2.9. Действия буровой бригады при проявлениях

В первую очередь необходимо исследовать проявления, т. е. произвести расчет пластового давления, Р_пл , путем закрытия превентора и определения давления на стояке, Р_ст , по формуле

где H  глубина скважины по вертикали.

При необходимости утяжеления бурового раствора сначала определяется дополнительная величина его плотности, Δρ , для уравновешивания пластового давления из выражения

Чтобы было возможно дальнейшее бурение, необходимая плотность раствора, ρ₁ , определяется по формуле

где P  величина запаса противодавления.

Гидростатическое давление в скважине принимает больше пластового на 4–15 % в зависимости от глубины скважины.

В случае если проявления начинается при поднятом инструменте или его спуске, то выполняются те же мероприятия, что и при подъеме инструмента при наличии перелива раствора.

Глушение скважин при ГНВП производится вымывом на поверхность поступивших в скважину пластовых флюидов во время циркуляции и заполнением скважины БР, плотность которого обеспечивает необходимое превышение забойного давления над пластовым.

При этом необходимо, чтобы забойное давление в скважине в течение всего процесса циркуляции было постоянным и несколько превышало пластовое давление проявляющих пластов.

Проблема состоит в поиске методов постоянного контроля над забойным давлением в период ликвидации проявления.

Метод косвенного контроля над забойным давлением. Если при постоянной подаче насосов будет поддерживаться постоянное давление в бурильных трубах путем регулирования избыточного давления в колонне дросселированием, то в процессе всего глушения скважины будет поддерживаться постоянное забойное давление.

Этот метод делает возможным не только контролирование забойного давления, но и управление им при вымыве вторгшихся пластовых флюидов, замене раствора в скважине более тяжелым и другие операции.

Особым преимуществом метода является то, что не нужно сложными математическими расчетами определять значение противодавления. Этот факт, а также краткость и простота обучения этому методу привели к быстрому его распространению.

Метод уравновешенного пластового давления. В настоящее время в мировой практике существует два основных метода ликвидации проявлений при бурении скважин. Первый предусматривает обеспечение постоянства забойного давления по значению, несколько превышающему пластовое, на протяжении всего процесса глушения проявлений. При использовании этого метода поступление флюида из пласта немедленно приостанавливают и предотвращают возможность его возобновления, пока скважина не будет полностью заглушена. Данный метод называется методом уравновешенного пластового давления и имеет четыре способа осуществления, связанные с подготовкой БР к глушению скважины и времени его закачивания.

Способ непрерывного глушения скважины. При этом способе скважину начинают глушить немедленно после ее закрытия при постоянном утяжелении БР, используемого для циркуляции, т. е. совмещают процесс вымыва пластового флюида с повышением плотности БР до значения, необходимого для равновесия в скважине. Применяется в случаях:

– когда имеется запасной утяжеленный буровой раствор с объемом, равным объему скважины (ГНВП началось из-за снижения плотности рабочего растворов в скважине);

– когда в скважине, имеющей слабый участок, и при ГНВП поступил флюид. Вымыв поступившего флюида совмещается с закачкой утяжеленного раствора. Ступенчатое снижение давления в трубах от Р_н до Р_кон производится по расчетной таблице по мере заполнения их раствором с γ_к. После заполнения труб раствором γ_к и снижения давления в трубах до Р_кон оно поддерживается работой дросселя постоянным, до полного заполнения скважины, раствором γ_кон.

Варианты непрерывного способа. Ожидание утяжеления применяется в том случае, когда при непрерывном способе ликвидации ГНВП необходимо чтобы была строго выдержана γ_к утяжеленного раствора (Р_пл и Р_гр близки по своей величине). Заготавливается необходимый объем раствора с γ_к, промывка скважины не ведется, контролируется рост давления на устье и при необходимости применяется объемный метод контроля забойного давления. После заготовки раствора с γ_к применяется непрерывный способ. Необходимые расчеты те же, что и при непрерывном способе.

Непрерывный упрощенный способ применяется в том случае, когда количество поступившего флюида не превышает 1 м³ и его вымыв производится сразу после герметизации устья скважины. Один насос настраивается на промывку, другой – на утяжеление раствора до величины γ_к. При заполнении труб постоянное давление в затрубном пространстве поддерживается дросселем. После их заполнения в трубах фиксируется Р_кон и поддерживается постоянным до заполнения скважины раствором с γ_кон.

