Лекция 5. Осыпи, обвалы пород и сужения ствола скважины. Прихваты колонны труб

При бурении нередко случаются осыпи и обвалы пород стенок скважины. Осыпями называют такое осложнение, когда систематически значительное количество более или менее крупных частиц породы отделяются от стенок скважины, падают в ее ствол, подхватываются потоком промывочной жидкости и выносятся на дневную поверхность. Если же значительная масса породы внезапно выпадает в скважину, перекрывает кольцевое пространство или все сечение ствола и восходящий поток не в состоянии быстро удалить эту породу на поверхность, осложнение называют обвалом. Обычно видимым признаком обвала породы является резкое повышение давления в насосах.

Одна из причин осыпей и обвалов — изменение напряженного состояния в породе при разбуривании.

Причинами уменьшения прочности и устойчивости стенок скважины могут быть набухание глинистых пород под влиянием проникшего в них водного фильтрата; ослабление сил сцепления между частицами породы; уменьшение коэффициента трения между частицами тектонически нарушенных пород в результате смачивания поверхностей контакта фильтратом промывочной жидкости, особенно при больших углах падения пластов. Породы горизонтов с АВПД часто начинают осыпаться, если разность между поровым давлением в них и давлением в скважине становится достаточно большой. Допустимая величина этой разности зависит от прочности породы в приствольной зоне. Осыпи и обвалы могут явиться следствием резкого уменьшения давления в скважине при газонефтяном выбросе или при опробовании пласта в процессе бурения, при многократных колебаниях гидродинамического давления во время спуско-подъемных операций, а иногда также следствием усталостного разрушения пород, обусловленного колебаниями температуры.

В результате осыпания и обваливания пород локально расширяется ствол скважины; существенно затрудняется транспортировка частиц разбуренных и осыпавшихся пород на дневную поверхность, так как уменьшаются скорость восходящего потока и его подъемная сила; возрастает аварийность с бурильными трубами из-за увеличения стрелы прогиба труб и напряжений изгиба в них в расширенной части ствола.

Сужения ствола скважины могут явиться следствием либо выпучивания горных пород, либо их обваливания, либо образования толстых фильтрационных корок на проницаемых участках стенок, либо налипания на стенки частиц осыпавшихся и разбуренных пород, увлажненных промывочной жидкостью. Внешне сужение проявляется в повышении давления в насосах при промывке, существенном увеличении усилия, необходимого для перемещения колонны труб, иногда промывка вообще становится невозможной. Для предотвращения осыпей и обвалов целесообразно использовать ингибированные промывочные жидкости, гидрогели или жидкости на углеводородной основе с минерализованной водной фазой, которые не вызывают существенного уменьшения прочности пород, и поддерживать плотность выбранной жидкости на уровне, достаточном для сохранения устойчивости стенок скважины.

Опасность значительного сужения скважины на участках, сложенных устойчивыми породами, можно предупредить, если применять промывочные жидкости с малой водоотдачей. Налипание на стенки частиц осыпавшихся и разбуренных пород можно уменьшить, вводя в промывочную жидкость смазывающие добавки.

Нередко для подъема колонны из скважины требуется приложить усилие, значительно превышающее вес колонны. Такое осложнение называют затяжкой. Если же для страгивания колонны с места требуется приложить усилие, при котором напряжения в трубах приближаются к их прочности, либо усилие, близкое к предельно допустимому для вышки или талевой системы, осложнение называют прихватом. Если для устранения прихвата приложить чрезмерно большое усилие, осложнение усугубится аварией.

1. Большая разность между давлением столба промывочной жидкости в скважине и пластовыми давлениями в проницаемых породах. На отдельных участках колонна труб всегда прижата к стенкам скважины боковой составляющей собственного веса. Если участок сложен проницаемыми породами и покрыт фильтрационной коркой, то при прижатии колонны фильтрационная корка уплотняется и может стать почти непроницаемой. В результате на ту часть поверхности труб, которая не прижата к стенке, будет действовать сила давления промывочной жидкости, направленная от оси скважины перпендикулярно к площадке прижатия. На ту же часть поверхности, которая прижата к стенке, может действовать только сила пластового давления, направленная в сторону скважины. Если давление в скважине больше пластового, возникает гидравлическая прижимающая сила, величина которой примерно пропорциональна разности давлений в скважине и в приствольной зоне и площади контакта колонны с уплотненной фильтрационной коркой; она зависит также от длительности нахождения колонны в покое.

2. Образование желобов в стенках скважины на участках искривления, сложенных достаточно прочными породами. Желоба обычно вырабатываются бурильными замками при спуско-подъемных операциях. Во время подъема долото и другие элементы колонны, диаметры которых больше диаметра замка, могут заклиниваться в желобах.

4. Образование сальника из кусков толстых фильтрационных корок, содранных со стенок скважины при перемещении колонны, или из частиц осыпавшихся и разбуренных пород.

6. Заклинивание в результате падения в скважину посторонних металлических предметов.

Основные мероприятия по предупреждению прихватов: применение промывочных жидкостей с малой водоотдачей, возможно меньшим содержанием грубодисперсной твердой фазы; уменьшение липкости фильтрационных корок; тщательная очистка промывочной жидкости от шлама на виброситах и гидроциклонах; снижение до возможного минимума избыточного давления в скважине; предотвращение желобообразования значительным сокращением числа спуско-подъемов; уменьшение площади контакта утяжеленных бурильных труб со стенками скважины путем использования УБТ со спиральными канавками на наружной поверхности, а при роторном бурении и УБТ квадратного сечения; применение забойных шламоуловителей для удаления крупных кусков породы из потока вблизи забоя. Колонну нельзя оставлять в покое на длительное время; если бурение прекращено, ее следует систематически проворачивать ротором или поднять долото хотя бы в башмак промежуточной обсадной колонны.

Затяжки и небольшие прихваты обычно ликвидируют расхаживанием колонны и проворачиванием ее ротором при интенсивной промывке скважины. Если таким способом прихват ликвидировать не удается, прибегают к более сложным работам. Предварительно при этом определяют местоположение зоны прихвата, например, с помощью индикатора ИЗП-2.

Если основной причиной прихвата является высокий перепад давлений, то необходимо существенно уменьшить давление в скважине и силу трения колонны о фильтрационную корку или разрушить последнюю. Для этого обычно закачивают в скважину порцию нефти (объем порции примерно равен 1,5—2 объемам ствола на участке от забоя до верхней точки прихвата) и спустя несколько часов вращением и расхаживанием пытаются освободить колонну. Перед установкой нефтяной ванны устье скважины обязательно герметизируют превентором. Полезно к нефти добавлять специальные присадки, которые способствуют уменьшению силы трения и силы прижатия.

Эффективный способ ликвидации прихватов — резкое встряхивание колонны с помощью забойных гидроударников, вибраторов, небольших гидравлических ударов, взрыва шнурковых торпед малой мощности. Если причиной прихвата является скопление кусочков неразмокающих в воде пород, его часто удается ликвидировать установкой водяных, а в карбонатных породах — соляно кислотных ванн или нагнетанием воды под давлением 20—25 МПа.

2. Назовите причины уменьшения прочности и устойчивости стенок скважины?

3. Что применяют для предотвращения осыпей и обвалов?

4. Какое осложнение называют прихватом? Назовите причины прихватов.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: