Температура - мерзлая порода
Cтраница 4
 |
Схема экспериментальной установки. [46] |
Вместе с тем известно [9, 65], что сопротивляемость смятию составной крепи, состоящей из двух ( или большего количества) обсадных колонн и равномерно распределенного между ними цементного камня, отвечающего требованиям ГОСТ 1581 - 78, равна как минимум сумме критических давлений составляющих крепь обсадных колонн. Причем это относительное увеличение сопротивляемости смятию растет с увеличением диаметров колонн крепи. Например -, крепь, состоящая из наружной 324-мм колонны, внутренней 245-мм и цементного камня между ними, выдерживает наружное давление 44 МПа при группе прочности стали Д и 90 МПа при группе прочности стали Р-110. Очевидно, этим и можно объяснить отсутствие случаев смятия обсадных колонн на месторождениях и площадях, где температура мерзлых пород не ниже - 1 5 - - 2 С. [47]
Однако если в разрезе мерзлой толщи имеются неустойчивые мерзлые породы, то в интервале их залегания практически невозможно обеспечить сплошность цементного камня и его сцепление со стенкой скважины по целому ряду причин. В первую очередь, в кавернозном интервале практически невозможно обеспечить полное вытеснение глинистого раствора цементным, который даже при появлении на поверхности в дальнейшем оседает на дно каверны, в то время как глинистый раствор всплывает вверх. Кроме того, сползание в кольцевое пространство отдельных выступающих масс породы со стенок скважины охлаждает тампонажный раствор на контакте с породой и ухудшает качество сцепления в тех интервалах, где вытеснение было полным. Высокого качества сцепления цементного камня с избыточно льдистыми породами не удается достигнуть, даже применяя промывочные жидкости с отрицательной температурой и тампонажные смеси, твердеющие при температуре мерзлых пород ввиду их растепления при бурении стволов под очередные колонны. Растепление продолжается при дальнейшей эксплуатации, если, конечно, не применять теплоизоляцию обсадных и эксплуатационных колонн. [48]
Мерзлая зона на островах и Таймыре имеет сплошное распространение. Сквозные талики возможны лишь под наиболее крупными озерами и руслами рек Пясины, Ниж. Таймыры и других, имеющих круглогодичный сток. Лишь на прибрежных участках, испытывающих поднятие, мощность мерзлой зоны по аналогии с соседними участками побережий материка и островов не должна превышать нескольких десятков метров. Температура мерзлых пород в подошве слоя с годовыми теплооборотами изменяется от минус 4 - 5 у морского берега, до минус 9 - 14 вдали от моря. [49]
Температура мерзлых пород в определенных условиях также влияет на процесс проводки скважин. Так, с понижением температуры неустойчивых пород кавернообразование в них при прочих равных условиях уменьшается. В этом аспекте снижение температуры породы положительно сказывается на проводке. С другой стороны, чем ниже их температура, тем быстрее происходит замерзание промывочной жидкости при перерывах в бурении. Образовавшаяся в стволе скважины ледяная пробка при возобновлении бурения требует проработки ствола, в противном случае может произойти прихват труб или инструмента, если они были оставлены в нем. Кроме того, с понижением температуры мерзлых пород возрастает вероятность примерзания к стенкам скважины бурильной или обсадной колонн, особенно когда их спуск производится при низкой температуре воздуха. Отрицательные последствия температурного фактора чаще всего происходят при малом диаметре ствола, характерном для колонковых скважин. При хорошо организованном бурении эти осложнения обычно не встречаются. [50]
Однако при определенных механических свойствах окружающего массива горных пород может потребоваться защита от последствий протаивания, выбор которой зависит от глубины и мощности избыточно-льдистых прослоев. Так, если избыточно-льдистые прослои находятся в верхней части разреза, т.е. представлены сингенетически промерзшими породами четвертичного возраста, то их просадка не отразится на целостности колонн, однако повлечет за собой деформацию дневной поверхности, представляющей угрозу для околоскважинного оборудования. Если же избыточно-льдистый пласт расположен на большой глубине, то работа скважины в конечном итоге приведет к образованию глубинного термокарста, перераспределению напряжений в массиве пород и увеличению нагрузок на колонну. При определенном сочетании этих факторов нежелательные последствия протаивания могут вообще не проявляться в период работы скважины, и это можно установить заранее проведенным расчетом. Непременным условием правильности такого прогноза, безусловно, является знание температуры мерзлых пород и их теплофизических характеристик. [51]
Страницы: 1 2 3 4