СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ КОЛЬМАТАЦИИ ПЛАСТА

Кольматация — сложный физико-механический процесс снижения проницаемости пласта, протекающий во времени. Различают три зоны кольматации пласта: проникновения частиц бурового шлама (механический кольматаж), глинистого раствора и фильтрата глинистого раствора.

Зона механического кольматажа в рыхлых водосодержащих породах невелика — не более 10—15 мм. По мере вскрытия пласта с глинистым раствором на стенках скважины образуется плотная глинистая корка толщиной 3—б мм, что, в свою очередь, ограничивает поступление глинистого материала и шлама в пласт. В трещиноватых горных породах частицы бурового шлама могут проникать достаточно глубоко (до нескольких десятков метров), что зависит от размера и конфигурации трещин, а также от перепада давления на пласт (репрессии).

Глубина проникновения глинистого раствора в пески, по данным различных исследователей, колеблется в широких пределах. Н. И. Шацов считает, что глубина проникновения глинистого раствора в пласт и толщина глинистой корки зависят от состава песка.

И. Н. Бандырский в лабораторных условиях установил, что глубина проникновения глинистого раствора в водонасыщенные мелкозернистые пески составляет 50— 100 мм, а в среднезернистые— 100—200 мм. Глинистая корка на стенках скважины формируется в течение от нескольких минут до 30 минут. Ее проницаемость обычно в 1000—10 000 раз меньше проницаемости пласта, поэтому после формирования глинистой корки в пласт попадает только фильтрат глинистого раствора, содержащий тонкодисперсные и коллоидные частицы глины, которые набухают и способствуют снижению проницаемости пласта.Количество отфильтровавшейся жидкости в пласт — показатель распространения и характера зоны кольматации. F оличество жидкости, отфильтровавшейся в пласт при вскрытии пласта, определяется экспериментально или на основании теоретических расчетов (Башкатов, Олоновский, Дрягалин, 1969).

С. К. Фергюссон и И. А. Клотц при исследовании водоотдачи промывочных растворов на модели скважины пришли к заключению, что из общего объема фильтрата на долю статической водоотдачи приходится 10—20% и 80—90% на фильтрат, выделяемый при гидродинамических условиях.

Глинистые частицы набухают в водной среде, в результате изменяется внутренняя геометрия порового пространства, причем проницаемость породы при этом может уменьшаться до 50 раз и более. Процесс набухания глинистых частиц развивается во времени и в зависимости от состава глин может достигать предельной величины (для тонкодисперсных систем) через 24—Д20 часов. Наибольшее набухание свойственно Na- и Li-бентонито- вым (до 840%) и естественным бентонитовым (до 252%) глинам.

Снижение противодавления на пласт достигается применением облегченных и аэрированных растворов. Испытания показали, что поверхностно-активные вещества (ПАВ) снижают кольматацию продуктивного пласта и обеспечивают дебиты на уровне дебита скважин ударного бурения.

Аэрацию раствора можно проводить комбинированно — введением ПАВ и насыщением раствора, подаваемого от компрессора сжатым воздухом. Для этой цели можно использовать также аэратор.

Адсорбция ПАВ на поверхности раздела фаз определяет активность воздействия этих веществ на раствор. Поверхностное натяжение на границе раздела фаз тем меньше, чем выше активность ПАВ.

Кроме этого, ПАВ снижают силы сопротивления вращению бурильных труб и долота, а также гидравлические потери в системе труба — скважина. Все это увеличивает проходку на долото и механическую скорость бурения. Если вода имеет повышенную минерализацию (жесткость), то требуется ее предварительное смягчение путем выведения реагентов-электролитов (NaOH, Na₂C0₃ и др.). В этом случае эффективна сульфидо-спиртовая барда.Поверхностно-активные вещества добавляют в раствор в количестве до 1—2%. Введение большего количества не дает эффекта (Паус, 1967). Для воды как растворителя, имеющего большое поверхностное натяжение, многие органические вещества являются поверхностно-активными (кислоты, спирты и т. д.). водах различного химического состава разные ПАВ обеспечивают неодинаковый эффект по снижению плотности раствора. Снижение зоны кольматации пласта в случае применения аэрированных растворов объясняется также тем, что поровые каналы как бы закупориваются мелкими пузырьками воздуха, препятствующими проникновению в пласт бурового раствора и его фильтрата. Противодавление на пласт можно снизить с помощью буровых снарядов с призабойной циркуляцией промывочной жидкости (Сулакшин, 1973). В рыхлых водовмещающих породах (пески, супеси) проблема восстановления проницаемости прифильтровых зон является наиболее сложной. Чем больше время вскрытия пласта, тем благоприятнее условия для кольматации пласта, то же следует сказать о статической и динамической глинизации фильтра. Поэтому надо стремиться к уменьшению времени контакта раствора с пластом и фильтром. Это обстоятельство требует от буровой бригады выполнения работ по вскрытию пласта и оборудованию его фильтром в сжатые сроки, без простоев. При бурении с водой в устойчивых трещиноватых породах происходит кольматация трещин шламом. По данным исследований В. А. Парфияновича, при колонковом бурении размер шлама составляет 0,05 мм и выше, что зависит от типа и характера буримых пород и способа бурения.

