Hits: 36

Atât din punct de vedere tehnic, cât și economic, folosirea unui fluid de foraj cât mai ușor, este recomandabil. Obținem atât o diminuarea a costurilor asociate produselor chimice folosite la prepararea și întreținerea fluidului de foraj, dar și o creștere a vitezei mecanice de avansare a sapei.

Criterii pentru stabilirea greutății specifice a fluidului de foraj

Fără a încerca o acoperire completă a problematicii, iată câteva criterii utile în contextul problematicii acestei serii de articole:

• asigurarea unei contrapresiuni pe stratele poros-permeabile cu conținut de fluide sub presiune;
• evitarea depășirii gradientului presiunii de fisurare a formațiunilor traversate prin foraj;
• asigurarea stabilității găurilor de sondă.

Cazuri practice:

• strate cu presiune sub-normală față de adâncimea de punere în loc;
• strate cu presiune normală față de adâncimea de punere în loc;
• strate cu presiune anormal mărită față de adâncimea de punere în loc.

Pentru primele două situații, în afară de asigurarea contrapresiunii pe strat, trebuie luată în considerare și problema stabilității găurilor de sondă, problemă ce se poate rezolva în general cu un fluid de foraj „obișnuit”, cu o greutate specifică de 1,2 kgf/dm³, neîngreunat sau, eventual cu un fluid emulsionat sau aerat. Din punct de vedere economic și tehnologic, aceste două cazuri nu pun probleme deosebite.

În cea de-a treia situație însă, stabilirea greutății specifice are o importanță deosebită. Gradientul presiunii stratului fiind destul de apropiat de gradientul presiunii de fisurare impune ca stabilirea greutății specifice optime a fluidului de foraj să fie destul de dificilă, dacă nu e cunoscută cu suficientă acuratețe curbele celor doi gradienți ai presiunilor (din pori și de fisurare).

De obicei, stratele cu suprapresiuni sunt asociate cu argile masive sub-compactizate, care din punct de vedere al stabilității găurilor de sondă conduc la dificultăți în procesul de foraj.

Un caz deosebit de complicat este cel al sondelor ce întâlnesc simultan, la diverse adâncimi, atât strate cu presiuni subnormale, cât și strate cu presiuni anormal de mari. În acest caz, singura posibilitate de rezolvare este tubarea unei noi coloane tehnice cu care se închid stratele sub-presurizate (aflate de obicei mai aproape de suprafață), pentru ca ulterior să se poată trece la folosirea unui fluid de foraj mai greu.

O primă concluzie: trebuie cunoscută, cu cât mai multă precizie, presiunea stratelor traversate. Această condiție e îndeplinită pe structurile geologice pe care s-au săpat suficiente sonde, dar nu și în zonele în care n-au fost puse în producție (sau testate) alte sonde. Se are în vedere că între săparea și punerea în producție a unei sonde există un decalaj temporal. De aceea, este foarte utilă obținerea informațiilor utile încă din faza de săpare a sondelor.

Stabilirea greutății specifice a fluidului de foraj în funcție de presiunea din pori

Primul pas constă în determinarea presiunii fluidelor din porii formațiunilor poroase și permeabile. În mod normal, metodele de determinare a acesteia nu măsoară direct această valoare (doar în ultimii ani apărând această posibilitate prin folosirea unor testere de perete). În mod indirect, pe baza gradului de compactizare al masivelor argiloase, se poate face acest lucru. Limitarea acestor metode e legată de existența unor masive asociate stratelor poros-permeabile ce conțin fluide sub presiune.

Există două grupe de metode:

• metode bazate pe culegerea datelor de la talpa sondei;
• metode bazate pe măsurători la suprafață.

Ambele grupe de metode se bazează pe măsurarea gradului de compactizare a masivelor argiloase, care este la rându-i un parametru derivat din măsurarea altor caracteristici ale acestor formațiuni.

Din prima grupă, cele mai cunoscute metode se bazează pe măsurători acustice (carotaj sonic) și pe măsurători de rezistivitate (carotaje electrice). Au apărut și tehnici bazate pe măsurători termice.

Metodele din a doua grupă au un mai mare grad de aproximare, dar cu avantajul posibilității folosirii la stabilirea programelor de îngreunare a fluidului de foraj pe tot parcursul procesului tehnologic, fără întreruperea acestuia. Mai mult, acestea permit chiar automatizarea procedurii de îngreunare a fluidului de foraj.

Stabilirea programului de creștere a greutății specifice a fluidului de foraj pe baza primei grupe de metode se poate face fie pe baze statistice de la sonde anterior săpate, fie pe baza datelor culese în timpul săpării sondei în cauză.

Pentru folosirea ambelor grupe de metode e necesar, în prealabil, să se determine „tendința naturală de compactizare” a argilelor pentru o anume structură geologică dată, lucru ce se realizează prin măsurători executate la cât mai multe sonde de pe acea structură. Toate metodele, indiferent de grupa din care fac parte, se bazează pe teoria al cărui inițiator a fost Terzaghi, despre care s-a vorbit în articolele anterioare ale seriei.

