Что такое посадка в бурении

Посадки, затяжки и прихваты трубных колонн. Причины. Способы предупреждения и ликвидации.

Прихваты разделяются на следую­щие, наиболее распространенные виды.

1. Прихват шламом. Прихваты шламом происходят во вре­мя всех операций, когда буровой инструмент находится в скважине, т.е. при спускоподъемных операциях; постановке на забой; наращивании колонны и других остановках инстру­мента; бурении; заклинивании керна; ликвидации обрыва и т.д.

2. Прихват горными породами. Этот вид прихвата возмо­жен при: нарушении целостности и устойчивости стенок скважин (раскрытии естественных и образовании новых трещин; образовании каверн и желобов; набухании пород; вытекании и осыпании пород; обваливании и обрушении); прижоге породоразрушающего инструмента; расклинивании керном, растерянным по стволу скважины или оставленным на забое; пересечении старых горных выработок и пустот, заполненных обломочным, сыпучим материалом и др.

3. Прихват глинистой коркой. Этот вид аварии происхо­дит вследствие прилипания бурового снаряда к глинистой корке, образуемой на стенке скважины из-за перепада дав­ления жидкости.

4. Прихват осколками металла породоразрушающих инст­рументов или отколовшимися кусками муфтовозамковых со­единений.

5. Прихват предметами (ключи, гайки, зажимные плашки и пр.), упавшими в скважину.

6. Сложный (комбинированный) прихват, представляющий собой сочетание нескольких разновидностей.

Аварийным прихватом сле­дует считать непредвиденный при сооружении скважины процесс, характеризующийся потерей подвижности колонны труб или скважинных приборов, которая не восстанавливает­ся даже после приложения к ним максимально допустимых нагрузок (с учетом запаса прочности). Причины их различны.

1. Прихваты у стенки скважины под действием перепада давления (между гидростатическим и пластовым) возможны при наличии в стволе скважины проницаемых отложений (песчаников, известняков и т.п.), использовании в качестве промывочного агента глинистого раствора, наличии прижи­мающей силы, обусловленной нормальной составляющей веса труб, расположенных в зоне проницаемых отложений.

Как правило, этот вид прихватов возникает вследствие ос­тавления колонны труб в неподвижном состоянии на опреде­ленное время, в течение которого поверхность труб соприка­сается с фильтрационной коркой, постепенно уплотняющей­ся и принимающей на себя действие перепада давления. Обычно при возникновении этого вида прихватов циркуля­ция бурового раствора сохраняется.

2. Прихваты вследствие заклинивания низа колонн труб характерны для зон сужения стволов скважин, вызванных сработкой долот по диаметру в твердых породах; для интер­валов кавернообразования и др. Как правило, такие прихва­ты происходят при спуске инструмента и характеризуются

его полной разгрузкой.

3. Прихват в результате желобообразования сопровожда­ется появлением мгновенных больших затяжек при подъеме инструмента. Попытки освободить инструмент дополнитель­ными натяжками приводит к еще большему затягиванию его в желобную выработку. Обычно циркуляция после возникно­вения прихвата восстанавливается легко, но она не способст­вует освобождению инструмента.

4. Прихваты вследствие сальникообразования возникают в основном при разбуривании глинистых отложений или хо­рошо проницаемых пород, на которых формируется толстая фильтрационная корка. В этих условиях образованию саль­ников способствует загрязненность ствола скважины выбу­ренной породой при его неудовлетворительной промывке, плохая очистка промывочной жидкости от выбуренной по­роды и шлама, слипание частиц породы и фильтрационных корок, спуск инструмента до забоя без промежуточных про­мывок и проработок ствола или недостаточное и некачест­венное их проведение, длительное бурение в глинистых от­ложениях без периодического отрыва долота от забоя, сту­пенчатость ствола, расширения, каверны, желоба и т.п., не герметичность бурильной колонны, загрязнение приемных емкостей насосов; Обычно в случае прихватов вследствие сальникообразований циркуляция теряется частично или полностью.

