pdf.php@id=6169

i В скобках дан диаметр долота в мм.

Магнитные фрезеры должны сохраняться в чистоте; для их очи­ стки применяют промывку и удаляют все остатки стружек и опилок. Необходимо периодически демонтировать и очищать переводник, а также верхний конец магнита, улавливающего из глинистого раствора тонкие частицы стали, которые способствуют короткому замыканию с кожухом, вследствие чего резко снижается его эффек­ тивность. После очистки магнит восстанавливает свою силу притя­ жения.

Периодические магнитные фрезеры должны опробоваться. В табл. 31 приведены основные размеры и нагрузка, на которую практически могут быть опробованы фрезеры.

Магнитные фрезеры нельзя хранить в непосредственной близости или соприкосновении с железными материалами.

3. ЛОВЛЯ БУРОВЫХ КАНАТОВ

Возможные случаи обрыва каната возникают при электрокаро­ таже, измерениях в искривленных скважинах, спуске тартальных желонок и различных инструментов.

Канат после обрыва располагается в стволе скважины в виде цилиндрических витков или даже в вертикальном положении, как это наблюдается в колоннах малого диаметра в присутствии тяжелого глинистого раствора и достаточно легкого каната. При ловле таких канатов никогда не спускают в скважину печать, так как при ее спуске и создании осевой нагрузки для получения отпечатка можно перепутать или перегнуть канат, тем самым осложнив ловильные работы.

Ловильные работы. Если верхний конец оборванного каната остался где-то в колонне, в скважину спускают вертикальный крюк с теллером (рис. 91). Он состоит из стальной штанги диаметром 50—60 мм и длиной 1—1,5 м. На верхнем конце штанги находится калибр с ниппелем для резьбового соединения, а на нижнем конце имеется крючок, загнутый кверху и в сторону вращения крюка во время проведения ловильных работ.

Приблизительно на половине длины крюка располагается за­ крепленный теллер (диск) толщиной 15 мм; диаметр теллера под-

Г л а в а 111

АВАРИИ С ОБСАДНЫМИ ТРУБАМИ

1.ПАДЕНИЕ ОБСАДНЫХ ТРУБ В СТВОЛ СКВАЖИНЫ

ВПРОЦЕССЕ ИХ СПУСКА

А.На рис. 93, а и в показано неправильное завинчивание или перекрытие резьб. В любом положении (сбоку или спереди) верхний конец муфты обсадной трубы должен пересекать единственный виток

резьбы, как это видно на рис. 93, с.

В результате неправильного завинчивания обсадной трубы по­ является трудность выполнения самого процесса резьбового сое­ динения. После нескольких оборотов, выполняемых бурильщиком от руки или при помощи каната, резьба блокируется, а продолжение форсированного завинчивания большими машинными ключами при­ водит к ее разрушению.

212

При правильно проведенной опёрации процесс завинчивания протекает совершенно свободно до последнего шага резьбы, после чего производят затяжку резьбового соединения специальными машинными ключами для обсадных труб.

Причины, способствующие неправильному завинчиванию труб: 1) колонны труб больших диаметров,; 2) отклонение стола ротора ют горизонтальности; 3) отсутствие центрирования кронблока и отверстия стола ротора; 4) кривизна обсадной трубы; 5) завинчива­ ние начинают, когда верхний конец трубы раскачивается.

чи обсадных труб. Для получения больших скоростей спуска обсадные колонны обычно заранее мон­

тируются непосредственно на приемных мостках скважины в свечи. Если завинчивание труб в свечи производилось недостаточно крепко, существует возможность ослабления резьбы в процессе свинчивания свечей обсадных труб на устье скважины. Иными словами, свинчи­ вание обсадных труб в свечи на мостках скважины является весьма ответственной операцией и требует внимательного контроля. Более того, все свинчивания, выполненные помимо буровой, проверяются на устье скважины большими машинными ключами.

Д. Растяжение, превышающее критическую нагрузку, возни­ кает при спуске тяжелых колонн или в случае тенденции к при­ хвату в процессе спуска обсадной колонны. В табл. 32 приведены максимально допустимые нагрузки, которыми пользуются для построения конструкции скважины, а также для ограничения ра-

.стяжений в случае прихвата во избежание среза резьбы. Для спуска тяжелых обсадных колонн рекомендуется применение элеваторов с захватом тела обсадной трубы. Известно, что напряжение разрыва тела на 20—25% больше усилия на срез резьбы или разрыва на уровне последнего ненагруженного витка резьбы.

I I I I I

Предельные напряжения растяжения, приведенные в табл. 32, неприемлемы в случае, когда одновременно с растягивающими, усилиями на обсаДную колонну накладывается и давление цирку­ ляции, величина которого значительно выше ранее принимаемогоза нормальное.

Для предотвращения эффекта комбинированных усилий при­ меняется коэффициент прочности более высокого значения.

Б. Срезание эксплуатационной колонны во время бурения является следствием дефектного или неудачного цементирования. Так как нижняя часть обсадной колонны более подвержена такому виду аварий, все резьбовые соединения первых 3—4 обсадных труб, начиная с башмака, подвергаются сварке.

