
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •Тема 6 Технология промывки скважин и буровые растворы 47
- •Тема 7 Осложнения в процессе бурения скважин 69
- •Тема 8 Режим бурения скважин 82
- •Тема 9 Искривление скважин. Бурение наклонно – направленных скважин 102
- •Тема 10 Вскрытие и опробование продуктивных пластов в процессе бурения скважин 123
- •Тема 11 Крепление скважин 132
- •Тема 12 Освоение и испытание скважин 156
- •Тема 13 Структурно-поисковое бурение 161
- •Тема 14 Аварии в бурении 163
- •Тема 15 Бурение скважин на море 181
- •Тема 16 Энергосберегающие технологии 184
- •Введение История развития техники и технологии бурения
- •Тема 1 Общие сведения о бурении скважин
- •1.1 Понятие о скважине, классификация и назначение
- •1.2 Технологическая схема бурения
- •Цикл строительства скважины
- •Баланс календарного времени
- •Тема 2 Подготовительные работы к бурению скважины
- •2.1 Методы монтажа бурового оборудования
- •2.2 Оборудование для спуско-подъемных операций
- •2.3 Центрирование вышки, ротора
- •2.4 Подготовительные работы к бурению
- •2.5 Пусковая конференция
- •2.6 Схема расположения привышечных сооружений и оборудования
- •2.7 Охрана окружающей среды
- •Тема 3 Физико-механические свойства горных пород
- •Общие сведения о горных породах
- •Основные физико-механические свойства горных пород
- •3.3 Методы определения механических свойств
- •Особенности разрушения горных пород
- •Тема 4 Породоразрушающий инструмент
- •Назначение и классификация породоразрушающего инструмента
- •Долота шарошечные для сплошного бурения
- •Классификация шарошечных долот
- •Конструкция шарошечных долот
- •Форма и расположение породоразрушающих элементов на шарошках
- •Схемы опор шарошек
- •4.7 Промывочные отверстия
- •Лопастные долота
- •Алмазные долота
- •Твердосплавные долота исм
- •4.11 Технико-экономические показатели долот
- •Практическая работа № 1
- •4.12 Снаряды для колонкового бурения
- •4.13 Особенности режима бурения с отбором керна
- •Тема 5 Бурильная колонна
- •5.1 Назначение и составные элементы бурильной колонны
- •5.2 Назначение и конструкция ведущих труб
- •5.3 Назначение и конструкция лбт
- •5.4 Назначение и конструкция бурильных труб
- •Трубы бурильные сборной конструкции с навинченными замками
- •Трубы бурильные с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками – тбвк, тбнк
- •Трубы бурильные с приваренными соединительными концами
- •Трубы бурильные с высаженными наружу концами и нарезанной на них крупной (замковой) резьбой (беззамковые раструбные трубы)
- •5.5 Назначение и конструкция убт
- •5.6 Бурильные замки
- •5.7 Резьбы бурильных труб и замков
- •5.8 Переводники
- •5.9 Технологическая оснастка бурильной колонны
- •5.10 Расчет на статическую прочность бурильной колонны
- •Практическая работа № 2
- •5.11 Комплектование и эксплуатация бурильной колонны
- •5.12 Отработка бурильных труб и начисление износа
- •Тема 6 Технология промывки скважин и буровые растворы
- •6.1 Назначение и классификация буровых растворов
- •I. Гидродинамические
- •II. Гидростатические
- •III. Физико-химические
- •6.2 Дисперсные системы и основные их свойства
- •6.3 Показатели свойств буровых растворов
- •6.4 Влияние показателей свойств буровых растворов на процесс бурения
- •6.5 Материалы для приготовления и регулирования свойств буровых растворов
- •С большой емкостью поглощения;
- •Со средней емкостью поглощения;
- •С малой емкостью поглощения.
- •6.6 Физико-химические и механические свойства глин
- •Средней коллоидности – выход 10-4 м3/т;
- •6.7 Наполнители буровых растворов
- •6.8 Утяжелители, применяемые в бурении
- •6.9 Классификация химреагентов, применяемых для обработки буровых растворов
- •6.10 Добавки, применяемые при химобработке
- •6.11 Очистка бурового раствора
- •Тема 7 Осложнения в процессе бурения скважин
- •7.1 Поглощение бурового раствора
- •7.2 Газо-нефте-водопроявления (гнвп)
- •Гнвп легче предупредить, чем ликвидировать!
