Аналогично М3 = 248 000 кгс см; М4 = 202 000 кгс см.

Тогда

7.5.3. УСТАНОВКА ЖИДКОСТНЫХ ВАНН

Необходимость установки ванны определяется на основе тщательного изучения характера прихвата, уста­ новления вероятностных причин его возникновения с учетом выбора способа ликвидации прихвата по методам, изложен­ ным в разделе 7.5.1.

Применение ванн как способа ликвидации прихвата — наиболее распространенный и действенный метод. Однако нередко он оказывается безрезультатным вследствие того, что: при выборе метода ликвидации прихвата не учитывают вероятные причины его возникновения; не соблюдают опре­ деленную, технологически необходимую и достаточную по­ следовательность производства работ; производится со зна­ чительной задержкой во времени после возникновения при­ хвата; выбранный объем агента недостаточен для полного перекрытия зоны прихвата, снижения перепада давления и производства необходимого цикла работ; не принимают ме­ ры, предупреждающие самопроизвольное перемещение аген­ тов ванны из зоны прихвата и их смешение с буровым рас­ твором в скважине, а также флокуляцию частиц утяжелителя и выпадение его в осадок; агент выбирают без учета ф изико­ механических свойств и физико-химической активности в определенных геолого-технических условиях.

Когда инструмент, находясь в интервалах, представленных проницаемыми отложениями, оказывается без движения и соприкасается со стенкой скважины, он начинает вдавливать­ ся в глинистую корку и вытеснять из-под себя глинистый раствор и неплотные слои корки. Глубина внедрения инстру­

мента в корку будет зависеть от значения начальных прижи­ мающих сил и от времени неподвижного контакта. По мере перекрытия отдельных каналов в корке, через которые жид­ кая ф аза из раствора фильтруется в проницаемый пласт, ин­ струмент принимает на себя действие перепада давления и под его влиянием “прилипает" к стенке скважины. Чем выше проницаемость глинистой корки и породы, тем быстрее про­ текает этот процесс, для завершения которого требуется оп ­ ределенное время. Этим, в частности, объясняется тот факт, что прихваты быстрее происходят в свежевскрытых интер­ валах проницаемых пластов, где глинистая корка не успевает уплотниться и имеет высокую проницаемость.

В качестве агентов ванны могут быть использованы нефть, вода, кислоты, щелочи и другие продукты. Однако наиболее распространенным и эффективным агентом является нефть, в связи с чем методику установки жидкостных ванн целесооб­ разно показать на примере применения нефти.

Метод установки нефтяных ванн наиболее эффективен при ликвидации прихватов, происшедших в интервалах про­ ницаемых пород, вызванных действием перепада давления, и не рекомендуется при ликвидации прихватов, происшедших вследствие заклинивания труб посторонними предметами или обрушившейся горной породой, в желобных выработках, в суженной части ствола скважины или в нарушенной обсад­ ной колонне.

Нефтяная ванна должна быть установлена сразу же после возникновения прихвата. Перед установкой ванны необходи­ мо определить верхнюю границу прихвата по упругому удли­ нению колонны или с помощью специальной аппаратуры. Перед установкой нефтяной ванны следует проверить состо­ яние противовыбросового устьевого оборудования, насосного хозяйства и циркуляционной системы; замеченные недостат­ ки устранить и подготовить оборудование и вышку к работе в аварийных условиях; подготовить необходимые средства пожаротушения, очистить территорию вокруг буровой от очагов возможного возгорания. Проверить количество и ка­ чество запасного бурового раствора, в случае необходимости пополнить запас.

Для предупреждения проявлений и разобщения устьевой обвязки от действия избыточного давления в колонне труб необходимо установить под заливочной головкой обратный клапан. Обратный клапан и заливочная головка должны быть опрессованы на давление, в 1,5 раза превышающее макси­ мальное ожидаемое при установке ванны.

К4000

Отложив на правой оси значение плотности бурового рас­ твора в скважине в момент установки ванны рр и на левой — плотность нефти рн, применяемой для ванны, соединяют по­ лученные точки прямой. Из точки на правой оси, соответст­ вующей условной плотности смеси жидкостей р^, проводится горизонтальная прямая до пересечения с ранее полученной линией. Из точки пересечения восстанавливают перпендику­ ляр к горизонтальной оси, характеризующей объемное со­ держание (в %) легкого компонента в смеси жидкостей в скважине, принимаемой за 100 %.

При подсчете объема скважины используются данные табл. 7.1.