Заполнение трещин шламом происходит главным образом при движении фильтрационного потока в пласт. При малых скоростях фильтрационного потока шлам заполняет в трещине лишь зону, непосредственно примыкающую к стволу скважины.

Чтобы очистить трещины пласта от скопившегося в них шлама, необходимо обеспечить достаточные для размыва и удаления скорости потока воды из пласта в зону ствола скважины. Скорость потока жидкости для размыва шлама должна быть значительно больше скорости, при которой происходило выпадение частиц шлама в осадок.

Современные способы вскрытия пласта характеризуются двумя основными факторами: разрушением горной породы и удалением продуктов разрушения.

Наиболее распространенный способ бурения — вращательный с промывкой. В качестве промывочной жидкости используют различные растворы, причем наилучшей промывочной жидкостью считается та, которая не снижает проницаемости призабойной зоны или минимально искажает фильтрационные свойства пласта и требует недлительных и несложных работ по его освоению.

Вращательный способ бурения с удалением продуктов разрушения горных пород глинистым раствором характеризуется, как это было показано ранее, интенсивным изменением фильтрационных свойств пласта. Плотность раствора подбирают и регулируют таким образом, чтобы, с одной стороны, не происходил приток пластовых вод в скважину, а с другой — чтобы в пласте не появились трещины (или развились имеющиеся), что может привести к катастрофическому поглощению раствора и гидравлическому разрыву пласта. Принципиальное преимущество способов вскрытия, у которых продукты разрушения пород удаляют с помощью воды или воздуха, состоит в том, что процесс коль- матации водонасыщенной породы практически отсутствует. Бурение с продувкой воздухом не получило пока широкого промышленного применения из-за технологических особенностей этого способа бурения (необходимость разделения водоносных пластов, трудности борьбы с во- допритоками при бурении, образование сальников из породы на буровом снаряде, трудности вскрытия песчаных водонасыщенных пластов на глубину более 10 м и т. д.). В устойчивых трещиноватых породах вскрытие пласта рекомендуется проводить водой. Но и в этом случае происходит засорение трещин частицами бурового шлама, хотя для практических расчетов можно считать При наличии в разрезе пропластков глины или глинистых сланцев вода обогащается глинистым материалом, что также вредно сказывается на проницаемости пласта. Вращательное бурение с промывкой водой с успехом используется в рыхлых неустойчивых породах.  При вскрытии слабонапорных пластов для предотвращения интенсивного поглощения раствора величину его плотности регулируют таким образом, чтобы перепад давления раствора на пласт не превышал 0,015—0,02 МПа. В этих условиях следует избегать гидродинамических давлений, возникающих при проработке ствола, быстром спуске колонн и др. Способы вскрытия пластов с призабойной циркуляцией промывочной жидкости имеют то преимущество, что позволяют снизить противодавление на пласт (Сулакшин, 1973). Их применение в определенных гидрогеологических условиях будет перспективно.Пласт вскрывают не только глинистым или аэрированным раствором, но и специальными растворами, которые самопроизвольно распадаются через определенное время. Вращательный способ разрушения пород может использоваться в сочетании с ударным воздействием. Такую схему применяют в пневмоударниках и гидроударниках. В качестве агента по удалению продуктов разрушения горных пород с забоя могут быть вода, воздух и раствор. Если скважина вскрыла пласт с низкими фильтрационными свойствами, то для получения более высоких дебитов применяют схему расширения призабойной зоны.

