Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Ускладнення в процесі буріння

Ускладнення при бурінні - це технологічна ситуація, яка призводить до порушення нормального ходу процесу буріння свердловини. Основні причини ускладнень:

1 Складні гірничо-геологічні умови буріння в окремих горизонтах (аномально високі або аномально низькі пластові тиски, несприятливі характеристики пластових флюїдів, наявність нестійких або розчинних порід та ін.);

2 Невідповідність інформаційного забезпечення про гірничо-геологічні умови фактичним даним;

3 Невідповідність технічного проекту на буріння свердловини, насамперед конструкції свердловини, гірничо-геологічним умовам буріння;

4 Організаційні фактори: несвоєчасне забезпечення буровими інструментами і матеріалами, низька кваліфікація і виконавча дисципліна бурового персоналу та ін.

До ускладнень належать:

1 Поглинання технологічних рідин (промивальних рідин і тампонажних розчинів);

2 Флюїдопрояви (газонафтоводопрояви);

3 Порушення цілісності стінок свердловини (утворення каверн, жолобів, звуження ствола);

4 Прихоплення колони труб.

Виникнення і несвоєчасна ліквідація одного ускладнення може спровокувати інше. Наприклад, поглинання промивальної рідини може викликати флюїдопроявлення у іншого пласта, причому флюїд може досягти устя свердловини, а може тільки перетікати з одного пласта в інший.

У даній класифікації місце кожного ускладнення вибрано довільно і не свідчить про його вагомість.

Поглинання промивальних рідин або тампонажних розчинів. Причина поглинань – порушення рівноваги гідравлічного тиску в свердловині і поглинаючому горизонті, що призводить до відходу технологічної рідини в пласт. Проникність пласта відповідає його природному стану або сформувалась через гідророзрив.

Різновидності поглинань:

1 Повне або катастрофічне поглинання, коли вся промивальна рідина, яка закачується в свердловину буровими насосами, розтікається по тріщинах і порожнинах породи, а до устя свердловини не доходить;

2 Часткове поглинання, коли частина рідини виходить в жолобну систему.

Попередження поглинань у процесі буріння. Основні методи для попередження поглинань можна умовно розділити на три групи:

1 Регулювання властивостей промивальних рідин;

2 Управління гідродинамічною обстановкою в свердловині при виконанні різних технологічних операцій (буріння, спуск-підйом, цементування та ін.);

3 Зміна характеристик поглинаючого пласта.

Флюїдопроявлення. До проявів належать самовільний вихід промивальної рідини, пластового флюїду різної інтенсивності (перелив, викид, фонтан) через устя свердловини по міжтрубному простору, бурильних трубах, міжколонному простору або заколонному простору за межами устя свердловини (грифони).

Причина флюїдопроявів - порушення рівноваги гідравлічного тиску в свердловині і проявляючому пласті, що призводить до надходження флюїду із пласта в свердловину

, (7.1)

де - тиск у свердловині;

- пластовий тиск.

Проникність пласта відповідає його природному стану або посилена гідророзривом.

Різновидності проявів:

1 Газопрояви (основна частина флюїду - пластовий газ або суміш пластових газів);

2 Нафтопрояви (основна частина флюїду - нафта);

3 Водопрояви (основна частина флюїду - пластова вода того чи іншого ступеня мінералізації);

4 Змішані флюїдопрояви (у свердловину надходить суміш різних флюїдів, з яких хоч би два флюїди приблизно в рівних кількостях, і їх сума складає більшу частину загальної кількості поступаючого флюїду).

Для попередження викидів і відкритого фонтанування у випадку флюїдопроявів необхідно:

1 Герметизувати устя свердловини превенторами, регулярно стежити за їх справністю, перевіряти надійність системи керування ними і своєчасно ліквідовувати виявлені дефекти.

2 Систематично контролювати якість промивальної рідини, яка виходить із свердловини (густину, вміст газу); при підході до горизонту з аномально високим пластовим тиском (особливо газовим) необхідно здійснювати безперервний контроль вказаних параметрів.

3 Перед розкриттям горизонтів з підвищеними коефіцієнтами аномальності необхідно завчасно довести густину промивальної рідини до норми (щоб не допустити проявів і поглинань).

4 Для розкриття горизонтів із підвищеним коефіцієнтом аномальності застосовувати промивальні рідини з малою водовіддачею, низьким статичним і динамічним напруженням зсуву та практично нульовим добовим відстоєм.

5 Здійснювати повну дегазацію промивальної рідини при необхідності припинити буріння і провести її заміну на свіжу з більшою густиною.

6 Мати на буровій запас промивальної рідини необхідної якості в кількості, не менше двох-трьох об’ємів свердловини.

7 При підйомі колони труб доливати в свердловину промивальну рідину з таким розрахунком, щоб рівень її завжди знаходився біля устя.

8 У складі бурильної колони необхідно мати зворотний клапан або над вертлюгом - кульковий кран високого тиску.

9 Не допускати тривалих простоїв свердловини без промивання.

10 При кожній промивці циркуляцію відновлювати при закритому превенторі на усті.

Ускладнення, викликані проявами сірководню. Природний і попутний нафтовий газ ряду родовищ містить сірководень, вуглекислоту та інші гази. У деяких родовищах їх вміст досить значний. Наприклад, родовища Прикаспію містять 29 % сірководню і до 25 % вуглекислого газу. Імовірність відкриття таких родовищ на великих глибинах буде зростати.

