 |
Основные правила предупреждения прихватов при проектировании строительства скважин
|
|
|
|
Меры по предотвращению прихватов определяются прежде всего на стадии разработки проекта строительства скважины или группового технического проекта ряда скважин с однотипными проектными решениями. Устранение или минимальная возможность возникновения прихватоопасной ситуации в конкретных горно-геологических условиях решается по следующим направлениям:
- выбор конструкции скважины производится на основе выделения зон с несовместимыми условиями бурения и разобщения их спуском и цементированием обсадных колонн.
- определяются прихватоопасные интервалы и устанавливаются разновидности прихватов, которые могут возникнуть при, бурении их.
- выбирается вид промывочной жидкости, соответствующий горным породам геологического разреза. Современные требования к промывочной жидкости, способной предотвратить прихваты труб, включают необходимость быть инертной по отношению к породам в целях нерастворения их и неснижения прочности стенок скважины, обладать хорошей смазочной способностью и малым содержанием твердой фазы.
- при расчете плотности бурового раствора для вскрытия нефтегазоводонасыщенных пластов, включенных в один интервал совместимых условий, выбирается пласт с максимальным градиентом пластового давления. Выбор минимального превышения гидростатического давления столба бурового раствора над пластовым (репрессии) производится по рекомендации, приведенной в таблице 1.
Таблица 1
Минимальная величина репрессии
| Глубина скважины (интервала), м | Минимальное превышение давления столба раствора над пластовым (репрессия), МПА | |
| для нефтеводонасыщенных пластов | для газоносных, газоконденсатных пластов и пластов в неизученных разрезах | |
| < 1000 | 1,0 | 1,5 |
| 1001 - 2500 | 1,5 | 2,0 |
| 2501 - 4500 | 2,0 | 2,25 |
| > 4501 | 2,5 | 2,7 |
Величина суммарной репрессии определяется суммой минимальной репрессии 
и дополнительного давления 
, учитывающего колебания давления при СПО. Дополнительное давление рассчитывается как произведение коэффициента А., определяющего колебания давления, и коэффициента аномальности пластового давления. Коэффициент А при диаметре скважины
|
|
|
< 215,9мм равен 5. а при диаметре скважины > 215,9 мм - 3.
Например, в интервале 2000 - 2500 м вскрывается нефтяной пласт с коэффициентом аномальности 1,20 долотом диаметром 190,5 мм.
Суммарная репрессия 
будет определена так:
Устойчивость горных пород, представленных глинами, аргиллитами, глинистыми сланцами и солями, склонными к обвалам и текучести, определяется выбором соответствующих параметров бурового раствора, в частности плотности и фильтрации.
При определении плотности раствора из условия обеспечения устойчивости пород принимается допущение о том, что депрессия на стенки скважины должна быть на уровне 10 - 15 % эффективных (скелетных) напряжений, равных разнице между горным и пластовым (поровым) давлением. Например, требуется рассчитать плотность бурового раствора для вскрытия пласта глин плотностью 
в интервале 3000 - 3200 м. Коэффициент аномальности поротого давления 
равен 1,30. Вскрытие пласта планируется с депрессией 
равной 10 % эффективных напряжений.
Определяем поровое давление на глубине 3200м:
Горное давление 
на этой глубине равно:
Определяем величину эффективного напряжения 
:
Рассчитываем величину депрессии на стенки скважины при ее величине 10 % от значений , она равна:
Плотность бурового раствора 
из условияустойчивости пород будет следующей:
Разработка режима промывки должна учитывать энергетические показатели работы гидравлического забойного двигателя, эффективность удаления шлама с забоя и установления такого режима течения бурового раствора в кольцевом пространстве, который хорошо выполняет функции гидротранспорта шлам к устью скважины.
|
|
|
Выбирается рациональная конструкция бурильной колонны, подбираются компоновки низа бурильной колонны (КНБК) для каждого участка профиля скважины.
