Часть 7
Стадии развития поглощения при циркуляции
При возникновении циркуляции на забой и на все части ствола скважины помимо гидростатического давления начинает действовать величина гидравлических сопротивлений в кольцевом пространстве. Величина гидравлических сопротивлений будет зависит от расстояния от устья скважины до рассматриваемого интервала. Кроме того, она будет определяться реологическим свойствами бурового раствора, режимом циркуляции, геометрическими характеристиками кольцевого пространства и шероховатостью стенок скважины и инструмента в скважине.
Этап 1 - В результате первичного увеличения давления на при возникновении циркуляции. Естественные поры и трещины упруго раскрываются и начинают вмещать в себя буровой раствор и его фильтрат. Это называется «дыханием» скважины. Потери бурового раствора, прежде всего, периодом циркуляции и степенью упругого раскрытия пор и трещин. В этом момент на устье будет наблюдаться уменьшение объема в приемных емкостях, которое может достигать нескольких кубических метров. Объем потерь раствора будет зависеть от протяжённости открытого ствола и внутреннего объема упруго раскрытых пор и трещин под действием циркуляции. Важно понимать, что первоначально, наблюдаемые при циркуляции потери, будут временным, поскольку после отключения циркуляции – произойдет упругая усадка (смыкание) пор и трещин горных пород, а раствор находящийся в порах и трещинах частично вернется в приемные емкости. Безусловно, какая-то часть раствора будет утеряна, но не вся, что определяется соотношением параметров раствора и глубины скважины.
Этап 2 – Если избыточное давление на открытую часть ствола скважины будет возрастать, то помимо их раскрытия может произойти их прочистка и начало циркуляции раствора в околоствольное пространство. Другими словами, нужно создать такой перепад давления между скважиной и горной породой, чтобы была обеспечена циркуляции. В этом случае будет происходить равномерная (возрастающая или замедляющаяся) потеря бурового раствора за счет его циркуляции в околоствольное пространство. Интенсивность потери будет определяться параметрами пустотного пространства в пласте (величиной перепада давления), параметрами раствора (вязкость и наличие кольматанта), приращением давления к гидростатическому за счет циркуляции. После отключения насоса возможно два варианта:
- Поры и трещины сомкнуться и поглощение прекратится:
- Поглощение будет продолжаться, поскольку мы «прочистили» каналы ухода.
Безусловно, что уровень невозвратных потерь бурового раствора будет в данном случае значительно выше.
Этап 3 – Под воздействием избыточного давления произойдёт разрыв сплошности массива и формирование нового канала ухода бурового раствора. В этом случае поглощение может установиться на определенной интенсивности или иметь плавно нарастающие (затихающий) характер. Это будет определяться параметрами раствора (вязкость, наличие кольмататнтов) и циркуляции, а также особенностями залегания массива горных пород и склонности их к формированию новых каналов ухода для жидкости.
После остановки циркуляции в таком случае, обычно, происходит продолжение поглощения, поскольку в результате разрыва пород происходит формирование нового канала ухода. Невозвратные потери бурового раствора в данном случае наиболее высоки.