Скорость растворения солей в воде, мм/час ,

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Кафедра «Нефтегазовые технологии»

Толкачев Г.М., профессор

Козлов А.С., доцент

Материалы к изучению дисциплины

«Особенности бурения и крепления скважин в солях»

Пермь – 2015

Освоение недр с использованием глубоких скважин нередко связано с вскрытием отложений горных пород, отличающихся от других пород геологического разреза аномальными свойствами. К таким породам относятся водорастворимые соли – хлориды натрия, калия и магния: каменная соль (NaCl), бишофит (MgCl₂·6H₂O), карналлит (KCl·MgCl₂·6H₂O), сильвин (KCl), сильвинит (смесь сильвина с преобладанием галита) и др. Отложения солей толщиной от первых десятков до 3 – 4 тысяч метров залегают на глубинах от нескольких метров до 5 тысяч метров. В зонах залегания солей забойная температура изменяется от 10-20 ^оС до 150-180 ^оС.

Высокая растворимость солей и их активное влияние на буровые растворы, на тампонажные растворы и формирующийся цементный камень создают значительные трудности при строительстве скважин в солевых и подсолевых отложениях.

В ряде регионов мира (Германия, Франция, Канада, США, Россия, Казахстан, Беларусь и др.) в подсолевых отложениях известны залежи, содержащие значительные запасы нефти, газа, минеральных вод.

В условиях наличия водорастворимых солей в геологическом разрезе недр осваиваемых территорий осуществляется бурение и крепление скважин различного назначения:

1.Скважины на нефть, газ, строящиеся на разных этапах освоения месторождений углеводородов (опорные, параметрические, поисковые, разведочные, эксплуатационные);

2.Специальные скважины для сброса и захоронения жидких и твердых отходов различных производств (промышленные стоки, радиоактивные и токсичные вещества);

3.Скважины для транспортирования контейнеров с радиоактивными и токсичными веществами в выработанное пространство соляных рудников;

4.Скважины для создания и эксплуатации подземных хранилищ газа, нефти и нефтепродуктов в солевых и подсолевых отложениях;

5.Скважины для добычи солей методом растворения и выщелачивания.

ВИДЫ И ПРИРОДА ОСЛОЖНЕНИЙ

ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН В СОЛЯХ

Известно, что общим для всех скважин на нефть и газ является требование обеспечить надежное, не ограниченное во времени, разобщение эксплуатируемых глубинных углеводородсодержащих объектов (нефтяные и газовые пласты, водоносные горизонты, проницаемые пласты, искусственно созданные емкости в недрах) от выше и ниже залегающих флюидосодержащих комплексов горных пород. Такая задача удовлетворительно решается в условиях разрезов, сложенных терригенно-карбонатными породами выше кровли и ниже подошвы продуктивных пластов, но при наличии выше кровли продуктивного пласта и ниже его водорастворимых солей достижение этой цели зачастую становится проблематичным. Это обусловлено резким отличием физико-химических и физико-механических свойств солей от свойств вмещающих их терригенно-карбонатных пород.

Вещественный состав, физико-химические и физико-механические свойства, термобарические условия залегания водорастворимых солей в солесодержащей части вскрываемого геологического разреза определяют в большинстве случаев возможность возникновения различных видов осложнений на разных стадиях строительства и функционирования скважин.

Наиболее типичными являются следующие виды осложнений:

1. Кавернообразование

Основной причиной кавернообразования в является способность солей растворяться в пресных (таблицы 1,2) и маломинерализованных водах, в водно-солевых системах, недонасыщенных по наиболее растворимой соли в открытой части ствола скважины. Одновременно при этом создаются условия для обрушения стенок скважины в интервалах межсолевых пропластков твердых пород из-за растворения соли в кровле и ниже подошвы этих пропластков. Следствием кавернообразования по этим причинам является увеличение диаметра скважины в отдельных интервалах в 3-4 раза, а ее объема – в 2-2,5 раза.