Metode de determinare a presiunii din pori bazate pe date culese de la talpa sondei

Metode acustice

Dezvoltarea diagrafiilor acustice a furnizat mijloace pentru estimarea porozității rocilor sedimentare. Studierea unei diagrafii acustice executate în argile normal compactizate indică o relație liniară între cologaritmul timpului de trecere a sunetului () și adâncime (H).

Reținem:

Tendința liniară de descreștere a cu adâncimea reprezintă „tendința naturală de compactizare” a argilelor, presiunea fluidelor din porii argilelor fiind egală cu presiunea hidrostatică dată de o coloană de apă sărată cu greutatea specifică de 1,07 kgf/dm³.

Dacă sunt traversate argile sub-compactizate, punctele rezultate din măsurarea în funcție de adâncime vor devia de la tendința naturală în sensul unei valori mai mari a lui , indicând implicit o porozitate mai mare decât cea normală.

Pentru estimarea presiunii formațiunilor poros-permeabile ce conțin fluide și sunt asociate cu argile masive, atunci când se folosește carotajul sonic, se parcurg următorii pași:

1. Se stabilește tendința naturală de compactizare, cu luarea în considerare a informațiilor din cât mai multe sonde de pe respectiva structură.
2. Se reprezintă funcție de adâncime, pentru sonda analizată.
3. Apariția suprapresiunilor e indicată de divergența punctelor pe diagama , de la tendința naturală.
4. Presiunea fluidelor din formațiunile poros-permeabile asociate argilelor masive se stabilește astfel:
   – se măsoară deviația lui de la linia de compactizare naturală;
   – pe baza unei nomograme (Gradientul presiunii fluidelor din pori funcție de diferența ), se se găsește gradientul presiunii din pori;
   -se înmulțește valoarea gradientului presiunii fluidelor din pori cu adâncimea și se obține valoarea căutată.

Metode bazate pe rezistivitate

Inițial, variația rezistivității argilelor masive a fost folosită pentru determinări calitative ale apariției suprapresiunilor în stratele poros-permeabile, asociate acestor argile. Într-o etapă ulterioară, s-a trecut și la folosirea acestei variații pentru estimări cantitative.

Rezistivitatea rocilor e influențată de:

• porozitate;
• temperatură;
• conținut în sare al fluidelor interstițiale;
• compoziție mineralogică a constituenților solizi.

Rezistivitatea crește cu:

• micșorarea porozității;
• micșorarea salinității;
• mărirea conținutului în minerale argiloase.

Rezistivitatea scade cu:

• mărirea porozității;
• mărirea temperaturii;
• mărirea salinității.

Datorită factorilor în plus, pe lângă porozitate, care influențează rezistivitatea formațiunilor argiloase, metoda are un mai mare grad de aproximare decât cea a carotajului sonic, dar poate da rezultate mulțumitoare. Și asta deoarece influența porozității are o pondere mai mare comparativ cu ceilalți factori, pe de o parte, iar pe de alta, datorită anomaliile de temperatură ce apar în dreptul formațiunilor sub-compactizate, în sensul creșterii marcante a gradientului termic, ceea ce duce la accentuarea tendinței de micșorare a rezistivității provocate de creșterea porozității.

Când apare sub-compactizarea formațiunilor argiloase, punctele logaritmului rezistivității diverg substanțial de la tendința naturală în sensul că densitatea scade (porozitatea și gradientul de temperatură cresc).

Pentru a estima presiunea formațiunilor poros-permeabile ce conțin fluide sub presiune și sunt asociate masivelor argiloase, se impun etapele următoare:

1. Se trasează „tendința normală de compactizare” specifică structurii de interes, folosind reprezentarea logaritmului rezistivității funcție de adâncime.
2. Se realizează o diagramă similară pentru sonda ce se analizează.
3. Apariția suprapresiunilor e recunoscută prin devierea puternică a logaritmului rezistivității de la linia ce indică „tendința normală de compactizare”.
4. Presiunea fluidelor din formațiunile poros-permeabile ce conțin fluide și sunt asociate cu argile masive se determină astfel:
   – se calculează raportul dintre rezistivitatea observată a argilelor și rezistivitatea corespunzătoare tendinței normale de compactizare;
   – se determină gradientul presiunii fluidelor din pori corespunzător raportului calculat anterior, pe baza unei nomograme;
   – se înmulțește valoarea gradientului presiunii cu adâncimea și se obține presiunea căutată.

Metode bazate pe carotaj termic

Astfel de metode au apărut ca urmare a observației conform căreia în dreptul zonelor cu argile sub-compactizate, gradientul termic are o creștere bruscă. În general, acolo unde apar zone cu conductibilitate termică mai scăzută, gradientul termic crește, prin comparație cu cel din zone cu conductibilitate termică mai ridicată, debitul fluxului caloric rămânând constant.

Zonele cu argile sub-compactizate prezintă o porozitate și o cantitate de fluid interstițial anormal mărite, iar conductibilitatea termică a apei este mai scăzută decât cea a scheletului mineral, rezultând astfel că zonele cu argile sub-compactizate vor avea o conductibilitate termică mai scăzută decât cea din zonele normal compactizate.

Vom continua cu metode de determinare a presiunii din pori bazate pe date culese la suprafață…