7.2 Аварии, вызванные прихватом труб

Прихват колонны труб – это самый распространенный и тяжелый вид аварий. Потенциальные опасности возникновения прихватов возросли с увеличением глубин скважин и соответственно с ростом давлений – как гидростатического, так как и пластового.

На возникновение прихвата значительно влияет наличие в разрезе мощных хемогенных толщ, комплекса переслаивающихся галлито-алевролитов и глинистых пород, склонных к текучести и растворению, осыпанию и обвалам; наличие зон с аномально высокими пластовыми давлениями и температурами; большие углы падения пластов и другие факторы геологического характера.

Нередки случаи, когда работа, проведенная для предотвращения одной группы прихватов, приводит к возникновению других осложнений. Например, переход на бурение с промывкой растворами с пониженной плотностью для предупреждения прилипания колонн обусловил возникновению осыпей и т. д.

Решающий фактор возникновения прихватов – вид промывочной жидкости. Основное число прихватов происходит в районе где бурение ведется с применением в качестве промывочной жидкости глинистых растворов. Растворы на нефтяной основе исключают почти все виды прихватов, приводящих к прилипанию колонн и образованию сальников.

Прихваты подразделяются на следующие группы.

Прилипание колонны труб к стенке скважины. Аварии этой группы прихватов происходят под действием перепада между гидростатическим и пластовым давлениями. Под действием избыточного давления бурильная колонна прижимается к стенке скважины и при наличии на ней глинистой корки как бы вдавливаются в нее, а сила трения исключают перемещение колонны вверх или вниз.

Признаками прилипания колонны в начальной стадии его возникновения служат увеличение крутящего момента бурильной колонны и сопротивление ее осевым перемещениям.

Прилипание колонны труб отличается от других групп прихватов неизменным характером циркуляции бурового раствора и отсутствием вращения и перемещения бурильной колонны.

Прилипание колонны труб возникает в следующих случаях;

- Превышение гидростатического давления над пластовым;

- Наличие во вскрытия части литолого-стратиграфического разлома пористых и проницаемых пластов;

- Использование в качестве промывочной жидкости растворов, способствующих образованию на стенках скважины колонны в интервале залегания пористых пород;

- Оставления колонны труб без движения против интервала залегания проницаемых пород.

Заклинивание колонн труб

Эта авария происходит в суженных интервалах ствола и желобных выработках. Кроме того, колонны заклиниваются посторонними предметами, падающими в скважину через устье, и осевшим шламом. Как правило, происходит заклинивание долота и элементов бурильной колонны, диаметр которых больше диаметра замков бурильных труб.

Заклинивание в суженной части ствола наиболее распространено в призабойной зоне, в интервале работы предыдущего долота, диаметр которого уменьшается в процессе бурения.

Заклинивание в желобных выработках, характерно для скважин с большим интервалом открытого ствола (не менее 500 – 700 м) и в скважинах, ствол которых имеет резкие изменения азимута и кривизну не менее (3 – 4⁰). Желоба вырабатывается при движении колонны по стенке скважины. На размер желоба влияют кривизна скважины, количество спуско-подъемов и бурильной колонны, крепость пород, способ бурения. Ширина желоба обычно равна диаметру бурильного замка.

В равных условиях при роторном способе бурения образуется более глубокий желоб, чем при турбинном способе.

Причинами заклинивания колонны в желобных выработках также служат: неприменение мер по ликвидации желоба при увеличении его до прихватоопасной величины; игнорирование проведения профилеметрии при частых затяжках бурильной колонны в одном и том же месте.

Заклинивание бурильной колонны посторонними предметами преимущественно происходит, когда устьевое пространство между обсадной и бурильной колоннами не перекрыто. Нередко колонны заклиниваются кусками твердых пород, вывалившихся из стенок скважины.

Причины падения посторонних предметов в скважину: работа с неисправным инструментом, нарушение правил эксплуатации инструментов и механизмов.

Элементы бурильной колонны, особенно выступающие ее части (бурильные замки, центраторы, стабилизаторы), при спуско-подъемных операциях, ударяясь о стенки, сбивают куски пород, и падая, заклинивают бурильную колонну.

Прихват бурильной колонны обвалившимися неустойчивыми породами. При бурении ствол скважины теряет устойчивость в результате изменения напряженного состояния пород, которое может зависеть от геологических факторов и технологии проводки скважин.

Геологические факторы, способствующие обвалообразованию, большие углы падении пластов, трещиноватость и перемятость пород, литологический состав, структура и механические свойства пород и др. Наибольшее число обвалов происходит в глинистых породах вследствие их способности быстро набухать под действием фильтрата промывочной жидкости или разрушаться под влиянием расклинивающего и смазывающего действия фильтрата.

Технологические факторы, способствующие обвалам: низкое гидростатическое давление на вскрываемые пласты ввиду малой плотности промывочной жидкости или водо- нефте- и газопроявления; низкое качество промывочной жидкости, особенно наличие большой фильтрации; резкие колебания давления бурового раствора в стволе скважины.

Прихват бурильной колонны сальником. В процессе бурения скважины возникают прихваты бурильных колонн образовавшимися сальниками, которые наблюдаются в основном при бурении его в глинистых породах, а также при бурении по хорошо проницаемым породам, способным впитать жидкость с образованием толстых глинистых корочек на стенках этого интервала. Образованию сальников способствует ряд факторов:

-загрязненность ствола скважины глинистыми и другими мелкими частицами пород;

- неудовлетворительная скорость движения восходящего потока бурового раствора;

- применение для бурения скважины бурового раствора с неудовлетворительными параметрами – высокие вязкость, липкость, и плотность;

- плохая очистка выходящего из скважины бурового раствора;

- резкое увеличение площади сечения ствола в интервале изменения диаметра или в зоне каверн;

Механизм образования сальников сводится к следующему.

Частицы пород, поднятые буровым раствором в наддолотное пространство, на участке увеличения сечения кольцевого пространства над долотом резко теряют скорость и зависают. Снизу их подпирает восходящий поток бурового раствора. По мере увеличения времени бурения число этих частиц возрастает. Они слипаются между собой, вращаясь вокруг и вместе с бурильной колонной, уплотняются и превращаются в сальник. Уплотненная масса прилипает к бурильной колонне, как правило, в первую очередь на нижние элементы ее компоновки.

Сальники могут образовываться одновременно в нескольких местах. При сильном загрязнении ствола скважины и плохом качестве бурового раствора сальники образуются и на замковых соединениях. По мере углубления скважины частично образовавшиеся сальники уплотняются и насыщаются шламом. Одновременно сальники образуются и со стороны стенки скважины.

В других случаях сальники образуются в процессе спуска элементами бурильной колонны в результате сдирания глинистой корки со стенок скважины.

Признаками образования сальников являются:

- скопление плотных корок над калибраторами, на долотных переводниках, над забойными двигателями, УБТ и бурильными замками нижних свечей колонны;

- плотные комки породы и куски глинистой корки на виброситах и в желобной системе;

- перелив бурового раствора через устье скважины при подъеме бурильной колонны, вызванный поршневанием;

-повышение давления на насосах с одновременным уменьшением нагрузки на крюке;

-затяжки при отрыве бурильной колонны от забоя во время бурения;

-уменьшение скорости бурения;

-посадки при спуске бурильной колонны и затяжки при подъеме;

-при роторном бурении или при проработке ствола нарастающее затруднение в проворачивании бурильной колонны.

При сооружении одного или нескольких признаков образования сальников принимаются меры к недопущению прихвата колонны труб.