При определении фактического объема скважины следует

В случаях ликвидации прихватов в районах с малоизучен­ ными геологическими условиями (когда пластовое давление неизвестно) или при предварительном снижении плотности промывочной жидкости в скважине до минимально допусти­ мой объем нефти для ванны определяется по формуле

О = 0,785 (K2Di* - dt){H + h) + 0,785d 3h,

где О — объем нефти для ванны, м3; К — коэффициент кавернозности ствола в зоне прихвата; D — диаметр долота, м; d„ — наружный диаметр бурильных труб, м; dB — внутрен­ ний диаметр бурильных труб, м; Н — интервал прихваченно­ го участка колонны, м; Л — расчетная высота подъема нефти выше верхней точки в бурильных трубах, м.

После определения объема нефти производится провероч­ ный подсчет гидростатического давления в стволе скважины на момент максимального облегчения столба жидкости, что­ бы не допустить нефте-, газоводопроявления. Гидростатичес­ кое давление не должно превышать пластовое в скважинах глубиной до 1200 м на 10—15 %, глубиной более 1200 м — на 5 - 1 0 %.

Нефть в трубах и затрубном пространстве распределяется исходя из конкретного состояния скважины и необходимой частоты восстановления циркуляции (во избежание ее поте­

ри), а также общего времени действия ванны. В общем слу­ чае объем избыточной нефти в бурильных трубах О (в м3) может быть определен из выражения

О = пдТ,

Тогда избыточное давление в нагнетательной системе на устье скважины

_ (рр-РнЦг

перемещения нефти по стволу скважины и увеличения вре­ мени действия агента ванны в зоне прихвата перед нагнета­ нием нефти и продавочной жидкости необходимо закачать порцию буферной жидкости для заполнения 150 —200 м затрубного и трубного пространства.

Буферная жидкость приготавливается из применяемого бу­ рового раствора путем его обработки реагентамиструктурообразователями до получения максимально воз­ можных значений вязкости и статического напряжения сдви­ га (вязкость — по ПВ-5, СНС за 10 мин — более 270мг/см2). Водоотдача жидкости буферной пачки не должна превышать водоотдачу промывочной жидкости в скважине.

В местах смешения с буровым раствором буферная жид­ кость не должна вызывать его коагуляцию. В качестве реа- гентов-структурообразователей рекомендуется применять: при температуре до 100 °С — крахмал, 100—150 °С — КМЦ, более 150 °С — метас с каустической содой. В каждом кон ­ кретном случае рецептура для получения буферной жидкости подбирается лабораторией промывочных жидкостей.

Потребный объем продавочной жидкости VnP (в м3) опре­ деляется по формуле

Vap = 0,785[d2(I - Лн - Лб)],

где d — внутренний диаметр бурильных труб, м; L — глуби­ на скважины от устья до места расположения долота, м; hH,

h6 — соответственно высота нефти и буферной жидкости в трубах, м.

Установка нефтяных ванн производится, как правило, че­ рез заливочную головку, имеющую не менее двух отводов, оборудованных трехходовыми кранами высокого давления. Колонна бурильных труб частично разгружается и подвеши­ вается на роторе.

Заливочная головка обвязывается с цементировочными аг­ регатами двумя и более раздельно идущими к ней нагнета­ тельными линиями, опрессованными на требуемое давление. Для проведения работ по установке ванн в сложных геологи­ ческих условиях или на больших глубинах (в зависимости от конкретной ситуации района) используется не менее двух цементировочных агрегатов. Кроме того, в систему обвязки вводятся два агрегата, готовые в любой момент включиться в работу.

Агенты ванны нагнетаются в скажину цементировочными агрегатами в следующей последовательности: буферная жид­ кость — нефть — буферная жидкость — продавочная жид­ кость при максимально возможной подаче агрегатов, при этом скорость восходящего потока в кольцевом пространст­ ве не должна превышать это значение в процессе бурения данного интервала.

Максимальное ожидаемое давление при установке ванны наблюдается к моменту начала выхода нефти из труб

Ртах = дЦрР ~ Р„) + Р,

где р — давление, необходимое для преодоления гидравличес­ ких сопротивлений при движении жидкостей в трубах и затрубном пространстве.

Значение ртлх ограничивается внутренним давлением, при котором произведена опрессовка бурильной колонны на максимальное рабочее давление. При превышении давления в процессе продавливания сверх максимально ожидаемого не­ обходимо уменьшить скорость закачивания продавочной жидкости во избежание нарушения герметичности и целост­ ности колонны бурильных труб и элементов обвязки. После закачивания продавочной жидкости краны на заливочной го­ ловке закрываются, и (в зависимости от причины прихвата) колонна разгружается на определенную пасть ее веса или ос­ тавляется под натяжкой на талевой системе.