Для этой цели используют расширители механического типа. На рисунке 51 представлен такой расширитель конструкции Промбурвода. Расширители механического типа расширяют стенки скважины своими органами либо под воздействием перепада промывочной жидкости (конструкции Промбурвода), либо под действием осевой нагрузки с опорой расширителя на забой (конструкции Союзшахтоосушения). Первая схема имеет то преимущество, что позволяет проводить последовательное расширение нескольких пластов за один рейс. Известны и получили распространение расширители, основанные на гидромониторном воздействии струи воды. Для этого применяют насадки, опускаемые на трубах в зону пласта. Эффект гидродинамического воздействия затопленной струи на породу при этом резко снижается на расстоянии более (8—5)d_H, где d_H — диаметр насадки. При такой схеме, очевидно, нельзя ожидать глубокого вскрытия пласта. Оригинальна и проста схема расширения, основанная на применении эксцентричного долота Промбурвода. Эффект разрушения стенок скважины при вращении этого долота в скважине усиливается под действием реактивной силы струи воды, истекающей из отверстия в направлении, противоположном расширению. Расширение призабойной зоны позволяет не только удалить закольматированную породу, но и увеличить площадь фильтрации воды в скважину.

Процесс расширения эффективен лишь при использовании в качестве промывочного агента воды. Необходимым условием является устойчивость стенок скважины, поэтому в рыхлых водовмещающих породах перепад столба промывочной жидкости на пласт должен быть не менее 1,5—3,0 м. После расширения призабойной зоны в рыхлых породах скважину оборудуют гравийно-обсыпным фильтром. Широко распространенный в довоенные годы способ ударного бурения не требует применения глинистого раствора. Однако и при этом способе уплотняются горные породы из-за работы ударных инструментов, что приводит к снижению проницаемости пласта.

СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ОСВОЕНИЯ (РАЗГЛИНИЗАЦИИ)

В общей проблеме освоения различают две задачи, освоение пласта и освоение фильтра. Очевидно, эффективным считается тот способ, который успешно решает обе задачи. Если в скважине фильтр не устанавливают, то освоение в общем случае облегчается. Все способы по принципу действия делятся на шесть групп.

К I группе относятся способы, у которых разрушение продуктов кольматации и удаление их из призабойной зоны осуществляются потоком воды. В этой группе промышленное применение получили промывка через рабочую поверхность фильтра и через башмак и обработка стенок скважины струей воды через насадки. Продукты кольматации удаляются в восходящем потоке воды по затрубному пространству, а также по колонне труб.

Промывка скважины через рабочую поверхность фильтра. Сущность этого способа заключается в том, что вода через бурильные трубы нагнетается внутрь фильтра и через его рабочую поверхность поступает в зафильтро- вое пространство. Такая промывка обеспечивает лучшую разглинизацию самого фильтра, главным образом его верхней части. Однако разглинизация стенок скважины происходит менее эффективно. Чтобы избежать излива воды через внутреннее сечение водоподъемной колонны, в верхней ее части устанавливают сальник.

Промывку заканчивают при полном поглощении или резком уменьшении количества промывочной жидкости, изливающейся на поверхность, а также при осветлении выходящей воды и интенсивном выносе песка на поверхность земли. Эти явления служат показателем окончания разглинизации водоносного горизонта. Недостаток способа — способность раскольматации лишь верхних интервалов фильтра и явно недостаточная раскольматация пласта. Разновидностью этого способа является обработка сухим льдом.

Обработка сухим льдом. В США применяют способ восстановления дебитов с помощью сухого льда (твердая углекислота). Сухой лед вступает в реакцию с водой, что вызывает разрушение глинистой корки и продуктов кольматации. После окончания обработки пласта скважину промывают. Во избежание преждевременного взаимодействия с водой сухой лед доставляют в зону пласта в специальных контейнерах.

Расход твердой углекислоты для скважин диаметром 150—200 мм составляет от 5 до 20 кг, но в среднем не более 1 кг на 10 м ствола скважины, так как при большем расходе может возникнуть замораживание воды. Данный способ не получил применения, его разрушающая способность невелика.