5. Прихваты в результате нарушения устойчивого состоя­ния пород приурочены к интервалам обвалообразования и осыпей, а также пластического течения пород, слагающих

стенки скважин. Обвалы пород характерны для отложений глинистого комплекса и происходят обычно внезапно, особенно при бу­рении перемятых, тектонически нарушенных, сильно трещи­новатых и склонных к набуханию пород. В процессе бурения и при промывке обвалы сопровождаются резким повышени­ем давления, приводящим в ряде случае к гидроразрывам пла­стов и поглощениям, интенсивным затяжкам и обильным выносам кусков обвалившейся породы, недохождениям доло­та до забоя. В некоторых случаях обвалообразование возни­кает в результате поглощения бурового раствора со снижением уровня и, как следствие, противодавления в затрубном пространстве.

6. Прихваты, связанные с заклиниванием колонн посто­ронними предметами, возникают мгновенно и ликвидировать их расхаживанием и установкой ванн обычно не удается.

7. Прихваты, происшедшие вследствие нарушения режима промывки, характеризуются постепенным повышением дав­ления при промывке, появлением затяжек, постепенным пре­кращением циркуляции. Указанное приводит к накоплению осадка из частиц шлама или утяжелителя в затрубном прост­ранстве и трубах, а иногда и к поглощениям бурового рас­твора.

8. Прихваты испытателей пластов при опробовании сква­жин в процессе бурения в большинстве случаев происходят вследствие «заклинивания» фильтра при интенсивном притоке жидкости из пласта с частицами породы, который может сопровождаться обвалом.

Источник

Что такое посадка в бурении

Потеря устойчивости стенок скважины, набухание пород и вспу­чивание их на стенках скважины, осыпи и обвалы горных пород в стволе скважины нередко приводят к тяжелым последствиям, среди них первое место занимают затяжки и посадки бурильных и обсадных колонн.

Иногда во время спуска или подъема бурильного инструмента наблюдаются затруднения в его перемещении по стволу скважины. Их принято подразделять на посадки, если осложнение происходит при спуске инструмента, и затяжки, происходящие при подъеме.

Под затяжкой бурильной колонны при ее подъеме понимают значительное превышение нагрузки на крюке, при которой по техни­ческим нормам разрешается поднимать бурильную колонну.

Затяжки могут происходить как при движении инструмента по стволу, гак и при страгивании его с места в начале подъема.

Это осложнение обычно вызывается следующими причинами:

уменьшением проходного сечения ствола скважины в связи с на­буханием глинистых пород в стенках скважины и отложением на них толстой корки в интервалах проницаемых пород;

асимметричной разработкой профиля ствола искривленной сква­жины с появлением продольного желоба, в который попадают буриль­ные трубы;

образованием (наматыванием) сальников и шлама пластичных пород на переводниках, соединительных замках, утяжеленном низе и долоте;

накоплением шлама в стволе вследствие недостаточной интен­сивности циркуляции либо вследствие образования каверн, где созда­ются условия для скопления шлама из-за пониженных скоростей пото­ка на участке развития каверн;

проявлением сил сцепление с фильтрационной коркой и сил тре­ния о стенки скважины.

Под прихватом понимают невозможность подъема бурильной колонны из скважины при технически допустимых натяжениях.

Предельные нагрузки определяются прочностью бурильных труб пни других наиболее слабых элементов колонны, подъемного обору­дования вышки. Обычно не разрешается подвергать материал труб напряжениям, равным пределу его текучести.

В глубоких скважинах, где бурение сопровождается высокими гидростатическими давлениями, немалую роль в появлении прихватов играют липкость, прочность и фрикционные свойства глинистой кор­ки, формирующейся на стенках скважины. Исследования К.Ф. Пауса показали, что в 54,6% случаев (188 из 344) прихваты происходили в результате оставления инструмента в неподвижном состоянии. Прове­денные исследования позволили уточнить влияние глинистой корки в условиях дифференциального давления на стенках скважины на вели­чины сил сопротивления при страгивании инструмента и его движе­нии. Фильтрационная корка представляет собой разновидность кон­центрированных глинистых суспензий с переменной степенью уплот­нения материала и переменными механическими свойствами, которые находятся к тому же в зависимости от действия дифференциального давления.

Для заклинивания характерно жесткое сопротивление продольно­му перемещению или вращению колонны, обусловленное резкой по­садкой ее в желоб, в сильно искривленный участок, перегиб ствола или сужение. Это часто наблюдается при замене менее жесткой компонов­ки на более жесткую.