- •7.3 Противовыбросовое оборудование Противовыбросовое оборудование предназначено для герметизации устья скважины с целью предотвращения открытых выбросов.
- •Мероприятия по предупреждению гнвп
- •7.5 Грифоны и межколонные проявления
- •7.6 Нарушение целостности стенок скважины
- •7.7 Осложнения при бурении скважин в многолетнемерзлых породах (ммп)
- •7.8 Особенности бурения скважин в условиях сероводородной агрессии
- •Тема 8 Режим бурения скважин
- •8.1 Понятие о режиме бурения и его параметрах
- •8.2 Влияние параметров режима бурения на количественные и качественные показатели бурения
- •8.3 Особенности режима бурения роторным способом
- •8.4 Особенности режима бурения турбинным способом
- •8.5 Особенности режима бурения винтовыми забойными двигателями
- •8.6 Основные параметры винтовых гидродвигателей
- •8.7 Особенности режима бурения электробурами
- •8.8 Особенности режима бурения алмазными долотами
- •8.9 Порядок проектирования режима бурения
- •8.10 Проектирование количества бурового раствора и установление режима работы буровых насосов
- •8.11 Гидравлический расчет промывки скважины
- •Определение потерь давления в лбт
- •Определение потерь давления в кольцевом пространстве
- •Определение потерь давления в бурильных замках
- •Определение потерь давления в промывочных отверстиях долота
- •Определение потерь давления в турбобуре
- •Определение потерь давления в обвязке буровой установки
- •8.12 Определение параметров режима бурения по эмпирическим зависимостям
- •8.13 Контроль за параметрами режима бурения
- •8.14 Телеконтроль забойных параметров бурения
- •8.15 Подача инструмента
- •Тема 9 Искривление скважин. Бурение наклонно – направленных скважин
- •9.1 Основные понятия о пространственном положении и искривлении скважин
- •9.2 Мероприятия по предупреждению искривления вертикального участка ствола скважины
- •9.3 Бурение наклонно-направленных скважин
- •9.4 Отклоняющие устройства
- •9.5 Особенности технологии бурения скважин
- •9.6 Визированный спуск бурильного инструмента
- •9.7 Забойное ориентирование отклонителя
- •9.8 Кнбк для безориентированного бурения
- •9.9 Телеметрические системы для ориентирования отклоняющих компоновок
- •9.10 Расчет 3-х интервального профиля наклонно направленной скважины
- •9.11 Кустовое бурение
- •9.12 Расчет очередности бурения скважин куста
- •9.13 Мероприятия по предотвращению пересечения ствола скважин
- •9.14 Бурение многозабойных скважин
- •9.15 Бурение горизонтальных скважин
- •Тема 10 Вскрытие и опробование продуктивных пластов в процессе бурения скважин
- •10.1 Требования к качеству вскрытия продуктивного пласта
- •10.2 Влияние фильтрата раствора на водной основе на коллекторские свойства
- •10.3 Требования к качеству бурового раствора для вскрытия продуктивного пласта
- •10.4 Методы вскрытия продуктивных пластов
- •10.5 Опробование продуктивных пластов в процессе бурения
- •10.6 Подготовительные работы к опробованию
- •10.7Спуск аппарата и опробование пласта
- •10.8 Техника безопасности и охрана окружающей среды при вскрытии продуктивного пласта
- •Тема 11 Крепление скважин
- •11.1 Цель крепления скважин и методы разобщения
- •11.2 Требования, предъявляемые к конструкции скважины
- •11.3 Конструкция газовых скважин
- •11.4 Обсадные трубы и их соединения, типы обсадных труб
- •11.5 Резьбовые соединения обсадных труб
- •11.6 Защита обсадных колонн от износа
- •11.7 Определение диаметров обсадных колонн и долот
- •11.8 Технологическая оснастка обсадных колонн
- •11.9 Расчет обсадных колонн
- •11.10 Спуск обсадной колонны в скважину
- •11.11 Оборудование для цементирования скважин
- •11.12 Тампонажные материалы для приготовления цементного раствора
- •11.12.1 Основные свойства тампонажных растворов
- •11.12.2 Классификация цементных растворов
