содержание   ..  50  51  52  53  54  55 

§ 5. ГАЗООБРАЗНЫЕ АГЕНТЫ И АЭРИРОВАННЫЕ БУРОВЫЕ РАСТВОРЫ

Газообразные агенты

Бурение скважин газообразными агентами позволяет повысить производительность, технико-экономические показатели бурения и снизить стоимость буровых работ.

Газообразные агенты (воздух, природный газ, азот, инертные газы, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания и т. д.) подаются в скважину под давлением компрессорами через бурильные трубы и затем, захватив разрушенную породу с забоя, выбрасывают ее на дневную поверхность. Для продувки скважин чаще всего применяют сжатый воздух как наиболее дешевый газообразный агент. Однако при вскрытии пласта с использованием сжатого воздуха могут образоваться взрывоопасные смеси углеводородов и воздуха, которые приводят к забойным взрывам и пожарам. В этих случаях рекомендуется в качестве газообразного агента применять природный пластовый газ или же азот и инертные газы.

При применении газообразных агентов необходимо герметизировать устье скважины, обвязать его, установить шламоуловители, устройства для осушки и очистки воздуха в случае его повторного использования в процессе бурения.

Применение сжатого воздуха или заменяющего его другого газообразного агента более эффективно по сравнению с промывкой скважины глинистыми буровыми растворами.

Преимуществами газообразных агентов являются: повышение механических скоростей бурения, стойкости породоразрушающего инструмента (долот); сохранение породы на стенках скважины с естественными прочностью, пористостью и проницаемостью; улучшение условий отбора керна с естественными физическими и механическими характеристиками; повышение качества очистки забоя скважины от выбуренной породы и улучшение буримости горных пород; улучшение условий и повышение надежности гидрогеологических и газонефгединамических исследований в скважинах; сохранение сравнительно равномерного температурного поля на стенках скважины, улучшение теплового режима циркулирующего воздуха в стволе скважины; представляется возможным бурить скважины на равновесном давлении, регулированием давления сжатого газа на устье, а также проходить без осложнений зоны поглощений и пласты с аномально низким пластовым давлением; исключение расходов и затрат рабочей силы на приготовление и обработку бурового раствора, экономия десятков тонн глиноматериалов, утяжелителей, химических реагентов и т. д.; повышение качества вскрытия и освоения нефтегазовых залежей.

Несмотря на значительные преимущества использования сжатого воздуха по сравнению с промывкой водными буровыми растворами, его применение ограничено гидрогеологическими и геолого-физическими условиями проводки скважин.

Известно, что применение метода бурения с продувкой воздухом осложняется, а иногда становится невозможным при интенсивных водогазопроявлениях. В зависимости от количества поступающей воды из пластов возможно образование и накопление на забое и стенках скважины шламовой массы различной консистенции. При поступлении в скважину воды (10% к весу шлама) на забое возникает агрегация частиц, ухудшающая его очистку. Для восстановления состояния очистки ствола и забоя скважины в этом случае требуется увеличить расход воздуха, что не всегда возможно из-за невысокой подачи компрессоров.

При водопритоках до 35% к весу шлама на забое происходят его смачивание и налипание на стенки скважины и бурильный инструмент, что вызывает образование глинистых сальников, вызывающих посадки, затяжки и прихваты инструмента. Предупреждение сальников в этих случаях осуществляется добавкой в поток сжатого воздуха поверхностно-активных веществ. Если в скважину поступает свыше 35% воды от веса шлама, выбуриваемого в единицу времени, сальники на буровом инструменте практически не образуются, но на забое накапливается вода. В зависимости от величины накопившейся воды в скважине возникает гидростатическое давление на забой, а в затрубном и трубном пространствах устанавливается определенный уровень воды, и в дальнейшем эффективность бурения зависит от соотношения гидростатического давления в скважине и рабочего давления компрессора. Если рабочее давление компрессора становится меньше гидростатического, то процесс бурения с продувкой воздухом прекращают, при этом необходима откачка воды из ствола скважины или же ее псевдоожижение аэрированием и удалением из скважины.

