Pierderi frecvente de circulație și spargeri ale puțurilor de foraj în timpul forajului? Ați identificat cauzele reale?

Forajul este o operațiune de bază în explorarea geologică, minerit, construcția fundațiilor pe piloți și alte domenii inginerești. Cu toate acestea, proiectele se confruntă adesea cu problema spargerii găurilor de foraj și a „pierderilor în timpul forajului” (pierdere rapidă a fluidului de foraj). Acest lucru nu numai că duce la pierderi mari de noroi și prăbușirea găurilor de foraj, dar și întârzieri în timp, crește costurile și poate compromite calitatea găurilor de foraj și siguranța ulterioară în construcție. Pe baza practicii de teren, acest articol analizează cauzele principale ale pierderii circulației și propune contramăsuri specifice pentru a ghida proiecte similare.

Cauze principale ale pierderii circulației Pierderea circulației este rareori cauzată de un singur factor; aceasta rezultă de obicei din interacțiunea dintre condițiile de formare și practica operațională. Cauzele pot fi grupate în două categorii principale:

1. Factori geologici — constrângeri inerente ale formațiunii. Formațiunea în sine este principalul factor predispozant pentru pierderea circulației. Atunci când forajul intersectează anumite unități geologice, riscul de pierdere a noroiului crește brusc:

• Straturi de nisip afânate: Porozitatea intergranulară mare și cimentarea slabă facilitează scurgerea rapidă a fluidului de foraj prin spațiile porilor. Pierderile sunt deosebit de pronunțate în nisipurile fine și straturile lutoase.

• Mase de rocă fracturate: Carbonații, granitele și alte roci cu fracturi, rosturi sau cavități de dizolvare dezvoltate conțin căi neregulate prin care noroiul poate scăpa rapid, producând fenomenul de „pierderi în timpul forajului”.

• Alte unități adverse: Conglomeratele, zonele faliate și cele zdrobite au structuri instabile și libere care nu numai că favorizează pierderea de fluide, dar cresc și riscul de prăbușire a forajului, agravând dificultățile de construcție.

2. Factori operaționali — influențe controlabile ale construcției Chiar și în condiții geologice favorabile, operațiunile necorespunzătoare pot declanșa pierderi de circulație. Două aspecte operaționale sunt cele mai critice:

• Viteză excesivă de foraj: Urmărirea avansului rapid prin utilizarea unor rate de rotație sau de penetrare prea mari provoacă perturbări intense ale peretelui găurii de foraj, distruge stabilitatea acesteia în câmp apropiat, produce fisuri sau exfoliere și permite fluidului de foraj să se scurgă.

• Proprietăți inadecvate ale fluidului de foraj: Fluidul de foraj este bariera cheie care protejează gaura de foraj. Dacă vâscozitatea este prea mică, nu poate forma o turtă de filtrare eficientă; dacă densitatea este insuficientă, nu poate echilibra presiunea de formare. Ambele condiții împiedică etanșarea eficientă a porilor și fracturilor și duc la pierderi.

Contramăsuri specifice Abordarea pierderii circulației necesită o abordare de tip „prevenire mai întâi, apoi remediere”, cu tratamente stratificate și gradate care abordează problema la sursă.

1. Optimizați proprietățile fluidului de foraj pentru a consolida protecția găurii de foraj. Fluidul de foraj este prima linie de apărare împotriva pierderilor. Ajustarea formulei fluidului poate îmbunătăți semnificativ etanșarea și suportul structural:

• Creșterea vâscozității și densității: Adăugați bentonită, derivați de celuloză, poliacrilamidă și aditivi similari pentru a crește vâscozitatea, astfel încât fluidul să poată adera mai bine la peretele găurii de sondă și să formeze o turtă de filtrare; creșteți moderat densitatea pentru a asigura o presiune de etanșare mai mare împotriva porilor și fracturilor din formațiune.

