Влияние поверхностно-активных веществ на искривление скважин при бурении в анизотропных горных породах

Abstract

Актуальность. Отклонение от проектной траектории скважин приводит к ошибочным результатам и как следствие к невыполнению поставленной задачи бурения. К важным геологическим условиям, которые влияют на искривление скважины, относятся сланцеватость, трещиноватость, слоистость, перемежаемость слоев пород различной твердости, флюидальность, пористость, зоны дробления пород, разломы, пустоты, твердые включения и т. п. Как показывает опыт проведения буровых работ, значительная часть перебуриваемых горных пород являются анизотропными. Показатель анизотропии горных пород характеризует степень совокупного влияния нескольких факторов на процесс естественного искривления скважин. Тип инструмента и параметры режима бурения являются основными факторами такого рода. Борьба с естественным искривлением зачастую вызывает технические затруднения и связано с большими затратами времени и материальных ресурсов. В связи с этим актуальным является изучение особенностей бурения в условиях анизотропии горных пород и рассмотрение возможностей влияния на искривление скважин при повышенной флюидальности. Цель: определение возможностей влияния на естественное искривление скважин при бурении в анизотропных горных породах. Объект: механизм разрушения анизотропной горной породы. Методы: экспериментальные, аналитические исследования, анализ. Результаты. Применение в процессе бурения скважин жидкостей с добавлением поверхностно-активного вещества и гидродинамическое воздействие на забой способствуют снижению естественного искривления скважин. Активное воздействие очистного агента, содержащего поверхностно-активные вещества, на зону предразрушения породы устраняет неравномерность поражения забоя при движении резцов инструмента в направлении навстречу и вслед плоскостям флюидальности. Промывочный агент с добавками поверхностно-активного вещества снижает значение отношения скорости фрезерования породы в стенке скважины к углублению забоя, при этом особый эффект наблюдается при высокой механической скорости бурения скважины. Данное обстоятельство связано с возможностью проникновения промывочного агента в трещины, образовавшиеся в зоне предразрушения горной породы.

Relevance. Deviation from the design trajectory of wells leads to failure to fulfill the drilling task. The main geological conditions affecting the curvature of the well include stratification, shale, fluidity, fracturing, porosity, intermittency of rock layers of different hardness, crushing zones, faults, voids, and solid inclusions. A significant part of the rocks drilled are anisotropic. The rock anisotropy index for drillability characterizes the degree of influence of the sum of factors on the natural curvature of wells. These factors primarily include the type of tool and the parameters of the drilling mode. The struggle with natural curvature often causes technical difficulties and is associated with a large investment of time. In this regard, it is relevant to study the features of drilling under conditions of rock anisotropy and to consider the possibilities of influencing the curvature of wells with increased fluidity. The aim of the research is to determine the possible effect on the natural curvature of wells when drilling in anisotropic rocks. Object: anisotropic rock destruction mechanism. Methods: experiment, analytical studies, analysis. Results. The decrease in anisotropy during drilling is actively influenced by flushing fluid with a surfactant on the rock prefracture zone. Such an effect tends to eliminate the unevenness of the face damage when the tool cutters move towards and after the fluidity planes, which is explained by a more intensive decrease in the strength characteristics of anisotropic rock precisely in the direction along the fluidity planes. The use of a flushing agent with the addition of a surfactant makes it possible to reduce the ratio of the rate of milling the rock in the wall of the well and the deepening of the bottom in combination with a high mechanical drilling speed under certain conditions. This circumstance is associated with the possibility of active penetration into the cracks of the prefracture zone of the washing agent with a surfactant.