабильности, другие же остаются стабильными и показывают ствол номинального диаметра. Было предположено, что стабильность сланцевых отложений так же связана с прочностью пород их слагающих. И существуют предельные значения, при которых сланцы начинают терять свою стабильность. В статье рассмотрено влияние прочностных свойств литифицированных отложений, на примере сланцевых пород, на стабильность открытого ствола, выявлена зависимость между мощностью отложений и фактическим диаметром открытого ствола, определены граничные значения предела прочности для начала потери стабильности.

Ключевые слова


boundary value.;lithified deposits;shale;stability;strength;граничное значение.;литифицированные отложения;предел прочности;сланцы;стабильность

Полный текст:

PDF

Литература


1 Лал М. Стабильность сланцев: Взаимодействие бурового флюида и прочность сланцев // Журнал нефтяных технологий. 1999. №4. 10 с.

2 Анвар Х., Браун Т. Моделирование механических свойств геологической среды как средство расшифровки напряжений в горных породах // Нефтегазовое обозрение. 2005. Т. 9. № 1. С. 20.

3 Теале. Р. Концепция удельной механической энергии в бурении // Международный журнал геомеханики и горных наук. 1965. №2. С. 57-73.

4 ГОСТ 21153.2-84. Метод определения предела прочности при одноосном сжатии. Государственный комитет СССР по стандартам. М: ИПК изд-во стандартов, 1984. 17 с.

5 Ружников А.Г. Стабильность ствола скважины при бурении на месторождениях южного Ирака // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2013. №6. С. 58-80. URL: http://www.ogbus.ru/eng/authors /RuzhnikovAG /RuzhnikovAG_1.pdf

6 Удай А., Месе А., Моди Ф. Интерпретация и применение акустических данных для повышения прогнозирования стабильности сланцев // Журнал нефтяных технологий. 2000.№10. С. 9.

7 Гарсиа Р., Сааведра Н. Разработка экспериментальных корреляции между лабораторными параметрами и данными ПОС на образцах сланцев // Наука, технология и будущее. 2008. Т.3, №4. С. 61-81.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-1-1-13

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.