Этот способ обеспечивает минимальное время нахождения устьевого оборудования под давлением, а при достаточно интенсивном утяжелении бурового раствора – и наиболее низкие давления в колонне при глушении.

Вследствие этого данный способ наиболее безопасный, но в то же время и наиболее сложный для обучения из-за необходимости построения графиков давления в бурильных трубах.

При способе ожидания и утяжеления после закрытия скважины предварительно утяжеляют необходимый объем БР до требуемой плотности в запасных емкостях, а затем проводят глушение.

Этот способ весьма опасен, поскольку всплывающий по затрубному пространству газ создает на устье скважины избыточное давление, что может привести к разрыву колонны или гидроразрыву пластов. Кроме этого, скважина на какой-то период остается без циркуляции, что повышает вероятность прихвата бурильной колонны.

При использовании двухстадийного глушения скважины вначале промывают скважину с противодавлением в целях очистки от пластовых флюидов – стадия вымыва пластового флюида, затем останавливают циркуляцию, увеличивают плотность БР в запасных емкостях и глушат скважину – стадия глушения.

Этот способ относительно безопасен, не требует построения графиков давления и обходится минимумом расчетов. Однако при его осуществлении создаются наибольшие давления в колонне. Нежелательным также является оставление промытой скважины без циркуляции в период утяжеления БР в запасных емкостях.

При двухстадийном способе глушения скважины начальное давление в бурильных трубах, Р_н , поддерживается постоянным при постоянной подаче насоса в течение всей первой стадии – вымыва флюида. Противодавление в колонне Р_из.к свободно меняется с помощью дросселя так, чтобы обеспечить это условие. Р_из.к может быть любым, но не должно превышать максимально допустимого давления [Р_из.к.].

При двухстадийном, растянутом способе скважину промывают с противодавлением для очистки БР от пластовых флюидов, а затем постепенно увеличивают плотность циркулирующего БР без прекращения циркуляции.

Метод ступенчатого глушения скважины используется при глушении скважин в тех случаях, когда при закрытии скважины после выявления факта наличия проявлений или уже непосредственно в процессе глушения скважины давление в колонне (перед дросселем) станет превышать заранее определенное, максимально допустимое для самой колонны или гидроразрыва пород самого опасного участка ниже башмака колонны. Ступенчатая задавка применятся тогда, когда при загерметизированном устье давление в скважине может превысить допустимое (гидроразрыв, разрушение ПВО или обсадной колонны). В этом случае скважина запускается в работу по выкидным линиям превентора. Одновременно производится задавка утяжеленного БР с допустимым противодавлением на устье до тех пор, пока давление на забое скважины не станет равным пластовому.

Технологические особенности ликвидации ГНВП. При ликвидации ГНВП ибыточное давление в колонне может стать выше допустимого предела уже в процессе глушения скважины: когда дроссель приоткрывают, давление в колонне снижается, одновременно происходит нарушение равновесия в скважине – забойное давление становится ниже пластового, флюид вновь поступает в скважину. Но так как пик давления в колонне обычно кратковременный, то через некоторое время создаются условия вновь прикрыть дроссель (вторая стадия) и промыть скважину до следующего пика давления, который обычно бывает слабее, и так до тех пор, пока не станет возможным управление скважиной – когда сумма гидростатического давления столба утяжеленного БР, смешанного с пластовым флюидом, и избыточного давления в колонне не станут равными пластовому давлению.

Метод ступенчатого глушения скважины по сути является методом подготовки скважины к глушению, т. е. одним из способов метода уравновешенного пластового давления.

Вымыв пластового флюида буровым раствором начальной плотности осуществляют сразу же после герметизации скважины. Следует убедиться, что соблюдается условие Р_из.т + Р  Р_гп – gh, т. е. при вымыве пластового флюида не произойдет гидроразрыва пласта. Однако даже если это условие не соблюдается, следует приступить к вымыву пластового флюида с минимальной производительностью.

Промывку производят при выбранных подаче насосов и давлении в колонне бурильных труб. Следят за тем, чтобы выходящий из скважины БР был полностью дегазирован перед тем, как закачать его в бурильные трубы.