При старых системах бурения, когда цементирование обсадных колонн не практиковалось,, применялись иногда обсадные трубы с левой резьбой для предотвращения отвинчивания низа спущенной в скважину технической колонны.

2. ДЕФОРМАЦИЯ ИЛИ РАЗРЫВ ОБСАДНЫХ КОЛОНН

При конструировании обсадной колонны помимо растягивающих напряжений, имеющих максимальное значение на верхнем конце последней, учитывают и воздействие внешнего давления, созда­ ваемого жидкостью, находящейся в стволе скважины. Максимальное значение этого воздействия находится в нижнем конце, в предполо­ жении полной осушки обсадной колонны. Изменение этих двух типов напряжений по отношению к глубине ведет к соответствующему изменению толщины обсадных труб. Толщина обсадных труб опре­ деляется расчетным путем. В результате получается профиль об­ садной колонны, состоящий из различных секций обсадных труб, различных по толщине и возможному качеству материала, предо­ храняющему колонну обсадных труб от последствий выше назван­ ных напряжений.

Возникновение аварий с обсадными колоннами, профиль которых был предварительно рассчитан, объясняется следующими факторами.

а) Спуск обсадной колонны, производится с трудностями, кото­ рые создаются: несоответствующим качеством глинистого раствора; ограниченностью диаметра ствола скважины для соответствующей обсадной колонны; искривлением ствола (изогнутостью) и повышен­ ной жесткостью колонны; наличием уступов, образовавшихся при разбуривании и прохождении пластов с различной твердостью; наличием глинистой пробки на конце обсадной колонны.

Форсированный спуск обсадной колонны подвергает ее сжатию от собственного веса, но для коротких обсадных колонн или колонн большого диаметра это явление не очень опасно. Наоборот, этот случай может иметь тяжелые последствия для обсадных колонн большой длины или малого диаметра. Однако в настоящее время не известны работы, трактующие ограничение сжимающих усилий обсадных колонн.

216

Наиболее, тяжелые последствия возникают при форсированном спуске обсадных колонн, сопровождающемся ударами вниз. Так, например, на одной скважине, где была спущена 8 V2" обсадная колонна на глубину 1600 м с применением ударов, направленных вниз, произошло заклинивание колонны, вследствие чегоже смогли произвести ее цементирование. Бурение на этой скважине также не смогли продолжать, так как даже с пасосножомпрессорными трубками диаметром 1 У2" не смогли достигнуть башмака колонны, Выяснилось, что колонна была изогнута и смята.,

в) Стволы скважин имеют каверны. Образование каверн в стврле скважины носит характер обычного явления при бурении. В устой­

раствора.

Обвалы развиваются постепенно и после спуска обсадных ко­ лонн, Иногда на значительных участках обсадных колоцн возни­ кают распоры и внешние давления, которые создаются разрушенным материалом. Распоры и внешнее давление могут превысить проч­ ность обсадных труб, в результате чего возникают чрезмерные искри­ вления (рис. 94) обсадных колонн, срезы резьбовых соединений, смятие или разрывы обсадных колонн. ;;

На южном крыле антиклинали Байкой-Лилиештн-Цинтя у боль-? шинства скважин, пробуренных на миоцен в первый период .разра­ ботки месторождения (до 1943 г.), были повреждены обсадные колонны (чрезмерные искривления, срезы резьбовых соединений,, смятие и разрыв) после их освоения и пуска в эксплуатацию (табл, 3)k Известны отдельные случаи, когда происходило одновременное

лонна была смята даже во время бурения, несмотря на то, что внеш­ нее давление компенсировалось гидростатическим столбом глини­ стого раствора в скважине.

Для предупреждения этих аварий стремились предотвратить тенденцию к обвалам, применяя высокие скорости бурения и глини­ стый раствор с минимальной водоотдачей.

217

Вторым вариантом решения этой проблемы является цементиро­ вание каверн одновременно с цементированием соответствующей колонны.

В этом случае необходимо:

1) знать объем каверн для правильного расчета потребного количества цемента. Этот объем можно было бы оценить по замерам шлама, выносимого на поверхность во время бурения в рыхлых формациях;

2) применять цементный раствор высокого удельного веса (утя­ желенный баритом) для облегчения удаления материала, заполняю­ щего каверну (шлам, гелеобразный глинистый раствор).

Для предотвращения канализации цемента через массу глини­ стого раствора в стволе скважины и его перемешивания с глинистым раствором необходима малая скорость закачки цемента.

c)Упавшие предметы в ствол скважины. На скв. z после спуска

ицементирования обсадной 8V в" колонны на глубине 950 м про­ должали проходку ствола 4Vг" трубами и шарошечным долотом диаметром 193 мм. Как-то во время подъема инструмента, когда долото находилось в 85 в" колонне, установка для спуско-подъемных работ подверглась очень мощному удару.

Выполнили несколько спуско-подъемных операций вверх и вниз с целью исправления возможных повреждений колонны, но ничего не смогли установить. Продолжили подъем остальных восьми све­ чей колонны бурильных труб, которые тщательно контролировались, но не обнаружили ни единого знака на бурильных трубах или долоте, которые дали бы показания о том, что случилось.

