Осложнения и аварии при строительстве нефтяных и газовых скважин

 снижать липкость глинистой корки путем ввода нефти или смазывающих добавок (графит).

Прихваты вследствие заклинивания БК, ОК в суженной части ствола скважины. На рис. 36 приведены прихваты вследствие заклинивания БК, ОК в суженной части ствола скважины.

Рис. 34. Переводник с приваренными ребрами для соединения секционных турбобуров: D – наружный диаметр по телу; D1 – внутренний диаметр; D2 – наружный диаметр по ребрам; l1 – длина верхнего ниппеля; l – длина нижнего ниппеля; b – расстояние до торца; L – длина переводника; L1 – длина

приваренного ребра; h – ширина ребра; А – высота ребра

Механизм прихвата:

Новое полноразмерное долото при спуске инструмента в скважину заклинивает в стволе меньшего диаметра.

Причины:

бурение твердых абразивных пород долотами с изношенным диаметром;

в интервалах отбора керна используются бурильные головки меньшего диаметра.

Меры предупреждения:

контролировать износ долот и стабилизаторов;

211

следует допускать новое долото с проработкой интервала сужения;

уменьшать скорость спуска колонны в призабойной зоне.

ПОСАДКА

ПРИХВАТ

Рис. 35. Упругий центратор: Рис. 36. Прихваты вследствие заклинивания 1 – переводник; БК, ОК в суженной части ствола скважины

2 – резиновая втулка

Причины возникновения сужения ствола скважины:

потеря диаметра долота и калибрующих элементов БК;

вытекание пластичных пород в ствол скважины;

быстрое увеличение толщины фильтрационной корки;

набухание приствольного слоя пород.

Признаки сужения ствола скважины:

посадки и затяжки при СПО;

рост давления промывки;

недохождение долота до забоя.

Предупреждение прихватов вследствие заклинивания БК, ОК в суженной части ствола скважины:

фиксировать интервалы затяжек и посадок, ограничивая в них скорость СПО;

своевременно прорабатывать эти интервалы (до следующего наращивания);

212

контролировать диаметр отработанного долота, калибраторов, центраторов;

ограничивать скорость спуска компоновок, отличающихся от ранее применяемых;

вход долота в призабойную зону производить с вращением;

тщательно промывать призабойную зону;

при спуске долота для сплошного бурения интервал бурения колонковым долотом необходимо расширить.

Прихваты заклиниванием БТ в желобной выработке

На рис. 37. приведен пример прихвата заклиниванием БТ в желобной выработке.

Признаки:

периодические затяжки и посадки в интервале изменения угла во время СПО;

наблюдается резкая затяжка при входе КНБК в желоб;

возможное изменение момента при провороте бурильной колонны;

циркуляцияненарушается;

если инструмент не прихвачен, колонна свободно ходит при нахождении КНБК ниже желоба.

Образование желобных выработок происходит в следующих случаях:

 при изменении направления оси ствола скважины в результате взаимодействия со стенками скважины элементов БК при продольном и поперечном перемещении образуются выработки;

 при i > 0,6° на 10 м ( i – темп изменения зенитного угла) происходит наработка желобов во всех породах, кроме скальных.

Желобообразование происходит в течение определенного периода времени и зависит:

от числа рейсов;

массы единицы длины БК;

твердости горной породы;

компоновки БК и конструкции ее элементов;

при бурении на необработанных буровых растворах.

213

 появление посадок и затяжек, которые могут быть различны в одном и том же интервале;

214

заклинивание БК и ОК;

рост вращающего момента при проворачивании БК.

Для профилактики процесса желобообразования выполняются следующие мероприятия:

применение компоновок БК, заложенных в проекте;

периодические замеры конфигурации ствола скважины;

установка спиральных центраторов в местах перехода от УБТ

кбурильным трубам;

проработка интервала компоновкой, включающей пикообразное долото, диаметр которого меньше, чем диаметр скважины; УБТ, БТ, расширитель БТ. Диаметры расширителя и пикообразного долота постепенно увеличивают. В процессе проработки желобной выработки необходимо обеспечить максимально возможную подачу промывочной жидкости и минимальную скорость проработки.

Прихваты вследствие заклинивания посторонними предмета-

ми. На рис. 38 приведен пример прихватов вследствие заклинивания посторонними предметами.

Этот вид прихвата возможен по всему стволу скважины. Наиболее опасны прихваты при заклинивании БК или ОК в обсадных колоннах (металлпометаллу).

Причины:

попадание в кольцевое пространство скважины посторонних предметов, крупных кусков вывалившейся породы или цементного камня;

оставление в скважине фрагментов разрушенных долот (лап, шарошек, элементов подшипников), фрагментов приборов.

Заклинивание характеризуется затяжками при подъеме, резкими посадками при спуске, подклиниванием колонны при роторном бурении, ростом крутящего момента при провороте колонн. Циркуляция при этом, как правило, нормальная.

Для профилактики аварий с заклиниванием БК и ОК посторонними предметами выполняются следующие мероприятия:

215

устье скважины должно быть оборудовано устройством, предотвращающим попадание посторонних предметов в скважину (при СПО это резиновые манжеты-обтираторы);

исключить все виды работ над открытым устьем скважины;

производить постоянный контроль оборудования, работающего над устьем скважины: АКБ, ПКР, УМК.

При падении в скважину металлических предметов или оставлении в ней фрагментов долот углубление скважины производится только после полной очистки забоя. Для постоянной очистки забоя в компоновку БК включается ЗМШУ (забойный металлошламоуловитель) – рис. 39.

