книги из ГПНТБ / Танкибаев, М. А. Желобообразования при бурении скважин

кого расчета должно применяться полученное значение гидравлического радиуса — =41,09.

Аналогично определяется RA и при других сочетаниях диаметров скважин, бурильных труб и замков.

Само собой разумеется, что изменение формы сечения скважины из-за образования желоба не может не отразить­ ся на величине объема цементного раствора за колонной обсадных труб.

На примере скважины 13-Жетыбай покажем методику расчета (теоретически) объема цементного раствора за ко­ лонной обсадных труб в интервале образовав­ шегося желоба.

Ис х о д н ы е

да н н ы е :

Диаметр долота Д а = = 269 мм.

Наружный диаметр об­

Интервал образованно­ го желоба 980—1100 м.

Протяженность же­ лоба L = 120 м.

Ширина желоба (ди­

141

Отсюда следует, что объем скважины с учетом образо­ ванного желоба на рассматриваемом участке слагается из объема по номинальному диаметру долота и объема жело­

Тогда объем скважины в интервале образованного же­ лоба:

УСкв =6,867 ж3+ ( 1,666 ж3+8,866 ж3—0,555 ж3)=

с1=146жж, в рассматриваемом интервале образованного желоба должен быть цементный раствор объемом:

V4.p =15,840 ж3.

Теперь определим, каков Уц,р за колонной без учета образованного желоба V ц.„ без. жел = Удол — Уоб. тр =

•=6.867 ж3—1,0064 ж3=5,863 ж3.

Как видно из расчета, объем цементного раствора за колонной обсадных труб только на участке 120 ж, при на­ личии желоба, на 10 ж3 больше, чем при его отсутствии.

Пренебрежение объемом желоба по одному интервалу

142

(980—1100 м) приводит в целом по скважине к недоподъему цемента на 210 м от устья, что является весьма сущест­ венным недостатком крепления скважины. Расчетные дан­ ные подтверждаются почти по всем разведочным скважи­ нам месторождения Жетыбай, где недоподъем цемента за колонной составляет 250—300 м. Где отмечается нормаль­ ный подъем цемента, там взяты большие коэффициенты запаса.

§ 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ БЕЗОПАСНОСТИ КОМПАНОВКИ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА

И СПУСКАЕМЫХ ОБСАДНЫХ ТРУБ ПРИ НАЛИЧИИ ЖЕЛОБООБРАЗОВАНИЯ В СКВАЖИНЕ

Методы определения степени безопасности компановки бурильного инструмента и спускаемых обсадных труб при наличии желобообразования в скважине изложены в соот­ ветствующих разделах данной работы и имеются в опубли­ кованных исследованиях [45, 68]. Мы ограничимся изло­ жением того, как правильно пользоваться приводимыми таблицами 8, 10 на конкретных примерах бурящихся скважин.

Для примера возьмем известные данные скважины 13Жетыбай.

бобуры: Т14М1-9-|- , Т12МЗ-8". Диаметр обсадной эксплуа­

тационной колонны доб= 146мм. Необходимо определить степень безопасности компановки бурильного инструмента и спускаемой эксплуатационной колонны, в смысле их за­ клинивания в желобе. Сначала рассмотрим безопасность Применяемых турбобуров на заклинивании.

3 "

1. Максимальный диаметр корпуса T14M1-9-J , Д —

==255 мм. Как видно из таблицы, диаметр -=255 мм. Как видно из таблицы, отношение диаметра турбобура к шири­ не желоба, образованного замками ЗУ d3-=188 мм, равня» стся 1,37, что теоретически является безопасным. Это под­ тверждается почти по всем скважинам.

2. Максимальный диаметр корпуса Т12МЗ-8", Д =

==210 мм. По таблице -j- = щ = 1,11.

Теоретически возможно заклинивание турбобура в

143

скважине. В условиях бурения скважин на месторождении Жетыбай заклинивание Т12МЗ-88" в желобе, в интервале 980— 1100 м, почти не имеют места. Очевидно, это объяс­ няется тем, что в указанном интервале желоб образуется против глинистых пород, где практически исключается зна­ чительное коркообразование, и которые, наоборот, в извест­ ной степени склонны к увеличению ширины желоба. По­ этому в желобе против глин и глинистых пород в промыш­ ленных условиях не замечались заклинивания Т12МЗ-8".

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что в жело­ бе, образованном против глин и глинистых пород, теорети­ ческую величину коэффициента безопасности заклинивания

можно увеличить до -^- = 1,10—1,15. Очевидно, к такому

увеличению коэффициента безопасности следует подходить очень осторожно, ибо глины и глинистые породы могут об­ ладать весьма отличительной физико-химической характе­ ристикой. Что касается наших рекомендаций, то они отно­ сятся только к глинам и глинистым породам альбского яруса нижнемелового отдела меловой системы, представ­ ленным почти по всем пробуренным скважинам на Жетыбае, в интервале 980—1100 м. Таким образом, коэффициент безопасности для рассматриваемого интервала возможного желобообразования должен быть в пределах 1,10-М,15*<

< • £ < 1 .3 5 .

При образовании желоба против проницаемых пород, обуславливающих интенсивное налипание толстых глинис­ тых корок, нельзя допускать увеличение нижнего предела коэффициента безопасности ниже единицы, наоборот, сле­ дует поддерживать его в пределах меньше единицы, иначе

0,9 < - f <1,35.