- •11.13 Требования к качеству разобщения пластов
- •11.14 Способы цементирования скважин
- •11.15 Заключительные работы и проверка результатов цементирования
- •11.16 Расчет одноступенчатого цементирования скважины
- •11.17 Цементирование хвостовиков
- •11.18 Установка цементных мостов
- •11.19 Контроль свойств тампонажного раствора при цементировании скважины
- •11.20 Осложнения при цементировании и способы их предотвращения
- •11.21 Техника безопасности при цементировочных работах
- •Тема 12 Освоение и испытание скважин
- •12.1 Перфорация обсадной колонны
- •12.2 Освоение и испытание скважин
- •Тема 13 Структурно-поисковое бурение
- •13.1 Конструкция скважин
- •13.2 Бурильный инструмент
- •Тема 14 Аварии в бурении
- •14.1 Понятие об аварии, причины возникновения аварий
- •14.2 Классификация и методы предупреждения аварий
- •1. Нарушение эксплуатации инструментов, устройств, механизмов, с которыми ведутся работы на устье.
- •2. Применение неисправного вспомогательного инструмента, отсутствие на устье устройств для предупреждения падения различных предметов в скважину.
- •3. Несоосность устья скважины с осью буровой вышки.
- •14.3 Прихваты бурильных и обсадных колонн
- •14.4 Ликвидация прихватов
- •14.5 Расчет необходимого количества жидкости для ванн
- •14.6 Определение максимальной скорости спуска бурильного инструмента
- •14.7 Определение плотности бурового раствора для вскрытия текучих пород и продуктивных горизонтов
- •14.8 Определение длины неприхваченной части бурильной колонны
- •14.9 Определение глубины поломки бурильной колонны по индикатору веса
- •14.10 Определение допустимых усилий при расхаживании прихваченных труб
- •14.11 Определение допустимого числа поворотов прихваченной бурильной колонны
- •14.12 Предупреждение прихватов
- •Порядок расследования и учета аварий
- •14.14 Предупреждение аварий
- •14.15 Забуривание нового ствола
- •14.16 Ловильный инструмент, виды и применение при ликвидации аварий
- •14.17 Предупреждение возникновения и ликвидация открытых фонтанов
- •Тема 15 Бурение скважин на море
- •15.1 Особенности строительства скважин на море
- •15.2 Буровые установки для морского бурения
- •15.3 Подводное устьевое оборудование
- •15.4 Особенности бурения морских скважин
- •15.5 Обслуживание работ на море
- •Тема 16 Энергосберегающие технологии
- •Тема 16 Технико-экономические показатели, нормативные и руководящие материалы по проектированию скважин, документация в бурении
- •Литература
1. Нарушение эксплуатации инструментов, устройств, механизмов, с которыми ведутся работы на устье.
2. Применение неисправного вспомогательного инструмента, отсутствие на устье устройств для предупреждения падения различных предметов в скважину.
3. Несоосность устья скважины с осью буровой вышки.
Прочие аварии – это аварии, возникшие при проведении геофизических работ в скважине (прихват, обрыв геофизического кабеля, шаблонов, торпед); падение и разрушение вышек, морских оснований, падение элементов талевой системы, взрыв и пожар на буровой.
Прочие аварии могут произойти по следующим причинам:
Падение талевой системы может произойти из-за неисправности противозатаскивателя и невнимательности бурильщика, или плохой освещенности верхней части фонаря вышки.
Прихваты кабеля, оставление в скважине геофизических приборов, аппаратов, шаблонов происходят из-за некачественной подготовки ствола скважины (параметры бурового раствора не соответствуют требуемым по ГТН), либо из-за ненадежного крепления геофизического кабеля.
Открытые фонтаны происходят из-за несвоевременной установки противовыбросового оборудования, несоблюдения технологии промывки скважины, недостаточного противодавления на пласт, или несвоевременно принятые меры по предупреждению и ликвидации ГНВП.
