3.4. Прихвати колон бурильних труб

3.4.1. Основні причини прихватів колон бурильних труб

Прихватом називається аварія в свердловині, яка характеризується частковим або повним припиненням руху бурильного інструменту, обсадних труб або геофізичних (гідрогеологічних) приладів (пристроїв). Прихвати - одна з найпоширеніших, складніших і трудомістких груп аварій в бурінні.

• Виділяються три основні типи прихватів:

• породоруйнівних інструментів і колонкових наборів;

• бурильних колон;

• обсадних колон.

У процесі буріння свердловини можуть виникати різні прихвати колон, серед яких найбільш поширеними є наступні:

► під дією перепаду тиску у свердловині і пласті (між гідростатичним та пластовим, рисунки 3.7, 3.8).

Пориста проникна

п орода

Ц иркуляція

Р исунок 3.7- Схеми прихвату бурильних труб (обт) в результаті перепаду тиску

Рисунок 3.8 - Схема процесу прихвату в часі:

а,б - початкове положення та через декілька годин;

1 - бурильна колона; 2 - глиниста кірка

Такий вид прихватів виникає внаслідок залишення колони труб в нерухомому стані на певний, навіть незначний час, на протязі якого поверхня труб дотикається до стінки свердловини і в зоні контакту за рахунок дії перепаду тиску (репресії в системі «свердловина — пласт») виникає зусилля, яке притискує колону труб до цієї стінки. Як правило, в цьому місці утворюється фільтраційна кірка, яка постійно ущільнюється та потовщується.

На ступінь прихвату (прилипання) впливають наступні фактори:

• величина перепаду тиску між свердловиною і пластом;

• стан глинистої кірки (товщина, міцність тощо);

• площа контакту бурильної колони зі стінкою свердловини;

• проникність порід у свердловині;

• коефіцієнт тертя між елементами бурильної колони і стінками свердловини (низькі мастильні властивості бурового розчину).

► внаслідок заклинювання низу колони труб в зоні відкритого стовбура свердловини (рисунок 3.9), які викликані:

− спрацюванням породоруйнівного інструменту по діаметру в твердих породах;

− в інтервалах різкої зміни осі стовбура свердловини;

− під час спуску алмазного долота в свердловину;

− під час спуску нових калібрувальних елементів в свердловину;

− під час калібрування стовбура свердловини в інтервалі набору кривизни або при підготовці свердловини до спуску обсадної колони;

− падінням сторонніх предметів або кусків породи.

• Заклинювання долота або елементів бурильної колони у звуженій частині стовбура свердловини (особливо у привибїйній зоні) трапляються тоді, коли після тришарошкового долота без проробки стовбура спускається чотиришарошкове долото для відбору керна або алмазне долото, а також нові калібрувальні елементи. Буріння в твер­дих абразивних породах супроводжується значним зношуванням долота по діаметру. Спуск наступного долота без проробки інтервалу буріння попереднім долотом також приводить до його заклинювання.

Рисунок 3.9 - Схема прихвату бурильної колони внаслідок заклинювання низу бурильної колони

• Прихват компоновки бурильної колони у викривленій свердловині

(в інтервалах різкої зміни азимута і кута викривлення стовбура) проходить за виникнення притискувальної сили, що забезпечує контакт колони зі стінками сверд­ловини, яка приводить до збільшення навантаження на гак бурової установки від ваги колони в процесі її підйому.

Величина притискувальної сили залежать від:

− на­хилу і викривлення свердловини в розбурюваному інтервалі;

− ваги бурильної колони в цьому інтервалі і нижче;

− густини бурового розчину.

В процесі піднімання з викривленого стовбура колона ковзає уздовж стінки свердловини, притискаючись до його опуклої або увігнутої частини, тому конфігурація стовбура свердловини і жорст­кість колони є найголовнішими фак­торами, які впливають на її прохідність.

Колона, яка опущена в такий інтервал, набуває форми осі свердловини, інакше кажучи, дефор­мований стан бурильної колони визначається просторовою геометрією стовбура свердловини.

• Заклинювання бурильної колони може виникнути після збільшення жорсткості її низу (калібрування стовбура свердловини в інтервалі набору кривизни або при підготовці свердловини перед спуском обсадної колони).

• Заклинювання сторонніми предметами характерні для випадків, коли затрубний простір свердловини в період СПО не перекрито приспосібленням для попередження попадання сторонніх предметів у свердловину (ключі, гайки, затискні плашки і ін.) і такий предмет, падаючи із гирла в свердловину, заклинює колону труб. Іншими предметами, які заклинюють бурильні колони, можуть бути великі уламки гірських порід, що випадають із стінок свердловин унаслідок їх нестійкості, осколки металу породоруйнівних інструментів або шматки муфтовозамкових з'єднань, що відкололися.

► внаслідок жолобоутворення (рисунок 3.10).

Такий прихват характерний тим, що під час підйому бурильної колони миттєво появляються великі затягування останнього. Спроба звільнити інструмент прикладанням більших зусиль приводить ще до більших затягувань в жолобну виробку.

При всіх попередніх трьох видах прихватів циркуляція бурового розчину зберігається, але це для ліквідації прихвату не має жодного значення.

Рисунок 3.10 - Схема прихвату бурильної колони в жолобній виробці

► через осідання шламу та обважнювача (рисунок 3.11).

Прихват внаслідок накопичення твердої фази і шламу виникають у разі порушень техно­логії буріння або невідповідності параметрів бурового розчину геологічним умовам буріння. Це зв’язано з простоями в бурінні з незадовільними структурно-меха­нічними властивостями бурового розчину, що приводить до його седиментаційної нестійкості. Це може викликати накопичення шламу, обважнювача як в затрубному просторі так і в трубах. Прихвату передують підвищення тиску під час промивання і затягування інструменту.

Рисунок 3.11 - Схема прихвату бурильної колони

в результаті осідання шламу та обважнювача

Найбільш ймовірний цей вид прихвату у сильновикривлених інтервалах похило-скеро­ваних і горизонтальних свердловин, які найбільше небезпечні з позицій очищення стовбурів.

Під час спуску бурильний інструмент потрапляє над вибоєм на осад шламу заввишки кілька десятків метрів, що звичайно спричинює прихват.

Такий вид прихвату є особливо небезпечним в тому випадку, коли інструмент знаходиться на вибої. При цьому, як правило, циркуляцію бурового розчину відновити не вдається (особливо при осіданні обважнювача).

► внаслідок кірко та сальникоутворення (рисунок 3.12). ) б)

Вони виникають в основному при розбурюванні глинистих відкладів або добре проникних порід, на яких формується товста фільтраційна кірка. В таких умовах утворенню сальників допомагає забруднення стовбура свердловини вибуреною породою при незадовільному промиванні, погане очищення промивальної рідини від вибуреної породи, налипання породи на КНБК та замкові з’єднання бурильних труб, на стінки свердловини тощо.