а3 В компановке бурильного инструмента на буровых мес­

торождения Жетыбай, как правило, отсутствуют резкие переходы по диаметру отдельных узлов, за исключением турбобуров. В случае необходимости ввода в компановку бурильного инструмента каких-либо узлов отличительного диаметра должен определяться коэффициент безопасности заклинивания в желобе по изложенному методу, с учетом наших рекомендаций.

При компановке бурильного инструмента ТБПВ — 146 м м — 188 мм в условиях Жетыбая все представленные в таблице 11 турбобуры, за исключением Т12СЗ-9", не пред*

144

П р и м е ч а н и е : Таблица составлена для диаметров замков соедини­ тельных концов бурильных труб типа ТБП и ТБПВ.

ставляют опасности заклинивания в желобе. То же отно­ сится и к другим турбобурам, за исключением Т12СЗ-9" и Т12М-7 1/2", при компановке бурильного инструмента тру­ бами d, '=197 мм (ТБП, ТБПВ). На Жетыбае применяют­ ся бурильные трубы =197 лгм. Теперь рассмотрим сте­ пень безопасности спускаемых обсадных труб при наличии Желоба в скважине. В условиях месторождения Жетыбай скважины имеют несложную конструкцию. В пробуренные за последние годы скважины спускались кондуктор до глу­ бины 400—600 м, 146 мм эксплуатационная колонна до 2100—2700 м. При бурении под кондуктор желоба еще не успевают образоваться, поэтому их спуск не представляет опасности заклинивания в них обсадных труб.

Рассмотрим степень безопасности 146 мм эксплуата­ ционных колонн, наиболее часто спускаемых на Жетыбае.

Скважина 4-Жетыбай

Д а =269 мм.

.Бурильные трубы ТБП—146 мм, d =197 мм. Эксплуа-

147

ретически безопасным. Это же подтверждается практикой спуска таких колонн. Для той же колонны проверим сте­ пень безопасности при выработке желоба буровым инстру­

Таким образом, как по промысловым данным, так и по теоретическим расчетам 146 мм эксплуатационные колонны не представляют опасности заклинивания при спуске в скважину, в желобах, выработанных замками бурильных труб d3= 188 и 197 мм. Однако при изменении компановки бурильного инструмента или диаметра спускаемых колонн, во избежание опасности заклинивания в желобах, необхо­ димо строго придерживаться рекомендаций по таблицам

10, 12.

148

§ 6. ЦЕНТРИРОВАНИЕ ОБСАДНЫХ КОЛОНН С ЦЕЛЬЮ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ОДНОСТОРОННЕГО ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ

Центрирование обсадных колонн в скважине с образо­ вавшимся желобом осуществить довольно трудно. Это об­ условлено ориентацией желоба стремиться к вертикали,

диаметр колонны йоб. к меньше ширины желоба ДЬ, трубы попадают в желоб, а при doe.K>A h прижимаются к пере­ ходной зоне от основного ствола в желоб (рис. 36). В обо­ их случаях неизбежно нарушение центровки обсадных труб в скважине и неравномерное распределение цемента за колонной, что приводит к некачественной изоляции от­ дельных горизонтов. Это представляет значительные труд­ ности при цементировании эксплуатационной колонны

в скважине, где разрез представлен многопластовыми неф­ тегазовыми горизонтами, против верхней части которых образовался желоб.

В вертикальных скважинах, при наличии желоба против нефтегазоводоносных горизонтов, центрирование эксплуа­ тационной колонны в определенных условиях возможно осуществить при помощи обычных фонарей. Очевидно, в значительно искривленных вертикальных скважинах, при

наружный диаметр dM меньше глубины желоба Ah. Следо­ вательно, при наличии желоба в скважине, необходимо подходить очень осторожно к центрированию при помощи фонарей. Поэтому максимальное искривление ствола долж­ но иметь ограничение, в пределах которого исключается заклинивание обсадной колонны. Как показала практика на месторождении Жетыбай, при спуске 146 мм обсадных колонн с фонарями в скважины с желобами, образованны­ ми бурильным замками ЗШ—197 мм, заклинивание колон­ ны нс наблюдалось. Известно, что искривление скважины в условиях месторождения Жетыбай не превышает 10—12° Следовательно, при принятой на современном этапе компа­ новке бурового инструмента и диаметре эксплуатационной колонны (d=146 мм) на месторождении Жетыбай, можно рекомендовать центрирование колонны с помощью обычных фонарей. При этом строго должно соблюдаться место уста­ новки фонаря, ибо от этого зависит надежность центриро­ вания колонны. В условиях месторождения Жетыбай про­ дуктивные горизонты представлены, главным образом, песчаниками и алевролитами. Между отдельными продук­ тивными горизонтами чередуются пласты глин, мергелей й аргиллитов. Следовательно, место установки фонаря пред­ определяется физико-химической характеристикой пород в скважине. Известно, что глинистые породы второй группы

ние диаметра скважины усугубляется еще и тем, что, как показали наши исследования, против глинистых пород про­ исходит наиболее интенсивное образование желоба, при прочих других равных условиях. Отсюда возможность цент­ рирования обсадной колонны при наличии желоба в сква­ жине против глинистых пород практически исключается.

ствола за счет налипания глинистой корки. К тому же, бла­ годаря значительной абразивности песчаников и алевроли­ тов, против них, при других равных условиях, образование желоба происходит в меньшей степени, чем против глинис­ тых пород. Иначе, с учетом всех факторов (кавернообразование, желобообразование, сужение ствола) против пород

150