Падение и разрушение буровой вышки из-за перегрузки фонаря при ликвидации прихвата (неисправный индикатор веса); проседание фундаментов; ослабление болтовых соединений секций фонаря вышки (нарушение жесткости).
Взрывы и пожары – из-за несоблюдения правил противопожарной безопасности, проведение сварочных работ на устье скважины.
14.3 Прихваты бурильных и обсадных колонн
Прихваты бурильных и обсадных колонн – потеря подвижности колонны труб из-за прилипания под действием перепада давления, заклинивания в желобах, в местах сужения, в результате осыпей и обвалов стенок скважины, образования сальника в затрубном пространстве.
Прихваты колонны труб – это самый распространенный и тяжелый вид аварий. Почти треть прихватов в глубоких скважинах ликвидируется бурением нового ствола.
На возникновение прихватов влияет:
наличие в разрезе глинистых пород, способных к текучести, осыпанию и обвалам, а также проницаемых пород;
наличие зон с АВПД и высокими температурами;
большие углы падения пластов.
Решающий фактор возникновения прихватов – тип промывочной жидкости. Чаще всего прихваты происходят при бурении скважин на глинистом растворе, в результате чего часто происходит образование сальников и прилипание колонны труб.
Прихваты подразделяются на следующие группы:
1. Прилипание колонны труб к стенке скважины - это происходит за счет перепада давлений между пластовым и гидростатическим. В результате под действием избыточного давления бурильная колонна прижимается к стенке скважины и вдавливается в глинистую корку. При оставлении колонны без движения против интервала залегания проницаемых пород.
На степень прилипания влияют:
время нахождения колонны труб в скважине без движения;
величина перепада между гидростатическим и пластовым давлениями;
площадь соприкосновения бурильной колонны со стенкой скважины;
сила трения между колонной труб и стенками скважины;
состояние глинистой корки (толщина, прочность, липкость).
2. Заклинивание колонны труб – происходит в суженных интервалах ствола и желобных выработках, осевшим шламом. Особенно заклинивание чаще всего происходит в местах больших перегибов ствола.
Желоба вырабатываются при движении колонны по стенке скважины. На размер желоба влияют кривизна скважины, твердость пород, количество СПО, масса бурильной колонны, способ бурения. Ширина желоба обычно равна диаметру бурильного замка. При роторном бурении желоб вырабатывается глубже, чем при турбинном способе. В мягких породах желоб вырабатывается быстрее, чем в твердых.
3. Прихват обвалившимися неустойчивыми породами - чаще всего происходит в глинистых породах, способных к набуханию. Обвалам пород способствует недостаточное гидростатическое давление, не соответствие качества глинистого раствора, длительное время воздействия раствора на породы, склонные к обвалам.
4. Прихват сальником - образуется в основном в глинистых породах и при возникновении толстой глинистой корки в интервалах проницаемых пород.
Образованию сальников способствует:
загрязненность ствола скважины;
недостаточная скорость восходящего потока бурового раствора в затрубном пространстве;
неудовлетворительные параметры бурового раствора (высокая вязкость, липкость, плотность, СНС);
плохая очистка выходящего из скважины бурового раствора;
резкое увеличение площади сечения ствола из-за изменения диаметра или образования каверн.
Механизм образования сальников: частицы шлама, поднятые буровым раствором в наддолотное пространство, теряют скорость и зависают из-за увеличения площади поперечного сечения ствола скважины. Со временем количество частиц породы увеличивается, т.к. снизу их подпирает восходящий поток бурового раствора. Они слипаются между собой, уплотняются и образуют сальник. Уплотненная масса прилипает к бурильной колонне. Сальники могут образовываться одновременно в нескольких местах: со стороны стенки скважины при наличии толстой глинистой корки и в интервалах перехода ствола с меньшего диаметра на больший.
Признаки образования сальников:
скопление плотных корок над калибратором, на долотных переводниках, над забойным двигателем, УБТ и бурильными замками нижних свечей;
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;
нарастающее затруднение в проворачивании бурильной колонны при проработке ствола или при роторном бурении.
При обнаружении одного из признаков необходимо принять срочные меры к недопущению прихвата бурильной колонны.