Перед началом забуривания бурильные трубы опрессовываются на давление, превышающее рабочее в 1,5 раза, но не менее чем на 30 МПа. Последующие опрессовки необходимо проводить через 800 часов механического бурения, а также перед проведением ответственных работ в скважине и после ликвидация сложных аварий, например, глушения открытых фонтанов и ликвидации прихватов колонны.
Разрабатывается график строительства скважины и материально-технического обеспечения буровой для предотвращения перерывов в процессе бурения.
Для скважин, время строительства которых превышает 1 месяц, должна быть составлена "Профилактическая карта по безаварийному ведению работ", в которой указывается перечень всех мероприятий по предотвращению аварий, включая и прихваты труб, плановый и фактический срок их выполнения.
5.2.2. Общие технологические меры предупреждения прихватов
В процессе проводки скважины основное внимание уделяется контролю за технологическими свойствами бурового раствора и показателями режима промывки ствола скважины.
Параметры бурового раствора должны соответствовать геолого-техническому наряду (ГТН). Отклонения фактической плотности раствора от проектной не должны быть более ± 20 кг/м3- при плотности в целом до 1450 кг/м3 и более чем ± 30 кг/м3 для растворов с большей плотностью.
Для контроля режима промывки на выходе буровых насосов устанавливаются манометры, регистрирующие изменение давления в нагнетательной линии. При снижении давления, в случае нормальной работы насосов, бурильную колонну необходимо поднять, установить место промоин и заменить поврежденные элементы колонны. Плановые профилактические опрессовки труб при давлении 20 МПа, а также дефектоскопия их проводятся в соответствии с профилактической картой по безаварийному ведению работ.
С целью контроля показателей свойств раствора буровая должна быть оснащена комплексом приборов и устройств КЛР-1 и снабжена набором химических реагентов, указанных в карте по интервальной обработке бурового раствора.
|
|
|
При бурении должен быть организован контроль за следующими параметрами раствора: плотность, водоотдача, условная вязкость, статическое напряжение сдвига, толщина фильтрационной корки, показатель рН, содержание песка и смазочных добавок. Регистрация показателей свойств производится в специальном журнале, где указываются также объем и время ввода в буровой раствор химических реагентов, утяжелителя, смазочных добавок.
Для повышения противоприхватной способности раствора необходимо постоянно поддерживать в нем требуемое количество смазочных веществ, например, нефти, СМАД-1 (смесь дизельного топлива с окисленным петролатумом), СГ (смесь гудронов). ГКЖ-10 или ГКЖ-11 (гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость), графита. За последние годы нашли применение новые смазочные добавки (рыбожировая смазка, смазки на основе синтетических жирных кислот - Спринт, ЭКОС-Б и другие), обладающие экологической безвредностью и достаточно высокой смазочной способностью. В этой работе описывается также эффективное применение стеклянных и пластмассовых шариков диаметром (0,25-0,65)×10-3 м в качестве противоприхватных добавок к буровому раствору.
Смазочные свойства буровых растворов следует определять по значению коэффициента сдвига 
фильтрационной корки, который определяется при помощи модернизированного прибора СНС-2. По данным величина не должна превышать 0,3.
Не разрешается оставлять бурильную колонну без движения в открытой части ствола, особенно против пористых и проницаемых пород, а также пород, склонных к осыпям и обвалам. Для месторождений Тюменской области это время не должно быть более 3 - 10 минут.
При вынужденном оставлении инструмента воткрытом стволеследует вести промывку забоя и по возможности вращатьколоннуротором или ключами. В случае временного (до0,5 часа) прекращения промывки скважины необходимо поднять колоннутруб от забоя на длину ведущей трубы и систематически, синтервалом 2-5минут расхаживать и проворачивать ротором. Придлительных остановках (более 30 минут) инструмент следует поднять в обсадную колонну.
|
|
|
В случае, если во время СПО произошла поломка подъемного механизма при нахождении бурильной колонны в открытом стволе, необходимо колонну подвесить на ротор, навернуть ведущую трубу, восстановить циркуляцию и проворачивать колонну ротором.