Порушення цілісності стінок свердловини. Причини ускладнень:

1 Порушення механічної міцності гірської породи в стінці свердловини внаслідок дії: статичних навантажень; знакозмінних навантажень (нестаціонарні гідромеханічні і термічні процеси), які можуть викликати втомне руйнування гірських порід; бурильної колони при її поздовжньому переміщенні, обертанні і коливаннях, що призводить до стирання породи на стінках, зрізанню її торцями замків і елементами КНБК, ударів по гірській породі;

2 Розчинення і розмив породи промивальною рідиною (хемогенні, глинисті відклади);

3 Розтеплення мерзлої гірської породи, що призводить до фазових перетворень (танення льоду-цементу).

Різновидності ускладнень: розширення ствола (утворення каверн за рахунок осипання і обвалювання та жолобів) або його звуження.

Обсипанням називають таке ускладнення, при якому значна кількість частинок породи систематично відділяється від стінок свердловини, падає в її ствол, підхоплюється потоком промивальної рідини і виноситься на денну поверхню.

Обвалюванням називають таке ускладнення, при якому значна маса породи раптово випадає в свердловину, перекриває кільцевий простір або весь переріз ствола і висхідний потік не в змозі швидко видалити цю породу на поверхню.

Звуження ствола свердловини можуть виникати внаслідок набухання гірських порід, їх обвалювання, утворення товстих фільтраційних кірок на проникних ділянках стінок, налипання на стінки частинок обсипаних і розбурених порід, зволожених промивальною рідиною. Зовні звуження виявляється у підвищенні тиску в насосах при промиванні, суттєвим збільшенням сили, необхідної для переміщення колони труб, а іноді промивання стає неможливим.

Для попередження обсипання і обвалювання порід необхідно використовувати спеціальні промивальні рідини, гідрогелі або рідини на вуглеводневій основі з мінералізованою водною фазою, які не викликають зменшення міцності порід, і підтримувати густину промивальної рідини на рівні, достатньому для збереження стійкості стінок свердловини.

Ускладнення при бурінні вічномерзлих порід. Гірські породи називаються мерзлими або кріогенними, коли їх температура нижче 0^°С, а вода, що входить до їх складу, повністю або частково знаходиться в твердому стані, тобто у вигляді льоду. Розрізняють три види кріогенної структури мерзлих порід: масивну; шарувату, в якій лід знаходиться у вигляді орієнтованих в одному напрямку лінз і прошарків; сітчасту, де лінзи і прошарки льоду перетинаються.

Прихоплювання колони труб. Нерідко для підйому колони із свердловини необхідно прикласти навантаження, що значно перевищує вагу колони. Таке ускладнення називають затяжкою. Якщо зрушити колону з місця не вдається, прикладаючи навантаження, при якому напруження в трубах наближаються до їх міцності, або допустимої вантажопідіймальності вишки чи талевої системи, ускладнення називається прихоплюванням. Якщо для ліквідації прихоплювання прикласти більше навантаження, то ускладнення може перейти в аварію.

За характеристикою утримуючої сили і обставин, які передують виникненню, прихоплювання ділять на три групи:

1 Прихоплювання із-за перепаду тиску;

2 Прихоплювання в жолобі і внаслідок заклинювання колони труб стороннім предметом;

3 Прихоплювання із-за обсипання та обвалювання гірської породи, повзучості пластичних порід, осідання твердої фази і шламу.

При всіх видах прихоплювань утримуюча сила формується на межі контакту інструмент-гірська порода через фільтраційну кірку або сальник. Тому сучасні способи ліквідації прихоплювань основані на зміні фізико-механічних властивостей гірської породи, кірки, сальника або їх руйнуванні.

· Фізико-хімічні способи основані на закачуванні в зону прихоплювання порцій спеціальних рідин (так звані рідинні ванни), які послаблюють або ліквідовують утримуючу силу шляхом хімічного розчинення, розрідження та інших дій або їх комбінацій.

· Гідравлічні способи базуються на зміні перш за все гідравлічного тиску в зоні прихоплювання внаслідок регулювання гідростатичної складової або формування гідравлічних імпульсів і хвиль у стовпі промивальної рідини (трубах і затрубному просторі).

· Механічні способи основані на створенні квазистатичних (розходжування інструменту і відбивка ротором), вібраційних або ударних навантажень (у тому числі і за рахунок вибуху) на бурильну колону. Розходжування інструменту і відбивка ротором не вважаються самостійними способами.

· Комбіновані способи – це поєднання фізико-хімічної дії з механічною і т.д.

· Рідинні ванни використовують для ліквідації прихоплювань за умови збереження циркуляції промивальної рідини. У даний час застосовують рідинні ванни на основі вуглеводневої рідини (нафта і продукти її переробки), водних розчинів соляної кислоти, тощо. Для придання рідинній ванні необхідних властивостей в неї можна вводити реагенти як одноцільового, так і багатоцільового призначення.

· Гідроімпульсний спосіб рекомендується застосовувати для ліквідації диференціальних прихоплювань, при заклинюванні колони в жолобі і прихоплювань, що виникли при підйомі бурильної колони. При використанні цього способу низ колони повинен бути припіднятий над вибоєм, тому що цей спосіб оснований на збиванні інструменту вниз і зниженні гідравлічного тиску в свердловині.

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