Небольшое превышение нормального уровня усилий и крутящего момента говори о подклинивании. Усилие затяжки, обусловленное прижатием колонны на участке длиной L, можно приближенно оце­нить соотношением

Под воздействием результирующей силы труба прижимается к стенке сква­жины и выжимает наименее плотную часть корки из-под контакта. Выдавлен­ ные объемы материала корки, заполняя зазор, увеличивают общую площадь кон­такта трубы со стенками скважины (рис. 8.11). Для предельного положения длина дуги контакта трубы с коркой может быть выражена зависимостью

Если длину поверхности контакта вдоль оси трубы обозначить L (в метрах), то площадь контакта поверхности (в квадратных метрах)

а усилие, необходимое для преодоления сил сопротивления,

Источник

Что такое посадка в бурении

В цикл строительства скважины входят:

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Монтаж вышки и оборудования производится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

Рис. 24. Типовая схема размещения оборудования,
инструмента, запасных частей и материалов на буровой:

Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный.

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16. 20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2. 4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

Блочные методы обеспечивают высокие темпы монтажа буровых установок и качество монтажных работ. Размеры блоков зависят от способа, условий и дальности их транспортировки.

После этого последовательно монтируют талевый блок с кронблоком, вертлюг и ведущую трубу, присоединяют к вертлюгу напорный рукав. Далее проверяют отцентрированность вышки: ее центр должен совпадать с центром ротора.

Подготовка к бурению включает устройство направления I (рис. 1) и пробный пуск буровой установки.

Рис. 1. Конструкция скважины:

Назначение направления описано выше. Его верхний конец соединяют с очистной системой, предназначенной для очистки от шлама бурового раствора, поступающего из скважины, и последующей подачи его в приемные резервуары буровых насосов.

Затем бурится шурф для ведущей трубы и в него спускают обсадные трубы.

Буровая комплектуется долотами, бурильными трубами, ручным и вспомогательным инструментом, горюче-смазочными материалами, запасом воды, глины и химических реагентов. Кроме того, недалеко от буровой располагаются помещение для отдыха и приема пищи, сушилка для спецодежды и помещение для проведения анализов бурового раствора.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов буровой установки.

Процесс бурения начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж осуществляются согласно схемы, приведенной на рис. 1. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.

Хотя в процессе бурения продуктивные пласты уже были вскрыты, их изолировали обсадными трубами и тампонированием, чтобы проникновение нефти и газа в скважину не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти и газа продуктивные пласты вскрывают вторично перфорационным способом. После этого скважину осваивают, т.е. вызывают приток в нее нефти и газа. Для чего уменьшают давление бурового раствора на забой одним из следующих способов:

От использовавшихся прежде способов уменьшения давления бурового раствора на забой, продавливания сжатым газом и аэрации (насыщения раствора газом) в настоящее время отказались по соображениям безопасности.

Таким образом, освоение скважины в зависимости от конкретных условий может занимать от нескольких часов до нескольких месяцев.

После появления нефти и газа скважину принимают эксплуатационники, а вышку передвигают на несколько метров для бурения очередной скважины куста или перетаскивают на следующий куст.

Источник

Элементы оснастки низа обсадной колонны

В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.

В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.

Элементы низа обсадной колонны:

Иногда при спуске эксплуатационных колонн или хвостовиков вместо башмака с направляющей пробкой обсадная колонна заканчивается «пауком» (Рис. 1 г).

Используются также шаровые и дроссельные обратные клапаны (рис. 3).
Обратные клапаны устанавливаются на расстоянии 2. 12 м от башмака.
При спуске обсадных колонн значительной длины или хвостовиков устанавливаются два обратных клапана на расстоянии 8. 12 м друг от друга.
В скважинах с возможными газопроявлениями обратные клапаны устанавливают вне зависимости от глубины спуска колонны во избежание газового выброса через колонну в процессе ее спуска и цементирования.
Обратный клапан перед спуском в скважину опрессовывают на давление, в 1,5 раза превышающее его рабочее давление.

Упорное кольцо
Так как обсадную колонну с обратным клапаном спускают порожней, то периодически (через 100. 200 м) следует доливать ее буровым раствором.
Если этого не делать, наружное давление может достигнуть критической величины, угрожающей или смятию колонны, или прорыву обратного клапана.
Упорное кольцо(кольцо-стоп) устанавливается для четкого фиксирования окончания процесса цементирования над обратным клапаном (на расстоянии 6. 12 м).
Упорное кольцо изготавливается из чугуна в виде шайбы толщиной 12. 15 мм; диаметр отверстия делается на 60-75 мм меньше наружного Ø.
В некоторых случаях упорное кольцо имеет не 1 отверстие, а 2 или 4.