Затрубная (зафильтровая) промывка. Глинистый раствор и глинистую корку удаляют путем промывки за- трубного пространства водой. Для этого в башмак фильтра ввинчивают на левой резьбе бурильные трубы, через которые подают воду. На эксплуатационной колонне закрепляют оголовок для отвода промывочной жидкости. Если фильтр устанавливают на эксплуатационной колонне, бурильные трубы в оголовке скважины закрепляют сальником. В этом случае скважину оборудуют кондуктором, который цементируется до устья.

После окончания промывки бурильные трубы правым вращением вывинчивают из башмака и извлекают из скважины, а отстойник фильтра во избежание пескова- ния частично засыпают гравием. Иногда с этой целью в башмаке устанавливают обратный клапан. Затем проводят откачку из скважины с расходом, превышающим расход при промывке. При этом происходит дальнейшая разглинизация скважины, о чем свидетельствует увеличение дебита скважины, понижение динамического уровня и полное осветление воды.

Продолжительность откачки, при которой завершается разглинизация скважины и стабилизируется удельный дебит, зависит от степени глинизации стенок скважины при бурении, свойств водоносных пород и интенсивности прокачки.

В крупнозернистых песках разглинизация заканчивается за несколько часов или суток, в мелко- и среднезернистых — за 6—8 суток, а в ряде случаев и более.

Недостаток способа затрубной промывки — неполное удаление глинистой корки. Вода, выходя из-под башмака фильтра, поднимается не по всему зазору между стенкой скважины и фильтром, а по изолированным каналам, промытым в глинистой корке. Давление насоса и скорости восходящего потока недостаточны для того, чтобы полностью удалить глинистую корку и закольматирован- ную породу. По осветлению воды судят о завершении разглинизации, хотя большай часть скважины в зоне фильтра остается неочищенной от глинистой корки.

По данным лабораторных работ И. Н. Бандырского, зафильтровая промывка при скорости потока воды 1 м/с и длительности промывки до 40 часов позволяла смыть корку только с 20—30% поверхности стенок скважины. К недостаткам способа относится также и большой расход воды.

Промывка фильтра изнутри ершом. Часто этот способ выполняют с помощью так называемого гидравлического ерша. Разглшшзацию применяют для восстановления водоотдачи скважин, каптирующих водоносные пески. По характеру процесса разглинизации способ промывки фильтра изнутри ершом близок к промывке скважин через рабочую часть фильтра. Гидравлический ерш позволяет сконцентрировать промывочную воду на ограниченном участке фильтра, что повышает эффективность его действия. Гидравлический ерш представляет собой отрезок перфорированной трубы длиной 0,8—1,0 м, имеющий сверху и снизу резиновые манжеты по внутреннему диаметру фильтра. В скважину его опускают на трубах, по которым подается вода. В процессе разглинизации ерш перемещается по длине фильтра. В некоторых случаях, например при отсутствии воды для промывки, ерш используют для очистки фильтра сжатым воздухом. Применение гидравлического ерша позволяет более качественно осуществлять очистку фильтра, однако, так же как и при промывке через рабочую поверхность фильтра, разглинизация водоносного горизонта малоэффективна. Более эффективна очистка внутренней поверхности фильтра путем промывки водой через гидронасад- кп (рис. 54).

Ко II группе относятся способы освоения, основанные на разрушении и удалении продуктов кольматации путем снижения противодавления столба промывочного раствора на пласт. Снижение уровня столба промывочного раствора может быть выполнено путем использования различных насосов (центробежных и др.), эрлифтных водоподъемников, а также относительно малопроизводительных средств желонирования и свабирования.

Прокачка насосом и эрлифтом. Этот способ обычно применяют при разглинизации напорных водоносных горизонтов. Перед прокачкой скважину промывают водой. Если водоносный горизонт представлен твердыми трещиноватыми породами или галечниками, прокачку ведут с максимальной производительностью, обеспечивающей максимальный перепад давления.

