79

Осложнения и аварии при бурении скважин

Учебно-методическое пособие

РАЗРАБОТАНО

____________ И.Г.Яковлев

"____" ________ 2013

2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...............................................................………………….……	4
1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСЛОЖНЕНИЙ, ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕ-НИЯ, МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ……………………	5
1.1. Прихваты бурильных труб………………………………………………...	5
1.2. Потеря устойчивости ствола скважины (осыпи и обвалы)………..……	8
1.3 Нефтегазопроявления………………………….……………………..……	10
1.4. Водопроявления……………………………………………………..……..	12
1.5. Поглощения…………………………………………………………..……	13
1.6. Зашламление ствола скважины…………………………….……………..	15
1.7. Сальникообразование…………………………………………………...…	17
Контрольные вопросы…………………………………………..………………	19
2. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ И БОРЬБА С НИМИ……………………………………………………………………..………..	20
2.1. Условия возникновения газонефтеводопроявлений при различных операциях…………………………………………………….……………….……	21
2.2. Признаки проявлений…………………………………..…………….……	22
2.3. Способы ликвидации проявлений……………………………….……..…	23
2.4. Ликвидация проявлений при нахождении долота на забое………..……	26
2.5. Выбор способа глушения газонефтеводопроявления……………………	35
Контрольные вопросы……………………………………………………….…	36
3. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРИХВАТА КОЛОННЫ ТРУБ И ИХ ЛИКВИДА-ЦИЯ…………………………………………………………………………...……	37
3.1. Общие технологические мероприятия по предупреждению прихватов……………………………………………….…………………....	37
3.2 Предупреждение прихватов первой группы…………...………………....	38
3.3. Предупреждение прихватов второй группы……..………………...……..	38
3.4. Предупреждение прихватов третьей группы……………………………..	40
3.5. Ликвидация прихватов………………………………………...………...…	40
3.6. Определение места прихвата …………………………………………..…	41
3.7. Инструменты для определения кровли зоны прихвата………...….	42
3.8. Способы ликвидации прихватов и их краткая характеристика………....	44
Контрольные вопросы…………………………………………………………..	49
4. ПРОФИЛАКТИКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЙ И ИХ ЛИКВИДАЦИЯ……………………………………………………………………	50
4.1. Подготовка скважин к вскрытию поглощающих горизонтов и применение профилактических мер…………………………………………..…	50
4.2. Технология бурения при вскрытии и проходке проницаемых интервалов………………………………………………………………………….	51
4.3. Рекомендации по применению наполнителей для ликвидации поглощений……………………………………………………………………...…	53
4.4. Классификационное разделение наполнителей по назначению………...	54
4.5. Ликвидация поглощений способом намыва наполнителей………...…...	60
Контрольные вопросы……………………………………………………….….	72
5. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ИСКРИВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН…. 5.1. Причины искривления вертикальных скважин………………………….. 5.2. Способы предупреждения искривления ствола вертикальных скважин.	73 73 75
5.3. Компоновка низа бурильной колонны и устройства для предупреждения искривления вертикальных скважин…………………………	75
5.4. Расчет оптимальных размеров жестких компоновок низа бурильной колонны…………………………………………………………………………….	81
5.5. Выбор нагрузки и места установки центратора в маятниковой компоновке…………………………………………………………………………	86
5.6. Общие принципы выбора способов и технических средств для предупреждения искривления ствола вертикальных скважин…………………	98
5.7. Рекомендации по обеспечению качественной формы ствола скважины…………………………………………………………………………..	99
Контрольные вопросы…………………………………………………………	102
6. ЗАКОЛОННЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ГАЗА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН. ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И СПОСОБЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ……………………………………………………………..	103
6.1. Возникновение флюидопроявлений после цементирования обсадных колонн………………………………………………………………………………	103
6.2. Движущие силы газопроявлений в тампонажном растворе (камне)…..	106
6.3. Флюидопроявляющие каналы в зацементированном заколонном пространстве……………………………………………………………………….	112
6.4. Способы предотвращения заколонных проявлений……………………..	128
Контрольные вопросы………………………………………………………….	134
7. АВАРИЙНОСТЬ В БУРЕНИИ………………………………………………...	135
7.1. Причины возникновения аварий………………………………………….	135
7.2. Аварии с забойными двигателями и долотами ………...……………….	137
7.3. Прочие виды аварий……………………………………………………….	138
Контрольные вопросы…………………………………..……………….……	140
8. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ АВАРИЙ ПРИ БУРЕНИИ СКВАЖИН……………..	141
8.1. Предупреждение слома бурильной колонны……………………………	141
8.2. Предупреждение аварий при креплении скважин………………………	150
8.3. Предупреждение аварий с долотами…………………………………….	159
8.4. Предупреждение аварий с забойными двигателями……………………	161
8.5. Предупреждение падения колонны труб в скважину…………………...	162
8.6. Предупреждение аварий при испытании скважин………………………	167
8.7. Предупреждение аварий при бурении горизонтальных скважин……...	169
Контрольные вопросы…………………………………………………………	170
9. ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛОВИЛЬНЫХ РАБОТ…………..	171
9.1. Отсоединение неприхваченной части колонны труб…………..……….	171
9.2. Захватывающие инструменты……………………………………………	178
9.3. Отбивание яссами прихваченных труб и инструментов………………..	184
9.4. Операции обуривания…………………………………………………….	190
9.5. Инструменты для извлечения мелких предметов……………………….	197
Контрольные вопросы…………………………………………………………	204
10. ПОРЯДОК РАССЛЕДОВАНИЯ И УЧЕТА АВАРИЙ……………………...	205
ПРИЛОЖЕНИЕ. Инструкция по применению резьбовых смазок для соединения труб нефтяного сортамента…………………………………………	207
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………….	221
Лист регистрации изменений…………………………………………..	223