Спустили шаблон (внешний диаметр 196 мм) для проверки ко­ лонны и также не получили полезной информации, так как шаблон на пути своего движения не застревал, не получил овальность и не имел царапин. Вместе с тем 8б в" колонна была прорвана, так как при опрессовке получили циркуляцию раствора через 123 4" кондуктор, спущенный на глубину около 100 м.

Путем закачки некоторого количества глинистого раствора, подкрашенного фуксином, удалось приблизительно установить глу­ бину (48 м), на которой находилась связь с 12э/4// кондуктором.

Начали развинчивание 8б в" колонны для извлечения повре­ жденного участка обсадной колонны. Эта операция была не обяза­ тельной, так как на глубине 79 м колонна была срезана. На глу­ бине 51 м обнаружили отверстие в муфте обсадной 86 в" трубы, которое образовалось в результате падения в ствол скважины плашки

218

направленный ствол «б» имеет постоянные наклон и направление наклона;

ствол скважины с прогрессирующим отклонением и постоянным направлением «а»; при спуске или подъеме обсадной колонны в стволе возникают силы трения тем значительнее, чем больше диаметр колонны, и сужающие область маневрирования за счет растяжения; возникновение некоторых дополнительных трудностей (обваливание, образование сальников и т. д.) приводит в этом случае к прихвату обсадной колонны;

изогнутый ствол «г» характеризуется наличием разных пере­ ломов наклона или направлении (колен). Более жесткие колонны большого диаметра не проходят через этот изгиб, а принудительный спуск с применением усилий приводит к тяжелым авариям обсад­ ных труб. Колонны малого диаметра подвергаются часто прихватам при спуске.

Образование сальников на обсадных колоннах

Относительное перекрытие ствола скважины может быть вызвано: глинистым раствором с высокой вязкостью или высокой водо­ отдачей вследствие образования толстой глинистой корки в интер­

вале пористых пластов; глинистым раствором, не очищенным от шлама на вибросите;

шлам осаждается в виде пробок или отлагается на стенках ствола скважины, увеличивая толщину глинистой корки;

глинистыми сальниками, которые долото выносит с забоя и теряет по пути движения во время подъема бурильных труб; эти сальники остаются в стволе скваяшны в виде патронных пробок.

219

' ~ При таких условиях башмак колонны в процессе спуска собирает перед собой пробку из полужидкого глинистого материала, объёй которой по мере погружения обсадных труб возрастает.

Следующие признаки подтверждают правильность этих положе­ ний: обсадные колонны без обратного клапана остаются сухими вё время спуска благодаря наличию пробки, забивающей отверстие башмака; обсадные колонны с обратным клапаном показывают большое сопротивление (чрезмерное измещение буровой жидкости) во время спуска в ствол скважины, в то время как их подъем происходит вполне нормально (нормальный вес на индикаторе веса).

В обоих случаях глинистый раствор, вытесняемый из скважины при спуске обсадных колонн, выходит на поверхность с некоторым опозданием и в постоянно уменьшающемся количестве. Образовав­ шаяся в скважине пробка действует как поршень, в то время как обсадная колонна представляет собой шток. Отсутствие герметич­ ности поршня приводит к прохождению некоторого количества глинистого раствора вдоль «поршня», а глинистый раствор перед поршнем подвергается дополнительному давлению, пропорциональ­ ному осевой нагрузке колонны. В результате этого’ глинистый рас­ твор теряет значительные количества воды вследствие фильтрации во вскрытые пористые пласты и постепенно преобразуется в пасту, увеличивающую герметичность пробки («поршня»).

Когда под башмаком колонны встречаются только непроницае­ мые пласты, глинистые сланцы, она проходит через пробку, дей­ ствуя непосредственно как поршень, сама же пробка преобразуется в непроницаемое, герметичное кольцо (сальник) с тенденцией даль­ нейшего развития его за счет выжимания к верху.

Форсированный спуск обсадных колонн в подобных условиях приводит к потере циркуляции, прихвату колонны или даже к ее смятию вследствие возникновения внешних давлений.

Способ воздействия: во время спуска обсадной колонны необ­ ходимо следить за изменением веса колонны по индикатору веса и за количеством выходящего глинистого раствора на поверхность после спуска каждой обсадной трубы.

Если индикатор веса в процессе спуска обсадной колонны пока­ зывает измещение буровой жидкости (потерю веса) или же вытеснен­ ный глинистый раствор выходит из ствола скважины с опозданием, а его объём уменьшается, то несомненно, что в стволе скважины про­ исходит образование пробки или сальника.

В этом случае прекращают спуск обсадной колонны и пытаются разрушить пробку в скважине за счет продвижения трубки с интен­ сивной промывкой. В случае образования сальника колонну под­ нимают и опускают на расстояние больше длины обсадной трубы, так как воздействие муфты на сальник способствует поддержанию циркуляции и постепенному его разрушению и удалению.

Когда маневрирование обсадной колонной производится без дополнительной нагрузки от сил трения, рабочее давление на насо­

220