Свабирование и желонирование. Этот способ обычно применяют для разглинизации слабонапорных горизонтов и проводят путем периодического перемещения вверх и вниз поршня-сваба внутри эксплуатационной колонны. Сваб представляет собой металлический диск, диаметр’ которого несколько меньше диаметра (внутреннего) труб с резиновым клапаном. При ходе сваба вверх давление в трубах под свабом снижается и из прифильтровой зоны засасывается глинистый раствор и со стенок скважины обрушается глинистая корка. При ходе сваба вниз клапан открывается и глинистый раствор проходит в пространство над свабом. Сваб спускают в скважину на бурильных трубах, ход его достигает нескольких десятков метров. Сваб обычно не опускают ниже верхнего обреза рабочей части фильтра. Свабирование продолжают до тех пор, пока в скважине не установится относительно стабильный уровень воды, не меняющийся значительное время. К недостаткам этого способа относятся: кольматация фильтра глинистым раствором; опасность разрыва сетки в сетчатых фильтрах и большая продолжительность работ.

Разглинизация обратновсасывающей промывкой через окна. Этот способ был предложен и успешно внедрен в практику В. И. Блажковым. В нижней части фильтра имеются так называемые промывочные окна (см. рис. 10). Разглинизацию начинают с проведения откачки. Чаще всего для этого используют эрлифт, желонирование менее предпочтительно из-за более низкой производительности. В случае применения эрлифта в начальный период откачки, когда водопритоки малы, в скважину по специальной колонне труб подают воду. В начале откачки на урезе промывочных окон создается перепад давления, вызывающий обрушение стенок скважины, сложенных рыхлыми водовмещающими породами. Обрушенная порода перемещается вниз вдоль фильтра и удаляется вместе с глинистым раствором через внутреннее сечение фильтра. Чтобы глинистый раствор не поступал из верхних участков ствола скважины в зону пласта, над фильтром в верхнем ниппеле устанавливают эластичный пакер, изготавливаемый из брезента, внутрь пакета заливают 10— 15 л тяжелого глинистого раствора.

Процесс разглинизации занимает 2—3 часа. За это время из зоны пласта извлекается до 1—2 м³ заглинизи- рованной породы. Большим преимуществом этого способа является возможность достаточно полного удаления из зоны пласта не только находящегося в затрубном пространстве глинистого раствора, но и заглинизированной породы. Данный способ хорошо зарекомендовал себя при разглинизации водонасыщенных песков различной зернистости и с разными напорами. После окончания процесса разглинизации окна перекрывают кольцом, устанавливаемым снаружи или внутри фильтровой колонны. Кольцо в начальном положении закреплено на фильтровой колонне с помощью дюралюминиевых или медных заклепок, срез заклепок и перекрытие промывочных окон осуществляются ударом колонны воздушных труб по перемычке кольца.

Данный способ эффективен для разглини- зации фильтров небольшой длины — до 4—6 м, в случае разглиниза- ции более длинных фильтров происходит защемление заглинизиро- ванного экрана вдоль верхней части фильтра, и водопритоки в этой зоне снижаются.

При спуске фильтра с закрытой нижней пробкой происходит интенсивная циркуляция раствора внутрь фильтра, что снижает его проницаемость и затрудняет процесс освоения скважины.

В. И. Блажков предложил устанавливать внутри колонны труб над фильтром цементную пробку. При спуске фильтра с открытыми окнами глинистый раствор поступает в фильтр главным образом через эти отверстия и в меньшей степени через фильтрующую поверхность. В верхнем ниппеле фильтра устанавливают цементную пробку, что ограничивает количество поступающего раствора внутрь фильтра и снижает динамическую глинизацию фильтра. В дальнейшем цементная пробка разбивается буровым инструментом или колонной воздушных труб и падает в отстойник, не препятствуя процессу раз- глинизации.

Проницаемость фильтра можно сохранить, если фильтр покрыть специальной пастой (ПАВ, графит и др.), которая в дальнейшем растворяется в воде. В этом отношении интересны исследования Ю. С. Федорова и др. (Северокавказское геологическое управление). Время распада пасты регулируется количеством и качеством ингредиентов. На защиту сетчатого фильтра диаметром 127 мм и длиной 10 м требуется 33 кг пасты.