При спуске в скважину инструмента с долотом, отличающимся формой, размерами от долота предыдущего рейса, а также более жесткой КНБК, следует проявлять осторожность. В случае возникновения посадок необходимо спуск колонны превратить, поднять ее на длину ведущей трубы и проработать интервал. Интервалы посадок, затяжек, желобов, уступов, обвалов должны быть отмечены в буровом журнале и суточном рапорте бурового мастера. Углубление скважины при возникновении затяжек, посадок, подклиниваний из-за осыпей, обвалов, выпучивания пород, интенсивного роста фильтрационной корки должно быть прекращено.
В показатели свойств бурового раствора и режима промывки необходимо внести соответствующие коррективы и провести тщательную проработку ствола скважины.
5.2.3. Предупреждение прихватов обсадных колонн
Все работы по проведению крепления скважины проводят по заранее составленному и утвержденному главным инженером буровой организации плану. Последний составлен с учетом геолого-технических условий месторождения, состояния и степени износа механизмов буровой установки, оснастки, инструментов, фактическою состояния ствола скважины, отклонений от технологии бурения скважины под данную обсадную колонну. Важное значение для предупреждения прихватов имеют подготовительные работы, главная цель которых - обеспечить непрерывное ведение работ по креплению скважины. Это позволит исключить возможность перерывов в спуске обсадной колонны и избежать возникновения прихватоопасных ситуаций.
Проверяется состояние фундаментов, оснований, буровой вышки, оборудования для СПО, противовыбросового оборудования, буровых насосов и других элементов циркуляционной системы, контрольно-измерительных приборов. Обнаруженные недостатки исправляются, неисправный инструмент и оборудование заменяются или ремонтируются.
На одном плашечном превенторе производится установка плашек под обсадные трубы. Для дублирования возможностей герметизации заколонного и внутриколонного пространства подготавливается стальная бурильная труба под трубные плашки второго превентора с открытым шаровым краном или обратным клапаном и переводником для навинчивания на обсадную колонну. Производится опрессовка.
|
|
|
Вопросы подготовки обсадных труб на трубной базе, транспортировки на буровую и подготовки их на буровой подробно описаны в литературе и нами не рассматриваются.
Подготовка ствола скважины является важнейшим мероприятием по предупреждению прихватов обсадных колонн. До начала подготовки ствола выполняется комплекс заключительных геофизических исследований, благодаря которому получают основные данные для плана проработки скважины. При этом уточняется глубина установки башмака колонны, интервалы сужения ствола, размеры каверн и объем скважины, интервалы и места установки элементов технологической оснастки. Ствол скважины прорабатывается в интервалах сужений компоновкой инструмента, примененной в последнем рейсе при бурении и калибруется на всю глубину спуска обсадной колонны. После калибровки скважина промывается в течение 1,5 - 2 циклов до полной очистки ствола от шлама и выравнивания параметров раствора.
Спуск обсадной колонны проходит под руководством ответственного инженерно-технического работника. Не допускается отклонений от плана спуска колонны без согласования с главным инженером.
Скорость спуска обсадной колонны должна быть ограничена. Например, на нефтяных месторождениях Тюменской области она ограничивается 1 м/с до кровли покурской свиты и 0,4 м/с. ниже. Нельзя допускать резких остановок колонны. Если при спуске произошла посадка колонны при нагрузке, превышающей на 15 % вес спускаемых труб (вертикальная скважина) и на 30 % вес труб в наклонно-направленной скважине, то процесс спуска необходимо остановить, а ствол скважины промыть до устранения посадки. Не разрешается расхаживание обсадной колонны без долива бурового раствора.
|
|
|