После установки ванны колонна труб расхаживается во избежание распространения зоны прнквата. Периодичность профилактических расхаживаний устанавливается в зависи­

В табл. 7.14 приводятся плотность и соответствующая ей концентрация разбавленной кислоты при температуре

15°С.

Для уменьшения вредного влияния кислоты на буриль­

6 кг формалина, униколы, масла, поверхностно-активные ве­ щества.

Смешение кислот, разбавление их водой, добавками инги­ биторов производятся в условиях буровой с соблюдением соответствующих правил техники безопасности.

Практика показывает, что около 80 % прихватов, проис­ шедших под действием перепада давления, ликвидируется ус­ тановкой нефтяных ванн. Говоря о своевременности этой операции, необходимо отметить, что к ликвидации 70 % при­ хватов приступали спустя 2 —20 ч от начала их возникнове­ ния, а к ликвидации остальных прихватов приступали спустя 25 —50 ч (например, в случае поломок бурильного инструмен­ та). Разумеется, эффект действия ванны зависит от своевре­ менности ее установки.

Другое важное обстоятельство — время воздействия агента ванны в зоне прихвата. Анализом промысловых данных (по Краснодарскому краю) установили, что 75 % прихватов лик­ видируется при действии агентов ванны в течение 4 ч.

Время действия ванны, после которого инструмент осво­ бождается, зависит также от перепада давления, вызвавшего прихват инструмента. Корреляционная связь между временем действия ванны и значением перепада давления, установлен­ ная на основе статистического метода анализа с применением теории парной корреляции, выражается прямой

с коэффициентом корреляции 0,915, что свидетельствует о тесной взаимосвязи явлений.

Также установили, что в большинстве случаев эффективны ванны из легких нефтей с добавками дисольвана до 1 %.

Вкачестве буферной жидкости используется вода, закачи­ ваемая из расчета заполнения не менее чем 50 м высоты затрубного пространства и бурильных труб.

Востальном методика установки кислотной ванны не от­ личается от установки нефтяной.

Вслучае устойчивого разреза в зоне прихвата, или когда колонна прихвачена в отложениях магниевых или натриевых

солей, следует в качестве агента ванны использовать воду

7.5.4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЗРЫВНОГО СПОСОБА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

Взрыв при ликвидации прихвата осуществля­

ется для:

“встряхивания" инструмента; отвинчивания колонны;

обрыва труб с целью освободить свободную часть колон­ ны.

“Встряхивание" целесообразно проводить в тех случаях, когда прошло незначительное время от начала возникнове­ ния прихвата и когда предполагаемая длина прихваченной зоны может быть перекрыта общей длиной торпеды.

При отвинчивании колонны с использованием взрыва в большинстве случаев удается освободить весь инструмент или большую его часть путем многократного отвинчивания в со­ четании с промывкой инструмента и скважины через разъе­ диненную колонну труб. Обрыв труб применяется тогда, ког­ да другие методы ликвидации аварии оказываются безуспеш ­ ными или их применение экономически невыгодно.

Работы по торпедированию труб и выбор зарядов торпед для различных целей производятся в строгом соответствии с “Инструкцией по освобождению прихваченного бурильного инструмента торпедированием".

При “встряхивании" труб выполняются следующие опера­ ции:

а) производится расхаживание труб, а если не потеряна циркуляция, то и промывка скважины;

б) определяется зона прихвата; в) собирается торпеда заданной длины, спускается в сква­

жину и устанавливается против всей зоны прихвата или над долотом при его заклинивании;

г) производится натяг труб с максимально допустимой си­ лой и крутящим моментом;

д) осуществляется взрыв; е) колонна труб поднимается (в случае необходимости

производится ее расхаживание).

При отвинчивании труб необходимо:

а) провести расхаживание и, если не потеряна циркуляция, промыть скважину;

б) закрепить резьбовые соединения бурильных труб; в) наметить место отворота труб и разгрузить резьбовое

соединение, намеченное для отвинчивания, от веса верхней части колонны (место отворота выбирается в устойчивой ча­ сти разреза в интервале отсутствия каверн);

г) посадить натянутую колонну труб на трубные клинья,

закручивающего момента, и застопорить колонну; е) опустить торпеду ТДШ, установить ее в намеченном ин­

тервале и взорвать; ж) поднять из скважины кабель с остовом торпеды, гру­

зом и головкой или держателем; з) расстопорить ротор и приступить к развинчиванию

труб.