Комбинированный способ разглинизации. Главная причина низкой эффективности многих способов освоения заключается в том, что каждый из них направлен на решение какой-то одной задачи: либо разглинизации стенок скважины, либо очистки фильтра. Необходимо, чтобы процесс освоения был комплексным и включал операции но восстановлению проницаемости скважины и фильтра. Этим требованиям отвечает комбинированный способ разглинизации. К профилактическим мерам, которые должны обеспечить минимальную кольматацию водоносного пласта и фильтра во время проходки и оборудования скважины фильтром, относится использование для вскрытия аэрированных растворов, обработанных ПАВ. Это позволяет снизить плотность промывочного раствора и противодавление на пласт, а также кольматацию пласта и фильтра за счет закупорки отверстий и поровых каналов пласта и фильтра пузырьками воздуха. К профилактическим мероприятиям относится также и сокращение времени контакта глинистого раствора с водоносным пластом и фильтром. Это достигается исключением простоев и выполнением всех операций в сжатые сроки. Внутри колонны над фильтром может быть установлена цементная пробка. Процесс разглинизации проводят путем обратновса- сывающей промывки через окна. Исследования показали, что обратновсасывающая промывка через окна недостаточно полно позволяет очистить от глинистых частиц фильтр, особенно сетчатого типа, с внутренней стороны. Это подтверждает анализ работы фильтров, проведенной методом расходометрии в различных гидрогеологических условиях. Поэтому для улучшения качества разглинизации целесообразно после пробной откачки промыть фильтр чистой водой с помощью бурового насоса. Для этой цели можно использовать гидравлический ерш или гидронасадки (Башкатов, Олоновский, Дряга- лин, 1969). Промывка фильтра водой изнутри увеличивает дебиты на 20—40%. Для очистки фильтров можно использовать взрыв торпеды ТДШ, однако этот способ нередко приводит к прорыву сеток фильтра (Ловля, 1971).

Взрыв заряда или торпеды детонирующего шнура (ТДШ). Характерная особенность взрыва—высокая скорость распространения превращения вещества ВВ (скорость детонации), равная 4000—9000 м/с (Ловля, 1971). Взрыв сопровождается ударной волной, характеризующейся изменением давления, температуры и плотности среды от Рф, Тф и уф до начальных параметров Ро, Т₀ и уо и ниже. Ударная волна по фронту своего движения приводит к повышению давления. Давление за фронтом быстро падает.

В момент взрыва в результате химической реакции образуются газовые продукты, которые начинают действовать на прилегающую к заряду жидкость. Волна сжатия распространяется со скоростью звука в сжатой жидкости. Образовавшийся газовый пузырь вызывает смещение окружающей жидкости. Таким образом, от источника взрыва в сторону пласта распространяется так называемый газовый пузырь (рис. 60).

Применение этого способа для освоения основано на следующем. В момент взрыва в жидкости распространяется ударная волна, главным образом в радиальном направлении. Поскольку давление по фронту волны быстро падает по мере удаления от заряда, то действие ударной волны по оси скважины можно не принимать во внимание. Давление ударной волны в момент подхода к стенкам фильтра может достигать 100 МПа. Благодаря кратковременности действия ударная волна при определенной величине заряда не разрушает каркас фильтра, а только выбивает кольматирующие его частицы. Воздействия ударной волны на стенки фильтра — первая фаза процесса освоения.

Способ пневмовзрыва. Этот способ предложен В. Г. Склянским. Его сущность заключается в периодическом использовании эффекта мгновенного преобразования энергии сжатого воздуха при его резком расширении. При этом возникает ударная волна, действующая на фильтр и породу пласта. Ударная волна воздействует на зону кольматации и частично или полностью ее разрушает. Силу пневмовзрыва и его частоту можно регулировать. Сжатый воздух от компрессора под давлением 10— 20 МПа по шлангу высокого давления или специальным трубам подается к пневмоснаряду. Специальный снаряд для пневматического прострела разработан Раменским отделением института ВНИИгео- физика, снаряд прошел предварительные испытания и может быть оценен как весьма перспективный.

Электроимпульсный способ. Сущность способа состоит в разряде высоких напряжений, подаваемых на электрод, через горную породу, в результате чего горная порода разрушается. Продукты разрушения удаляют раствором или воздушным потоком. В Томском политехническом институте ведутся работы по использованию этого способа для разрушения горных пород при бурении, дроблении монолитов и др. Способ может быть использован для разрушения и отделения продуктов кольматации от породы пласта и фильтра.