ВВЕДЕНИЕ

Проводка поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин без осложнений и аварий возможна только при соблюдении требований современных технологий бурения в сложных горно-геологических условиях. Особое место в этих вопросах занимают методы прогнозирования осложнений, поскольку целесообразнее предупредить возможные поглощения, флюидопроявления и др. виды осложнений, чем их ликвидировать. Технологические мероприятия, проводимые по предупреждению возникновения осложнений, и принятие правильных технологических решений при их ликвидации в первую очередь зависят от уровня квалификации специалистов, занимающихся технологией бурения.

Учебно-методическое пособие "Осложнения и аварии при бурении скважин" (УМП) содержит следующие разделы:

- характеристика осложнений, причины их возникновения и методы предотвращения и ликвидации;

- предупреждение газонефтеводопроявлений (ГНВП) и борьба с ними;

- предупреждение прихватов колонны труб и их ликвидация;

- профилактика возникновения поглощений и применение наполнителей для их ликвидации;

- предупреждение искривления вертикальных скважин;

- заколонные проявления газа при строительстве скважин, причины их возникновения и способы предотвращения;

- причины возникновения аварий, их предупреждение и методы ликвидации;

- инструменты для выполнения ловильных работ.

Для комплексного усвоения материала УМП краткий теоретический курс дополнен графиками, рисунками и таблицами, а также даны вопросы для самопроверки по изучаемому материалу, перечень рекомендуемой литературы. Разработанное УМП предназначенно для самостоятельной работы слушателей при проведении семинаров в буровом классе.

Предоставленные материалы раскрывают все рассматриваемые вопросы по курсу "Осложнения и аварии при бурении скважин, причины их возникновения, предупреждение и ликвидация" и предназначены для обучения и повышения квалификации производственного персонала предприятий по бурению скважин (мастеров, инженеров по бурению, начальников РИТС, начальников смены РИТС, бурильщиков, помощников бурильщика), а также для учебных заведений, осуществляющих подготовку и переподготовку специалистов нефтегазового профиля.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОСЛОЖНЕНИЙ, ПРИЧИНЫ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ

Осложнение в бурении – это технологическая ситуация, которая нарушает нормальный ход процесса бурения скважины.

Осложнения в бурении, в основном, возникают вследствие нарушения устойчивости горных пород, которыми сложены стенки скважины, непосредственно в процессе бурения или в результате взаимодействия в системе "буровой раствор – порода". Напряжения в горной породе совместно с поровым давлением стремятся восстановить существовавшее равновесие пластов, что заставляет их деформироваться в направлении ствола скважины.

Устойчивость стенок открытого ствола скважины поддерживается за счет равновесия между напряжением в пласте и поровым давлением, с одной стороны, и давлением бурового раствора в скважине, с другой стороны.

Возникновение и несвоевременная ликвидация одного осложнения может провоцировать другое. Например, поглощение бурового раствора в одном пласте может вызвать флюидопроявление из другого пласта, причем флюид может достигнуть устья скважины, а может только перетекать из одного пласта в другой.