Часть 8
Набухание горных пород
Иногда данное осложнение путают с сужением ствола скважин. Да, по общему эффекту (уменьшение диаметра скважины) они, безусловно, похожи, но с позиции физики процесса это разные явления.
Набухание горных пород – это увеличение горных пород в объеме (из-за чего уменьшается сечение скважины, поскольку вектор силы набухания будет направлен в сторону минимальных нагрузок на массив) под действием фильтрата бурового раствора. Чаще всего набухание сопровождает глинистые породы или породы с высоким содержанием глины.
В частных случаях, может наблюдаться набухание внутри массива горной породы, когда пористая порода с большим содержанием глинистого цемента подвергается воздействию фильтрата бурового раствора. В данном случае происходит снижение естественной проницаемости горных пород, что негативно будет сказываться на процессах вызова притока и добычи (если разговор ведется о продуктивных пластах).
По физике выделяют два условия возникновения набухания горных пород:
- Наличие глинистых горных пород, склонных к набуханию, в разрезе;
- Высокая фильтратоотдача бурового раствора.
Косвенными условиями возникновения набухания являются:
- Некачественная фильтрационная корка на стенках скважины, через которую возможна активная фильтрация.
- Наличие каналов ухода фильтрата в глубь массива глинистых пород (глубинность проникновения определяет масштаб последствий).
Выделяют две стадии набухания:
- Осмотическое:
Стадия осмотического набухания глинистых горных пород обусловлена процессами поглощения влаги вследствие осмотических сил или осмотического давления, возникающего вблизи поверхности глинистых частиц.
Осмотическое давление – это сила, которая заставляет растворитель переходить через полупроницаемую мембрану в раствор.
- Адсорбционное:
Адсорбция и связанные с ней процессы гидрофилизации или гидро- фобизации твердой поверхности, избирательное смачивание, капиллярные явления, структурные изменения на границах контакта взаимодействующих фаз.
Адсорбция — самопроизвольный процесс увеличения концентрации растворённого вещества у поверхности раздела двух фаз (твёрдая фаза — жидкость, конденсированная фаза — газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз.
Таким образом, можно считать, что осмотичекое набухание является начальной стадией, а развитие адсорбционного набухания – развитием набухания.