книги / Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин

П р и м е ч а н и е . В скобках указаны соответствующие показатели в процентах.

Данные о распределении прихватов с учетом глубины их возникновения и плотности бурового раствора (в процентном отношении) за 1970—1974 гг. приведены соответственно в табл. 4 и 5.

15

Т а б л и ц а 6

Многие скважины в отрасли списывают по техническим при­ чинам. Так, за 1971—1975 гг. было списано 653 скважины, при­ чем затраты на одну ликвидированную скважину по Министер­ ству нефтяной промышленности в среднем составили 930 тыс. руб.

В табл. 6 приведены причины ликвидации скважин по ми­ нистерству за 1973—1975 гг.

На возникновение прихватов в определенной степени влия­ ют естественные условия бурения: мощные толщи проницае­ мых пород, а также пород, склонных к обвалообразованиям; зоны с аномальными давлениями и температурами; солевая и термосолевая агрессии окружающей среды; большая глубина бурения.

Из практики бурения известны случаи, когда работы, про­ водимые для предотвращения одного вида осложнений, приво­ дят к возникновению других осложнений или аварий. Напри­ мер, увеличение плотности бурового раствора для предупреж­ дения обвалообразований и выбросов, нередко вызывает при­ хваты или поглощения раствора.

С возрастанием времени бурения в соответствии с повы­ шением глубины скважин и широким внедрением компоновок низа бурильной колонны, включающих УБТ большой длины и диаметра, увеличивается число прихватов бурильного инстру­ мента вследствие заклинивания.

В СССР работы по совершенствованию средств и способов предупреждения прихватов в течение последних 10—15 лет про­ водили по следующим направлениям: улучшение свойств буро­ вого раствора, увеличение его смазочной способности в резуль­ тате ввода сырой нефти и графита, добавок на основе окислен­ ного петролатума, смеси гудронов, синтетических жирных кис­ лот; улучшение систем очистки и приготовления бурового ра­ створа; повышение качества бурильных труб; применение УБТ профильного сечения; использование в компоновках низа бу-

16

6

Л Ж

рильной колонны центрирующих устройств; предупреждение искривления ствола скважины и желобообразования и улучше­ ние общей технологии.

Способы ликвидации прихватов очень разнообразны (рис. 2). Из диаграммы рис. 2 видно, что в южных районах страны с помощью установки нефтяных ванн ликвидируют 40—80%'

прихватов, возникших вследствие действия перепада давления, и 20—40% прихватов, возникших в результате заклинивания колонн в суженной части ствола скважины. Ликвидировать при­ хваты, возникшие вследствие обвала пород, чрезвычайно труд­ но, так как приходится или фрезеровать прихваченную часть колонны, или устанавливать цементный мост и забуривать но­ вый ствол.

В настоящее время в СССР широко используют следующие средства и способы предупреждения и ликвидации прихватов: растворы на углеводородной основе; растворы, обработанные лигносульфонатными реагентами, эффективные смазочные до­ бавки (СМАД, СГ, ОЖК) и ПАВ; центрирующие элементы оснастки бурильной колонны, уменьшающие площадь контакта

17-

ее со стенками скважины; механические и гидромеханические устройства; нормирование плотности бурового раствора и расхо­ да смазочных добавок; УБТ профильных сечений; профилеметрия и своевременное разрушение желобов специальными ком­ поновками и взрывами гибких торпед; предупреждение естест­ венного всплывания рабочих агентов ванн; предупреждение искривления стволов путем использования специальных компо­ новок низа бурильной колонны; выбор конструкции скважин с учетом недопущения совместного вскрытия горизонтов с раз­ личными градиентами пластовых давлений и резкого повышения скорости бурения.

Этот комплекс технико-технологических мероприятий дол­ жен внедряться на основе организации централизованного про­ изводства и снабжения предприятий следующими материалами: эффективными смазочными добавками; УБТ профильных сече­ ний; центраторами; стабилизаторами соответствующих конст­ рукций; амортизирующими устройствами; устройствами для ликвидации прихватов (ударного, гидравлического и вибраци­ онного принципа действия); высококачественными утяжелите­ лями; ПАВ специального назначения; элементами оснастки бу­ рильной колонны, уменьшающими фактическую площадь кон­ такта со стенками скважины.

§3. ОЦЕНКА СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ

ИСПОСОБОВ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

ИЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

Профилактика прихватов. К числу профилактических мероприя­ тий можно отнести следующие: использование рациональных конструкций скважин; применение буровых растворов, свойства которых способствуют предупреждению прихвата колонны и обеспечению устойчивого состояния пород, слагающих стенки скважины; нормирование превышения гидростатического дав­ ления над пластовым; недопущение искривления ствола сква­ жины; предупреждение образования желобов и ликвидация желобных выработок; применение противоприхватных компо­ новок низа бурильных колонн; использование специальных приспособлений и устройств, предупреждающих заклинивание колонн труб в скважине как в процессе бурения, так и при спуско-подъемных операциях.

При выборе рациональной конструкции скважины необхо­ димо строго придерживаться следующих основных требований: не допускать совместное вскрытие горизонтов с различными гра­ диентами пластовых давлений; своевременно перекрывать опас­ ный участок ствола промежуточной колонной или хвостовиком. Нарушение этих требований, как показывает опыт, приводит к возникновению прихватов под действием перепада давления,

18

мых пород можно их кольматацией, гак как существующие в настоящее время механические и физико-химические способы кольматации просты и с успехом применяются в различных ус­ ловиях [16, 38].

Время выравнивания давления в приствольной зоне и фильт­ рационной корке до величины гидростатического, при прочих равных условиях, зависит от проницаемости пласта и заполня­ ющего его флюида [45]. По мере увеличения степени кольма­ тации проницаемых пород процесс выравнивания давления ин­ тенсифицируется и вероятность возникновения прихвата в кольматированном участке ствола при действии гидростатического давления резко уменьшается. При создании больших гидроста­ тических давлений значительно возрастает опасность возник­ новения прихвата. Так, ранее пробуренный участок ствола сква­ жины, представленный проницаемыми породами, становится прихватоопасным с увеличением перепада давления, вызванно­ го необходимостью повышения гидростатического давления для предупреждения возникновения нефте-, газо-, водопроявлений или обвалообразований.

Необходимо также, чтобы свойства бурового раствора не -способствовали возникновению слишком больших колебаний гидродинамического давления в стволе скважины ни в процессе циркуляции бурового раствора и ее восстановления, ни при спуско-подъемных операциях. Для этого реологические свойст­ ва буровых растворов, термосолестойких в условиях высоких температур и солевой агрессии, должны быть минимальными и регулируемыми с помощью реагентов-понизителей вязкости и структурообразователей.

На возникновение прихватов в значительной степени влияют структурно-механические свойства фильтрационных корок: адге­ зионная способность, сопротивление сдвигу, прочность — зави­ сящие от содержания твердой фазы в буровом растворе и ее состава, вида химической обработки и смазочной способности раствора.

Фрикционные свойства фильтрационных корок снижают при­ менением высококачественных глинопорошков и утяжелителей, улучшением очистки раствора. Фильтрационные корки должны быть тонкими, эластичными, малоили непроницаемыми, с ми­ нимальными силами адгезии и коэффициентом трения. Как по­ казали исследования [69], наименьшими показателями фрик­ ционных свойств обладают фильтрационные корки, образовав­ шиеся из растворов, содержащих нефтепродукты с длинными углеводородными цепями (окисленный петролатум, синтетиче­

которой в буровом растворе в зависимости от его плотности и температуры окружающей среды колеблется в пределах 10—

.20