При отвинчивании последовательно выполняются следую­ щие дополнительные операции:

а) промывается затрубное пространство через разъединен­ ную колонну труб без ее подъема или, если не удается во­ зобновить циркуляцию, с подъемом одной или нескольких труб;

б) колонна свинчивается; в) снова определяется верхняя граница прихвата;

г) проводятся все операции по отвинчиванию на глубине, где прибором определена граница прихвата;

д) после разъединения колонны труб на новой глубине все операции повторяются (промывка, отвинчивание, определе­ ние верхней границы прихвата, новое отвинчивание на

большей глубине) до тех пор, пока не будет освобожден весь инструмент или большая его часть;

е) при опасности увеличения зоны прихвата за счет при­ жатия труб под действием перепада давления производится расхаживание инструмента, оставленного без движения;

ж) работы по отвинчиванию могут проводиться в комплек­ се с обуриванием прихваченной колонны труб.

Работы по обрыву труб выполняются в следующем по­ рядке:

а) трубы расхаживаются, а если не потеряна циркуляция, то скважину промывают;

б) определяется верхняя граница прихвата; в) торпеда собирается, спускается в скважину и устанавли­

вается в заданном интервале (желательно против резьбового соединения);

г) осуществляется натяг с максимально допустимой нагруз­ кой;

д) взрывается торпеда; е) из скважины поднимаются кабель, груз и колонна труб,

иногда после предварительного расхаживания и промывки.

7.5.5. ГИДРОИМПУЛЬСНЫЙ СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

Гидроимпульсный способ (ГИС) рекомендует­ ся для ликвидации прихватов, вызванных действием перепада давления, заклиниванием колонн в желобных выработках или обломках породы. Необходимым условием при этом является нахождение нижней части колонны бурильных труб на неко­ тором расстоянии от забоя скважины, исходя из предполо­ жения, что ликвидация прихвата труб будет осуществляться методом сбивания колонны труб вниз.

Применение ГИС при отсутствии циркуляции допускается в случае, если прекращение движения жидкости вызвано час­ тичным заполнением нижней колонны труб осадком шлама.

Способ основан на реализации эффекта разгрузки колон­ ны труб резким снятием предварительно созданных напря­ жений растяжения в материале труб и напряжений сжатия жидкости, заполняющей полость труб.

Для создания указанных напряжений воздействуют на пе­ рекрытый верхний конец бурильных труб давлением жидко­ сти, возникающим в полости труб после замещения находя­ щегося в колонне бурового раствора другой жидкостью, на­

до

пример водой. Возникающий при этом перепад давления оп ­ ределяется из выражения

Др = дН(р, - р2),

где Н — глубина погружения уровня раздела жидкостей в к о ­ лонне; Pi, р2 — соответственно плотность жидкости в затрубном пространстве и трубах.

Перепад давления, действуя на верхний закрытый конец бурильных труб, создает растягивающую нагрузку и соответ­ ственно растягивающие напряжения материала труб. При резком снятии возникших напряжений в скважине произой­ дут следующие процессы:

а) продвижение колонны в сторону забоя; б) снижение давления в трубах и затрубном пространстве

и, как следствие, переток бурового раствора из затрубного пространства в трубы со значительной начальной скоростью, приводящей к эрозии фильтрационной корки и осадков;

в) кратковременное снижение перепада давления в зоне прихвата вследствие понижения уровня жидкости в затруб­ ном пространстве скважины.

С помощью ГИС прихват может быть ликвидирован за один импульс при условии, что работа будет выполняться не позже чем через 24 ч после возникновения прихвата. Длина неприхваченной части колонны труб составляет 1500 м и бо ­ лее, а прихваченной — менее 50 м. При этом избыточное давление в полости колонны труб составляет не менее 7 МПа на 1000 м труб.

При отступлении от перечисленных условий для ликвида­ ции прихвата требуется выполнить несколько импульсов. Ес­ ли при этом 10 последовательно созданных импульсов не да­ ли положительного результата, то дальнейшие работы следует проводить только после установки жидкостных ванн.

При отсутствии положительного эффекта через 30 после­ довательных импульсов дальнейшие работы ГИС прекращ а­ ются.

Ограничениями к применению ГИС являются:

а) недостаточная плотность бурового раствора в скважине (р < 1,35 г/см 3);

б) негерметичность колонны труб; в) осложненность ствола скважины (осыпи, обвалы, за-

шламленность и т.п.).