Металлошламоуловитель предназначен для улавливания обломков, разрушаемых в скважине металлических объектов и отдельных фрагментов вооружения разрушающих инструментов (долот,

фрезеров и т.п.).

Металлошламоуловитель состоит из корпуса, имеющего присоединительные концы с замковой резьбой. Для циркуляции промывочного раствора в корпусе выполнено проходное отверстие. Кор-

пус скомпонован со съемным кожухом, который имеет отверстия для слива жидкости при подъеме. Кожух зафиксирован на корпусе двумя винтами с пружинными шайбами против отворота и центратором, который предназначен для центрирования кожуха относительно корпуса.

Перед применением алмазных долот после долот шарошечного типа необходима полная очистка забоя скважины от металла. Очистка забоя от металла производится с помощью магнитного фреза.

216

бурение интервалов, склонных к осыпям и обвалам, по возможности производить с применением ингибирующих растворов;

не допускать вспенивания БР.

Прихваты вследствие течения пластичных пород. Происходят в интервалах, сложенных породами с низким сопротивлением сдвигу под воздействием бокового горного давления (Рб) – соли, глины.

Причины:

недостаточное гидростатическоедавление на стенку скважины;

несоответствие параметров БР породе;

термодинамические процессы;

высокая пластичность горных пород.

Признаки вскрытия пластичных пород:

значительное увеличение механической скорости проводки;

затяжки при отрыве долота от забоя;

недохождение долота до забоя без проработки;

рост давления промывки.

Предупреждение прихватов в пластичных породах:

вскрытие солей с пропластками терригенных пород производить на соленасыщенном БР, который соответствует химическому составу разбуриваемых солей и температуре их местонахождения;

бурение интервала с частотой вращения 60–90 об/с;

периодически (не реже 15 мин) производить отрыв долота от забоя или через 1 м проходки;

при углублении скважины ниже интервала залегания пластичных пород необходимо делать контрольные подъемы выше кровли пластичных пород для определения проходимости компоновки низа БК по стволу скважины;

при интенсивном течении пластичных пород (затяжки, рост давления) необходимо увеличивать плотность БР (1300–1500 кг/м3), если позволяют горно-геологические условия.

Прихваты вследствие сальникообразования. При разбурива-

нии мощных толщ глин, перемежающихся с другими породами,

218

вбуровой раствор переходит большое количество частиц глины и шлама. В местах перехода от большего диаметра находящихся

вскважине элементов бурильной колонны к меньшему меняются скорости восходящего потока. Вследствие уменьшения скорости промывочной жидкости в местах перехода концентрируются частицы глины и шлама, которые слипаются с течением времени

вкомки и прилипают к трубам и стенкам скважины. Накопление комков на элементах бурильной колонны приводит к закупорке кольцевого пространства, в результате увеличивается давление на комки, они уплотняются и вызывают прихват бурильной колонны.

Образование сальников происходит также при сдирании глинистой корки со стенок скважины элементами бурильной колонны. Корка превращается в полутвердую массу, которая, двигаясь по стволу скважины, задерживается на участках изменения размеров кольцевого пространства ствола скважины, где через нее проходит долото и элементы бурильной колонны. Образовавшийся плотный сальник при восстановлении циркуляции начинает выталкиваться до препятствия (сужение ствола, увеличение диаметра бурильной колонны), где он останавливается, уплотняется перепадом давления и прихватывает бурильную колонну, иногда с потерей циркуляции.

Признаки образования сальников:

появление затяжек при отрыве долота от забоя;

падение механической скорости при неотработанном долоте;

затяжки и посадки при СПО;

рост вращающего момента при вращении БК;

рост и скачки давления в нагнетательной линии при циркуляции бурового раствора.

Важный момент – движение БК с сальником резко увеличивает эффект поршневания и может вызвать гидроразрыв, поглощения, обвалы, НГВП.

219

Меры предупреждения прихватов БК и ОК, вызванных сальникообразованием:

обеспечить соответствие параметров БР проектным значениям (плотность, вязкость, липкость, тиксотропия);

по возможности применять равнопроходную БК;

новым долотом проработать призабойную зону 15–20 мин с нагрузкой до 5 т, с отрывом долота от забоя через 10 мин в течение 30–40 мин, а затем нагрузку на долото увеличивают до проектной;

при посадке БК спуск остановить, ствол проработать и промыть с интенсивной очисткой БР, обработкой его вводом смазывающих добавок;

установить периодичность отрыва долота от забоя с расхаживанием инструмента на длину ведущей трубы и проворотом инструмента вправо (если позволяет технология бурения);

перед подъемом БК промыть скважину не менее одного цикла.

Прихваты вследствие оседания твердой фазы промывочной

жидкости. Оседание твердой фазы бурового раствора происходит при нарушении его структурно-механических свойств.

Факторы, вызывающие оседание твердой фазы:

малые значения статического и динамического напряжения сдвига БР;

большое количество твердой фазы в растворе из-за плохой очистки раствора;

неправильный подбор утяжелителей и химических реагентов для обработки БР;

недостаточное время промывки скважины после очередного долбления (особенно при бурении на растворах, не имеющих структуры);

аварийное прекращение циркуляции.

Признаки:

наличие шлама в желобной системе (там, где она есть);

затяжки, посадки, недохождениядолотабезпромывкидозабоя;

резкий рост давления при вызове циркуляции, когда долото находится на забое;

220