Комплекс подземных работ для ликвидации открытых фонтанов рекомендуется проводить, если:

• пластовое давление ниже давления гидроразрыва обнаженных пород и прочностных характеристик обсадной колонны;

• дебит газа менее 1 млн м³/сут, или менее 300 м³/сут нефти;

• глубина скважины менее 2000 м;

• ствол фонтанирующий скважины в призабойной зоне не обсажен и доступен для создания гидродинамической связи со стволами специально буримых скважин;

• имеются надежные сведения о пространственном положении ствола аварийной скважины.

Подземный ядерный взрыв рекомендуется осуществлять в следующих случаях:

1. Пластовое давление превышает давление гидроразрыва вышележащих не перекрытых обсадной колонной пород, или прочностные пределы обсадной колонны и устьевого оборудования.

2. Производительность фонтана выше 1 млн м³/сут газа или 300 м³/сут нефти.

3. Глубина скважины более 2000 м.

4. Выше продуктивного пласта имеются не перекрытые поглощающие или проницаемые горизонты.

5. Устье скважины разрушено и недоступно для людей (пожар, кратер, грифоны).

6. Сведения о пространственном положении ствола фонтанирующей скважины отсутствуют.

Метод применим при глушении особо мощных фонтанов, когда другие способы оказываются невозможными или неэффективными. Сущность метода заключается в следующем. Если над продуктивным пластом имеются достаточно мощные отложения непроницаемых пластичных пород (глин, солей, ангидритов), то в эти отложения, по возможности ближе к стволу фонтанирующей скважины (20–30 м), бурится специальная наклонная скважина. В нее спускается мощный заряд взрывчатых веществ. Ствол наклонной скважины надежно перекрывается цементным мостом. При взрыве ВВ происходит деформация массива горных пород и перекрытие ствола аварийной скважины.

При подземном взрыве происходит смещение и уплотнение пород, смятие обсадных и бурильных колонн и разрушение ствола на значительном интервале. Ядерный заряд помещается в специально пробуренную направленную скважину соответствующего диаметра. После взрыва сохранившийся ствол аварийной скважины полностью цементируется.

Герметизация устья скважины проводится во всех остальных случаях. Этот метод заключается в восстановлении нарушенной герметизации устья скважины и создании противодавления на пласт или заполнении скважины тампонажным материалом. При этом обязательна целостность обсадной колонны.

В случае воспламенения прежде всего растаскивается буровое оборудование, а затем тушится пожар путем отрыва пламени за счет:

• создания водяной или пенной завесы;

• воздушной ударной волны, создаваемой взрывом;

• струи отработанных газов реактивных двигателей.

После тушения пожара герметизация устья возможна путем:

• ремонта ПВО (если он возможен);

• замены ПВО;

• натаскивания на устье специальных приспособлений для перекрытия скважины;

• установки специальных герметизирующих приспособлений (пакеров) в обсадной колонне.

При ликвидации фонтана с помощью подземных работ используется:

1. Непосредственное соединение со стволом аварийной скважины с помощью наклонно направленной скважины с последующей закачкой воды, глинистого раствора, тампонажных смесей.

2. Бурение нескольких скважин для интенсивного отбора флюида с целью уменьшения притока его к аварийной скважине.

Вероятность прямого соединения аварийной и вспомогательной скважин невелика, поэтому для создания гидродинамической связи между стволами используются гидроразрыв, размыв пласта каменной соли (если он есть в разрезе), разрушение перемычки между скважинами взрывом. Этот способ требует больших затрат средств и времени.

Особенно сложно ликвидировать межколонные, заколоные фонтаны и грифоны. Основная причина этого – наличие трещиноватых пород, негерметичность обсадной колонны, низкое качество цементирования.

Ликвидация таких фонтанов производится путем усиления отбора флюида из соседних скважин (если они есть), перфорации обсадной колонны, а затем задавливания цементного раствора. Ликвидация грифонов возможна только путем бурения наклонно направленных скважин по методике, приведенной ранее.

Глушение фонтанов производится специализированными военизированными противофонтанными службами, а буровая бригада при этом выполняет вспомогательные работы.