Промивання нафтової свердловини під час буріння - способи промивання

Вперше промивання нафтових свердловин під час буріння було здійснено понад 100 років тому, під час розробки нафтового родовища поблизу міста Грозний. Як промивну рідину в той час використовували звичайну воду. В даний час ця технологічна операція є однією з основних при роторному способі буріння.

Що таке промивання нафтової свердловини

Основним завданням циркуляції промивної рідини в процесі буріння є видалення залишків розбурених порід, щоб уникнути додаткового зносу породоруйнівного обладнання. Ефективність очищення вибою залежить як від швидкості проходження промивного розчину, і його робочих характеристик. Саме тому промивна рідина готується за встановленими рецептурами та при приготуванні обов'язково враховуються як геологічні (тип породи, пластовий тиск, температура пластів, наявність пластових вод тощо), так і технологічні фактори нафтової свердловини (глибина, діаметр).

Попутно при промиванні нафтової свердловини здійснюється

передача гідравлічної енергії від насоса на турбо- або електробур, долото, гвинтовий вибійний двигун;
охолодження, мастило та антикорозійний захист долота, при проходженні промивної рідини через отвори бура. Окислювальне руйнування металевих частин устаткування відбувається внаслідок на нього кисню, розчиненого в промивному розчині, сірководню і солей гірських порід. Антикорозійні властивості робочому буровому розчину надаються додаванням до нього інгібіторів.
промивання нафтових свердловин при бурінні дозволяє знизити розмір абразивного зносу в процесі буріння, при своєчасному та правильному очищенні бурової рідини від твердих частинокшламу;
полегшення процесу буріння, за рахунок кінетичної енергії рідини при виході з бурового долота та зниження коефіцієнта тертя. Особливо ефективно це проявляється під час роботи на пухких грунтах;
створення тиску на свердловинний стовбур для попередження ГНВП (газонефтеводопроявлений) та обрушування стінок свердловини під час проведення робіт у нестійких породах;
під час зупинки насосів (в аварійній ситуації) тимчасове підтримання зваженого стану шламових частинок. Для цього буровому розчину шляхом добавок надаються тиксотропні властивості, що дозволяють трансформуватися із золю в гель;
запобігання технологічним складностям у процесі буріння, у тому числі диференціального прихоплення бурової колони;
зміцнення стовбурового каналу нафтової свердловини під час роботи на слабких та тріщинуватих породах, шляхом створення посиленої глиняної кірки;
збереження продуктивності пласта в свердловинні зоні.

Прямий та зворотний способи промивання нафтової свердловини

Існують прямий, зворотний та комбінований способи промивання нафтової свердловини при бурінні. Спосіб прямої циркуляції передбачає спуск у свердловину насосно-компресорних труб. Буровий насос високого тиску нагнітає розчин, який проходить провідною колоною. Потік рідини для промивання захоплює частинки шламу і виносить їх на поверхню, рухаючись у зворотному напрямку кільцевим каналом між стінкою свердловини і бурильною установкою. Відпрацьований розчин багатоступінчасто очищається, для чого послідовно спрямовується на:

попередню механічну грубу очистку (блок вібросить);
систему гідроциклонів, де під впливом відцентрової сили тверді шламові частинки відокремлюються від бурового розчину. Очищеннягідроциклону проводиться через нижній клапан, що з'єднується зі шламовим коморою;
пісковідділювачі. На цьому устаткуванні робочий розчин повністю очищається від частинок мулу та піску і може бути знову використаний для промивання нафтової свердловини під час буріння.

Перевагою прямого методу промивання є збільшення швидкості проходження свердловини. Цей ефект досягається завдяки впливу потоку робочої рідини, що розклинює, завдяки чому знижується механічна міцність гірських порід. Крім того, при бурінні в слабких ґрунтах, можна підібрати спеціальний склад рідини для промивання, який забезпечуватиме закріплення стінок нафтової свердловини.

Недоліком методу є поява піщаних пробок у процесі буріння через тепловий вплив на поклади. Внаслідок цього перед нарощуванням труб витрачається додатковий час на промивання нафтової свердловини «до чистих вод». Важливо й те, що спосіб прямої циркуляції потребує великої кількості робочої рідини, особливо при бурінні долотом максимального діаметра.

В цілому, завдяки технологічній простоті та ефективності, прямий спосіб промивання нафтової свердловини набув найбільшого поширення у бурінні.

Спосіб зворотного промивання використовується у разі аварійних ситуацій, при малій потужності бурового обладнання, а також при збільшеному діаметрі шахти. Цей метод передбачає спуск бурової рідини в шахту по міжкільцевому простору вибою, вздовж стовбурових стінок та її подальшу подачу до отворів долота. Підйом робочої рідини відбувається за внутрішнім каналом бурових труб. За технологією в гирлі шахти герметично встановлюють промивну головку із сальником. При зворотному промиванні нафтової свердловини досягається більш інтенсивний винос великих частинокшламу, а також з'являється можливість підняття керна без зупинки буріння.

Серед основних вад зворотного методу промивання нафтової свердловини при бурінні слід, перш за все, відзначити руйнування стінок при роботі на м'яких породах і часті аварійні ситуації через розрив горизонтальних пластів. Крім того, керн при впливі на його торцеву частину потоків рідини, що промиває, частково руйнується під час його підйому на поверхню, через що обсяг його видобутку скорочується.

Комбінований спосіб промивання свердловини

Комбінований спосіб промивання можна використовувати тільки за наявності спеціального обладнання з ерліфтом і трьома каналами, якими окремо відбувається

подача розчину для промивання нафтової свердловини у процесі буріння;
підняття пульпи;
подача стисненого повітря до роботи ерліфта.

При цьому надходження промивної рідини до колонкової труби відбувається аналогічно прямому способу, а нижче за неї - зворотному. При здійсненні поєднаного промивання зворотним каналом може служити випереджальна свердловина мінімального діаметра, у вибої якої осідають більші частинки. Основна частина шламу виноситься на поверхню ерліфтом. Комбінована циркуляція дозволяє досконало провести очищення вибою від шламових залишків та отримати максимально можливий вихід керна високої якості. Однак цей спосіб досить складний технологічно, через що використовується досить рідко.

Окремо слід розглянути спосіб привибійної циркуляції бурового розчину. Його застосовують у разі проведення буріння з ускладненням у вигляді сильнопоглинаючих пластів. Здійснюють привибійне (місцеве) промивання нафтової свердловини, використовуючи занурювальні насоси або плунжерний пульсатор. Шлам у цихвипадках збирається в шламоуловлювачах, які можуть розміщуватися як усередині бурової колони, так і на поверхні.