Электрогидравлический способ. В зону пласта опуска ется снаряд специальной конструкции. Между электродами этого снаряда возникает электрический пробой, а в промывочной жидкости волны высокого гидродинамического давления, что способствует разрушению зоны кольматации. Этот способ недостаточно разработан и не получил пока промышленного применения. В этом направлении ведутся исследования. Новочеркасским политехническим институтом создана специальная электрогидроударная установка, смонтированная на автомашине типа ЗИЛ и имеющая автономное энергопитание. Энергия от импульсного конденсатора, расположенного в кузове автомашины, по коаксиальному кабелю подается в разрядное устройство, помещаемое в зоне пласта. Номинальное разрядное напряжение 60 кВ. В результате вокруг разрядного устройства возникают ударные волны и импульсные потоки жидкости, что приводит к разрушению закольматированных осадков. Установка прошла испытания в тресте «КМАруда» и, по имеющимся сведениям, позволяла де- кольматировать 1 м фильтра за 5—8 минут. Декольматация осуществляется способом многократного воздействия на фильтр и пласт ударных волн, параметры которых регулируются. Последнее обстоятельство весьма важно, так как позволяет избежать разрушения фильтров.

Освоение ультразвуком. Способ основан на свойстве жидкости подвергаться периодическому сжатию и растяжению при прохождении через нее ультразвуковых колебаний. Жидкость не выдерживает напряжения и рвется, образуя пустой пузырек-каверну. В этот пузырек всасываются газы, растворенные в жидкости, и ее пары, затем пузырек быстро захлопывается. В момент захлопывания пузырька образуется ударная волна, и давление вблизи пузырька достигает десятков единиц мегапаскалей. Облако таких пузырьков на границе металлической поверхности фильтра и кольматирующих ее глинистых частиц разрушает силы сцепления между последними, отрывая их друг от друга. Источником ультразвуковых колебаний может быть ультразвуковой генератор типа УЗГ-25.

При вращательном и поступательном движениях бурового инструмента поглощение увеличивается более чем в 3 раза, а при проработке ствола, особенно при наличии сальника из породы над долотом, в несколько десятков раз В этом случае создаются благоприятные условия для гидравлического разрыва пласта. Чем выше гидродинамические давления на промывочный раствор, тем выше поглощение. Причем интенсивность его зависит от количества энергии, передаваемой от бурового инструмента промывочной жидкости, и ог степени совершенства гидравлической системы пласт — скважина, т. е. от проницаемости вскрываемого пласта и призабойной зоны В процессе углубки скваж'ины в водоносных песках обе величины динамически изменяются. Экспериментальные исследования и теоретические расчеты показывают, что распределение гидродинамического давления в скважине при движении колонны труб подчиняется волновым законам. Возникшие колебания постепенно затухают.

Поглощение воды существенно не влияет на фильтрационные свойства призабойной зоны. Однако при бурении вода обогащается разбуренными частицами породы и глинистым материалом. Вскрытая часть пласта, поглощая воду, обогащенную частицами выбуренной породы, частично кольматируется последними и уменьшает поглотительную способность пласта. Поэтому интенсивность поглощения почти не зависит от вскрытой мощности водоносных пород. Из рисунка 64 видно, насколько существенное влияние оказывают литология пород и характер работ в стволе скважины на поглотительную способность пласта. При вскрытии водоносных песков на скважине № 171 в тресте «Молдбурвод» наблюдалось поглощение воды, равное 4 л/мин. Дальнейшая углубка скважины в подстилающие водоносный пласт глины привела к кольматации и полному прекращению поглощения при бурении, промывке и проработке ствола. При вскрытии (скважина № 558 в том же тресте) глинистых песков в подошве водоносного пласта интенсивность поглощения уменьшилась с 6 до 1,5 л/мин.

Таким образом, интенсивность поглощения при вскрытии водоносных пластов с промывкой водой в значительной степени зависит от наличия глинистых минералов и прослоев глин в толще вскрываемых пород, режимов бурения и технологии спуско-подъемных операций.

При проведении гравийной обсыпки в восходящем потоке воды М. Г. Оноприенко было отмечено, что поток воды, выходящий из канала в башмаке, в основном движется в затрубном пространстве между бурильными трубами и внутренними стенками каркаса фильтра (рис. 65). Меньшая часть потока воды проходит через слой гравийной обсыпки. В силу того что мелкие частицы гравия вымываются и не достигают зоны пласта, конечный состав гравийной обсыпки в зоне пласта весьма отличается от состава, который использовался при ее обсыпке. Учет этого фактора позволяет обоснованно проектировать и проводить гравийные обсыпки в скважинах.