Кольца жесткости
Кольца жесткости служат для усиления отдельных интервалов обсадной колонны.
Их рекомендуется устанавливать на кондукторы и промежуточные колонны.
Для усиления нижней части обсадной колонны и повышения прочности соединения на нижние 4. 5 труб одеваются короткие (100. 200 мм) патрубки и закрепляются электросваркой. Изготавливаются они из обсадных труб следующего за данной обсадной колонной размера.

Рис. 4. Турбулизатор
Турбулизатор
Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным в процессе цементирования обсадных колонн.
Турбулизатор (рис. 4) состоит из корпуса 1, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, упругими (обычно резиновыми) лопастями 2, наклоненными под углом 30. 50° к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Для крепления на обсадной трубе служат спиральный клин 3.
Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточно хорошего центрирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.

Рис. 6. Скребок
Скребки (рис. 6) применяют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны.
Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фонари (центраторы).
Наибольший эффект получается при совместном применении скребков и центраторов.

Источник

Предупреждение осложнений при бурении горизонтальных скважин с применением компоновки с забойным двигателем

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 25.11.2020 2020-11-25

Статья просмотрена: 219 раз

Библиографическое описание:

Невыпрегайло, И. Н. Предупреждение осложнений при бурении горизонтальных скважин с применением компоновки с забойным двигателем / И. Н. Невыпрегайло. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 48 (338). — С. 39-41. — URL: https://moluch.ru/archive/338/75611/ (дата обращения: 29.12.2021).

Большинство наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурят с применением винтовых забойных двигателей (ВЗД) комбинированным способом.Применяемой технологии сопутствуют ряд сложностей, которые могут привести к возникновению осложнения при бурении. Рассматриваются практические мероприятия по их предупреждению.

Ключевые слова : осложнение, направленное бурение, компоновка, забойный двигатель, прихват, шлам, нагрузка.

С точки зрения технологии бурения горизонтальных скважин, чем больше протяженность ствола, тем сложнее проведение работ по управлению его траекторией в пределах установленного коридора, больше вероятность возникновения аварий и осложнений и, следовательно, выше сроки и стоимость строительства скважины. Отмеченные сложности усугубляются по мере увеличения отклонения ствола от вертикали у кровли продуктивного пласта и глубины скважины по стволу [1].

Большинство наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурят с применением винтовых забойных двигателей (ВЗД) комбинированным способом. Для набора параметров кривизны осуществляют режим направленного бурения без вращения бурильной колонны, когда вращается только долото от вала забойного двигателя и роторное бурение за счет вращения всей бурильной колонны ротором буровой установки или верхним силовым приводом.

Применяемой технологии сопутствуют ряд сложностей, это такие как:

– риски возникновения прихвата в горизонтальном стволе, за счет дополнительного растягивающего усилия на бурильный инструмент. Для его освобождения возрастают силы трения на резко искривленном участке ствола, и передача натяжения на прихваченный участок колонны уменьшается;

– создания условий для очистки от выбуренной породы горизонтального и наклонного участков особенно если продуктивный горизонт представлен слабоустойчивыми, рыхлыми породами;

– доведение нагрузки на долото при направленном бурении;

– посадки, затяжки бурильного инструмента при проработках, которые косвенно свидетельствуют об осыпях и обвалах стенок скважины и скоплении шлама на нижней стенке ствола скважины;

– управление траекторией для выхода в заданную цель и прокладки ствола в границах продуктивной зоны [2, 3].

На эффективность очистки ствола влияют: скорость вращения, расход раствора, реология раствора, диаметр ствола, каверны, диаметр бурильной трубы, зенитный угол, турбулентное или ламинарное течение, размер частиц шлама, удельный вес раствора, расхаживание инструмента, скорость проходки, устойчивость ствола, твердая фаза раствора (коллоидные частицы), степень дисперсности частиц [4].

В контексте применения ориентируемой КНБК при бурении горизонтальной скважины, одним из эффективных способов очистки горизонтального участка от выбуренной породы является вращение бурильной колонны.