Сжатый воздух наряду с водой часто содержит капельки компрессорного масла, смазки, которые следует удалять в специальных очистных устройствах. Желательно в скважину закачивать предварительно охлажденный воздух, так как чем выше температура воздуха, тем хуже охлаждается долото и тем быстрее оно

изнашивается, снижаются технические показатели бурения. Этот фактор важен при бурении в районах с жарким климатом и в мно­голетнемерзлых породах, где баланс температуры особенно важен.

Бурение с продувкой воздухом весьма перспективно при бу­рении в мощных толщах солей, однако опыт бурения в солях с продувкой воздухом невелик.

Весьма эффективен этот метод бурения при вскрытии и освое­нии нефтегазовых залежей. Вскрытие продуктивных коллекторов на сжатом воздухе дает высокий коэффициент удельной продуктив­ности скважин. Дебиты скважин при этом в 7—10 раз превышают соответствующие дебиты, полученные вскрытием на глинистых растворах [49, 51 ].

Однако метод продувки скважин газообразными агентами имеет и специфические недостатки: зависимость способа продувки скважины от гидрогеологических и геологофизических условий и строения месторождения; необходимость усиленного герметизи­рования устья скважины, закрытой циркуляционной системы и т. д.; повышается металлоемкость необходимого бурового и устьевого оборудования, компрессоров, усложняется их обвязка (дополнительно устанавливаются холодильники, очистные устрой­ства); повышается расход мощности на привод компрессоров по сравнению с приводом буровых насосов; повышается окислительно­коррозионный износ бурильных и обсадных колонн, а также абра­зивный износ бурильных и обсадных труб шламом, выносимым с забоя; пульсация давления сжатого воздуха, подаваемого ком­прессорами, вызывает знакопеременные давления на стенки сква­жины, приводящие к усталостному разупрочнению стенок сква­жин и их хрупкому осыпанию; высокие скорости выноса выбурен­ных пород вызывают искрообразование при контакте с бурильным инструментом и обсадной колонной, являющиеся источником взрывоопасности.

Продувка скважин сжатым воздухом — это перспективный метод бурения, который будет успешно развиваться как в геолого­разведочном, так и в промысловом бурении. Осложнения, возни­кающие вследствие водопритоков при продувке сжатым воздухом, успешно предупреждаются добавками ПАВ. В зарубежной прак­тике для этих целей используют аромистр-1, афрокс, соляр, тритон-Х-100, синфам-1,2, OK.L и другие, которые представляют собой комбинации или смеси анионактивных и неионогенных ПАВ. В отечественном бурении для этих целей применяют ОП-7, ОП-Ю, азолят-А и Б, УФЭ₈₎ сульфонол ПП-1,2,5, детергент РАС и мно­гие другие поверхностно-активные вещества.

Основными требованиями к ПАВ, используемым для снижения влияния водопритоков при продувке воздухом, являются: раство­римость в хлоркальциевых и сульфатных водах; пенообразующая способность ПАВ должна быть не менее 250 мл пены на 50 мл 0,5%-ного водного раствора поверхностно-активного вещества; поверхностно-активные вещества должны снижать коррозионную

активность воздуха; способствовать снижению адгезии, трения и налипания породы на бурильный инструмент и стенки скважины, снижать набухание глинистых пород; положительно влиять на нефте- и газоотдачу продуктивных коллекторов; обладать низкой токсичностью.

В настоящее время объем бурения с продувкой сжатым воздухом из года в год увеличивается, повышаются технико-экономические показатели бурения. Опыт бурения с продувкой сжатым воздухом показывает, что экономический эффект при этом составляет в среднем 10—12 руб. на 1 м проходки, а вскрытие продуктивных горизонтов способствует повышению удельной продуктивности в 3—5 раз [48—51 J.

В последние годы этому вопросу уделяется большое внимание, и следует ожидать, что газообразные агенты займут ведущее место при вскрытии и освоении скважин на нефть и газ. Этот метод бурения успешно применяется и для интенсификации добычи нефти на старых, уже сильно дренированных и истощенных месторождениях, где низкие пластовые давления не позволяют вскрывать пласты, содержащие нефть и газ на глинистых растворах, проникновение которых в продуктивные коллекторы значительно снижает нефтеотдачу. Успех бурения с продувкой сжатым воздухом во многом зависит от степени совершенства техники и технологии проводки скважин.