• Modificare țintită: Pentru zonele cu nisip afânat, adăugați materiale fibroase, cum ar fi rumeguș sau coji de orez, pentru a îmbunătăți suspensia și capacitatea de afundare; pentru zonele fracturate, adăugați agenți cu priză rapidă (ciment, silicat de sodiu), astfel încât fluidul să se poată gelifica rapid în fisuri și să formeze o etanșare.

2. Plasați agenți de obturare pentru a etanșa punctele active de pierdere. Când apar pierderi, introduceți prompt materiale de obturare în gaură pentru a umple direct porii și fisurile și a bloca căile de circulație ale fluidelor:

• Materiale comune de astupare: Argilă (bentonită), rumeguș, ciment, fibră de bumbac, coji de nucă etc. Alegeți materialele în funcție de gravitatea pierderilor. Pentru pierderi minore, argila sau rumegușul pot fi suficiente; pentru pierderi moderate, un amestec ciment-argilă folosește întărirea cimentului pentru a îmbunătăți etanșarea pe termen lung.

• Metoda de plasare: Se utilizează tehnici de plasare în etape și de „găurire și dopare” - alimentarea lentă a materialelor în zona de pierderi se face, menținând în același timp circulația nămolului, astfel încât materialele să fie transportate către căile de scurgere, să umple golurile și să formeze un dop stabil care previne pierderile ulterioare.

3. Controlul parametrilor de foraj pentru a reduce perturbațiile găurii de sondă. Practicile operaționale corecte sunt esențiale pentru a preveni pierderea circulației prin minimizarea deteriorării peretelui găurii de sondă:

• Reduceți rata de penetrare: Reduceți viteza de rotație și viteza de avans, în special la traversarea nisipurilor afânate sau a straturilor fracturate; adoptați o abordare de tip „turație redusă, avans mic” pentru a reduce impactul burghiului pe perete și a limita perturbațiile.

• Acordați timp pentru formarea turtei de filtrare: O forare mai lentă oferă fluidului timp să depună o turtă de filtrare uniformă și densă pe peretele găurii de sondă, consolidând în continuare peretele și sigilând microporii pentru a reduce riscul de pierderi.

4. Reumplerea și reforarea pentru pierderi severe Când pierderile sunt severe și obturarea de rutină eșuează - sau când are loc prăbușirea unui foraj la scară largă - poate fi necesară reumplerea intervalului și reforarea:

• Alegerea materialelor de reumplere: Se preferă argila, pasta de ciment sau un amestec de argilă și ciment. Argila este ieftină și eficientă pentru etanșare; pasta de ciment se întărește pentru a oferi o armare de înaltă rezistență peretelui găurii de sondă.

• Procedura de reumplere și reforare: Umpleți intervalul de pierdere și o margine deasupra acestuia cu materialul ales până când secțiunea afectată este umplută. Lăsați materialul să se întărească suficient (de obicei 24-48 de ore, ajustat în funcție de material și condițiile de formațiune) pentru a forma o etanșare stabilă, apoi reluați forarea. La reforare, optimizați din nou fluidul de foraj și controlați penetrarea pentru a preveni reapariția.

Concluzie Ruperea găurilor de foraj și pierderile în timpul forajului sunt frecvente și apar atât din condițiile inerente ale formațiunii (nisipuri libere, zone fracturate), cât și din factorii controlabili (viteză excesivă de foraj, performanță slabă a fluidului de foraj). Pentru a gestiona eficient riscul, efectuați studii ale formațiunii înainte de construcție pentru a anticipa zonele predispuse la pierderi; în timpul construcției, preveniți pierderile prin optimizarea proprietăților fluidului și controlul parametrilor de foraj; iar dacă apar pierderi, aplicați un răspuns gradat care include obturarea, reumplerea și, dacă este necesar, reforajul. Adoptarea unei mentalități de „prevenirea pe primul loc, remedierea pe al doilea loc” și ajustarea măsurilor pentru a se potrivi caracteristicilor formațiunii și realităților din teren sunt esențiale pentru depășirea problemelor de pierdere a circulației, asigurarea unor operațiuni de foraj fără probleme și îmbunătățirea calității și eficienței construcției.