Бурильная колонна и скопления шлама лежат в нижней части ствола, а скорость течения жидкости максимальна только в верхнем участке. Необходимо обеспечить перемешивание для выноса шлама. Чем больше количество оборотов бурильной колонны, тем лучше перемешивание жидкости и шлама за счет вязкостного сцепления.

В процессе проводки скважины по продуктивному горизонту на основании полученных данных каротажа для уточнения геологических целей во время бурения может возникать необходимость корректировки профиля.

Избыточный угол перекоса, установленный на забойном двигателе хоть и сокращает количество метров и время необходимое для режима направленного бурения, но:

– накладывает ограничения на допустимое количество оборотов ротора;

– приводит к образованию резко искривленных участков;

– при углублении на длину нижнего плеча забойного двигателя может происходить зависание КНБК на нижней пятке регулятора угла перекоса за счет высокой интенсивности набора на 1 м проходки (i°/1м).

Направленное бурение (без вращения бурильной колонны) в таких случаях может сопровождаться, срывами долота на забой, скачками давления, остановками буровых насосов, затяжками при подъеме КНБК от забоя и ее многократными повторными ориентированиями. Все эти факторы повышают риски образования прихвата.

Таким образом рациональный выбор угла перекоса на забойном двигателе дает возможность увеличить количество оборотов ротора/ВСП для улучшения очистки забоя от выбуренной породы.

Контроль веса бурильной колоны на крюке при осевых перемещениях вверх /вниз при бурении является эффективным способом выявить на ранней стадии признаки осложненности.Для этого необходимо сравнивать фактические характеристики веса инструмента с расчетным весом (с различными коэффициентами сопротивления) для мониторинга изменения осевой нагрузки. Для этого необходимо использовать фактические значения технических характеристик используемого инструмента, элементов КНБК, верхнего силового привода и исключить расхождения в измерениях веса на крюке между буровой и станцией ГТИ.

При движении бурильной колонны (б.к) во время проработки необходимо фиксировать нормальный вес при движении б. к. вниз и вверх, фиксировать вес на страгивание при начале движения б. к. вниз и вверх, а также срывающиеся затяжки. Измерения веса на крюке и момента при вращении на проработке проводить в нижней точке пробуренного интервала.

Контроль подвижности бурильной колонны в свежевскрытом проницаемом пласте так же повышает риски образования прихвата, поэтому необходимо обеспечивать его подвижность выполняя профилактические отрывы от забоя для контроля подвижности бурильной колонны в режиме направленного бурения. При этом необходимо убедится, что при отрыве от забоя вес бурильной колонны выбран полностью и долото гарантировано поднялось над забоем.

При большой вытяжке бурильного инструмента, затяжках при отрыве от забоя необходимо проведение замера от забойной телеметрической системы выполнять до наращивания. После наращивания перед бурением в направленном режиме необходимо пробурить роторным способом 2–3 метра для возможности ориентировать КНБК и полностью выбрать вес б. к. при отрыве от забоя.

Проблемы с доведением нагрузки на долото при направленном бурении могут быть связаны с недостаточной промывкой ствола, скоплением бурового шлама, изменением геометрии ствола, изменениям буримости пород, сужение ствола из-за выпучивания глин, толстой фильтрационной корки.

Мероприятия по улучшению доведения нагрузки на долото при направленном бурении заключаются в:

– вводе дополнительных смазывающих пачек с таким расчетом, чтобы ее прохождение через призабойную зону совпадало по времени с началом режима направленного бурения;

– снижении коэффициента осевому перемещению бурильной колонны, за счет прокачки вязкоупругих составов ) с проведением равно периодического контроля за шламом на ситах, его формой и количеством в соответствии с механической скоростью бурения;

– увеличении времени на проработку и промывку после добуривания свечи, с активным расхаживанием и вращением бурильной колонны даже если нет проблем с хождением инструмента;

– дополнительной проработки призабойной зоны 25–50 м.

– —профилактических СПО до башмака обсадной колонны.

Таким образом, контроль технологического процесса и мониторинг признаков осложненности, определение степени их потенциальной опасности и принятие необходимых решений, позволяют снизить влияние вышеперечисленных сложностей и в целом повысить эффективность предупреждения возникновения осложнений.

Источник