8.5 Прихоплювання колони труб

Нерідко для підйому колони із свердловини необхідно прикласти навантаження, що значно перевищує вагу колони. Таке ускладнення називають затяжкою. Якщо зрушити колону з місця не вдається, прикладаючи навантаження, при якому напруження в трубах наближаються до їх міцності, або допустимої вантажопідіймальності вишки чи талевої системи, ускладнення називається прихоплюванням. Якщо для ліквідації прихоплювання прикласти більше навантаження, то ускладнення може перейти в аварію.

За характеристикою утримувальної сили і обставин, які передують виникненню, прихоплювання ділять на три групи:

а) прихоплювання через перепаду тиску, або диференціальні;

б) прихоплювання в жолобі і внаслідок заклинювання колони труб стороннім предметом;

в) прихоплювання через обсипання та обвалювання гірської породи, повзучості пластичних порід, осідання твердої фази і шламу.

Диференціальні прихоплювання належать до інтервалів проникних (пористих або дрібнотріщинуватих) пластів і виникають при залишенні колони труб без руху на деякий, навіть незначний час, протягом якого труба перебуває в контакті із стінкою свердловини.

Для запобігання прихоплюванню під дією перепаду тиску необхідно бурити з промивкою розчином малої густини, щоб тиск у свердловині був менший, дорівнював або дещо перевищував пластовий тиск. Необхідно обмежувати час перебування колони без руху.

Прихоплювання в жолобній виробці виникає при підйомі інструмента і характеризується миттєвою затяжкою.

Прихоплювання через заклинювання у звуженій частині ствола виникають при спуску інструменту. Вони приурочені до інтервалів міцних, абразивних порід, пробурених при значному спрацюванні долота по діаметру, а також у зонах локального викривлення ствола свердловини.

Для попередження прихоплювань цього типу необхідно стежити за відробкою доліт і елементів компоновки низу бурильної колони.

Прихоплювання внаслідок заклинювання сторонніми предметами можливі по цілому стволу свердловини. Передумовою прихоплювань є падіння в свердловину або випадання із стінки раніше залишених у свердловині аварійних предметів.

Прихоплювання через осипання, обвалювання і повзучості пластичних порід виникають перш за все при розкритті відповідних відкладів. У процесі буріння, оскільки обвал проходить миттєво, виникає підвищений тиск на стояку, збільшується момент на роторі, виникають труднощі при спуску долота без проробок та інтенсивних промивок. Попереджувати ці ускладнення необхідно вибором комплексу технологічних заходів, які забезпечують стійкість стінок свердловини.

Прихоплювання через сальникоутворення виникають, в основному, при розбурюванні глинистих відкладів або гранулярних високопроникних пластів, при формуванні товстої глинистої кірки. Утворенню сальників, які складаються із в’язкої суміші глинистого матеріалу з частинками вибуреної породи, сприяють забрудненість свердловини шламом через незадовільне промивання, неякісна очистка промивальної рідини, буріння без проробок пробуреного інтервалу, ступінчатість ствола, наявність каверн, жолобів, негерметичність бурильної колони, велика кривизна ствола тощо.

Прихоплювання внаслідок осідання твердої фази (глини, обважнювача) і шламу відбуваються при порушеннях технології буріння і провокуються простоями в бурінні при незадовільних структурно-механічних властивостях промивальної рідини, які не забезпечують її седиментаційної стійкості.

Профілактика прихоплювань, обумовлених утворенням сальника і осіданням твердої фази промивальної рідини, має багато спільного. Головне - забезпечити підтримання технологічних властивостей промивальної рідини відповідно до гірничо-геологічних умов буріння та її очищення від шламу, а також здійснювати контроль за додержанням параметрів режиму буріння, герметичністю бурильної колони.

Ліквідація прихоплювання зводиться до усунення або зменшення сили, що утримує інструмент, до величини, при якій інструмент можна звільнити. Ефективність ліквідації прихоплювань визначається правильністю вибору способу, або набору способів, які б відповідали типу прихоплювання. Вибору технологічного рішення передує визначення місця прихоплювання і діагностика типу прихоплювання або характеру утримувальної сили.

Сучасні способи дозволяють визначити тільки верхню границю зони прихоплювання. Його місце визначають за допомогою способу, що базується на основі заміру пружного видовження вільної частини бурильної колони або за допомогою спеціальної апаратури.

Перший спосіб застосовують у свердловинах, коли силою тертя колони об стінки можна знехтувати, а утримувальна сила створює жорстке защемлення. У протилежному випадку спосіб дасть велику похибку.

Для визначення межі прихоплювання з допомогою спеціальної апаратури використовують прихоплювачовизначники та індикатори місця прихоплювання, які спускають всередину бурильної або іншої колони на каротажному кабелі у передбачену зону прихоплювання.

Існуючі способи ліквідації прихоплювання основані на застосуванні механічних, гідравлічних і фізико-хімічних дій на зону прихоплювання або їх комбінацій.

Фізико-хімічні способи основані на закачуванні в зону прихоплювання порцій спеціальних рідин (так звані рідинні ванни), які послаблюють або ліквідовують утримуючу силу шляхом хімічного розчинення, розрідження та інших дій або їх комбінацій. Рідинні ванни використовують для ліквідації прихоплювань за умови збереження циркуляції промивальної рідини.

Гідравлічні способи базуються на зміні перш за все гідравлічного тиску в зоні прихоплювання внаслідок регулювання гідростатичної складової або формування гідравлічних імпульсів і хвиль у стовпі промивальної рідини (трубах і затрубному просторі). Гідроімпульсний спосіб рекомендується застосовувати для ліквідації диференціальних прихоплювань, при заклинюванні колони в жолобі і прихоплювань, що виникли при підйомі бурильної колони. Його можна реалізувати перш за все за наявності циркуляції промивальної рідини, а іноді і при її відсутності (прихоплювання внаслідок осідання шламу).

При механічних способах використовують ударні механізми, з допомогою яких здійснюють удари, які передаються прихопленій частині колони бурильних труб.

Комбіновані способи - це поєднання фізико-хімічної дії з механічною і т.д.