Текучие породы

Некоторые породы, такие как соль, мергели и молодые пластичные глинистые породы могут выдавливаться или вытекать в скважину, что приводит к сужению ствола. Этот процесс обусловлен напряжениями от веса вышележащих пород, тектоническими нагрузками или набуханием.

При бурении в таких условиях осложнений не возникает, но при подъеме инструмента стабилизатор и долото могут заклиниться на участке сужения ствола (рис. 10-18).

Соль известна своей способностью течь по давлением, обусловленной ее высокой пластичностью. Частицы шлама могут казаться твердыми, но под нагрузкой, создаваемой гидравлическим прессом, керн соли легко изменяет свою форму (рис. 10-19).

Напряжения от веса вышележащих пород вынуждают соль расширяться и течь в скважину. При этом диаметр скважины постоянно уменьшается начиная с моменты вскрытия соленосного интервала. Со временем может произойти полное закупоривание ствола выдавленной в него солью.

Все соляные пласты ведут себя по-разному. Некоторые выдавливаются очень быстро, а другие могут вообще не выдавливаться. Некоторые соли очень чистые, а некоторые сильно загрязнены другими осадками. Есть такие соляные пласты, которые сформировались, когда море полностью испарилось, оставив слои соли различных типов, растворяющейся с различной скоростью (рис. 10-20). Эти " многослойные" соляные пласты могут стать причиной осложнений, поскольку применение соленасыщенного РВО не всегда может предотвратить растворение всех слоев такого пласта.

Раствор, насыщенной NaCl предотвратит растворение слоя NаСl, но более растворимые соли, такие как МgСl₂, все же могут раствориться, оставляя уступы. Такие уступы могут обломиться и упасть в скважину. Чтобы сохранить номинальный диаметр скважины в интервале многослойных соляных пластов часто используют РУО.

Типичными примерами многослойных соляных пластов являются цехштейнские солевые отложения в Северном море и у западного побережья Африки.

При контакте с РВО многие соли растворяются, даже если раствор насыщен NaСl, наименее растворимой солью.

Чтобы лучше понять, до какой степени может проявляться текучесть соли, нужно проанализировать факторы, влияющие на текучесть соли.

Факторы, влияющие на деформацию или текучесть соли

На скорость течения соли влияют несколько факторов:

• Напряжения от веса вышележащих пород и тектонические напряжения

• Чистота и толщина соляного пласта

• Температура

• Тип и плотность бурового раствора

Вес вышележащих породоказывает значительное влияние на текучесть. Чем больше глубина залегания соли, тем более вероятно проявление текучести. Соли характеризуются высоким значением коэффициента Пуассона, поэтому напряжения от веса вышележащих пород легко трансформируются в горизонтальные напряжения. Такое же действие производят тектонические напряжения.

Большое значение имеет также чистота соляного пласта. Загрязнители, такие как песок и глинистые породы в чередующихся прослоях или в смеси с солью уменьшают коэффициент Пуассона, т.е. делают соль менее пластичной. То же самое относится и к темной липкой глине. Можно скатать шарик из бентонитовой глины и посмотреть, как загрязнители, такие как песок, уменьшают ее пластичность.

Тенденция к проявлению текучести возрастает также с увеличением толщины пласта.

Температура пласта также влияет на пластичность соли. Все материалы становятся более пластичными при повышении температуры. Чем больше глубина залегания соли, тем более высокую температуру следует ожидать. Этот фактор, а также напряжение от веса вышележащих пород - вот две главные причины тенденции к увеличению пластичности соли на большой глубине. Температура влияет также на предел насыщения или максимальное количество соли, которое может быть растворено и унесено в растворе.

Плотность бурового раствора обеспечивает боковое давление, удерживающее соль. При увеличении радиальных напряжений кольцевые напряжения и, следовательно, касательные напряжения, уменьшаются. При увеличении бокового давления порода фактически становится более пластичной, но касательные напряжения, вызывающие деформацию, уменьшаются. Поэтому текучесть будет проявляться в меньшей степени.

Тип и плотность бурового раствора влияют на скорость растворения соли. Можно подобрать такую рецептуру РВО, при которой скорость растворения соли будет равна скорости ее течения.