Борьба с обвалами стенок скважины

Обвал стенок скважины может привести к целому комплексу нежелательных последствий, а потому требует проведения профилактических мероприятий по предупреждению возникновения подобных ситуаций.

Обвал стенок скважины наблюдается, как правило, в неустойчивых породах, таких как глина и аргиллиты, а также в несцементированных породах. Нередко обвалы стенок скважины приводят к образованию каверн и уступов, что вынуждает проводить дополнительную проработку ранее пробуренных участков. В отличие от осыпей, протекающих медленно, обвалы случаются достаточно быстро и захватывают гораздо больше материала горной породы.

Основные признаки обвала стенок скважины:

На манометрах буровых насосов наблюдается существенное увеличение показателя давления.
Буровой раствор становится более вязким, на поверхность им выносятся многочисленные обломки буримой породы.
В процессе подъема бурового инструмента наблюдаются его затяжки, а также возможны прихваты оборудования.
При спуске инструмента в скважину он не достигает забоя.
Вращение породоразрушающего инструмента в скважине затруднено.

К числу мер, способствующих снижению риска обвала в процессе бурения, относится поддержание необходимого показателя давления бурового раствора на стенки скважины. Если теоретически для достижения максимального эффекта давление бурового раствора должно соответствовать показателю горного давления, то на практике во внимание также принимается возможность поглощения раствора пластами. Для обеспечения качественного противодействия возможности обвала в практической работе требуется постоянный мониторинг и контроль статического и динамического напряжения сдвига, водоотдачи и вязкости.

Также большое значение имеет качество применяемого бурового раствора. Нередко именно экономия на качестве используемого состава приводит к описываемым негативным последствиям. Для предотвращения возможности осыпания или обвала стенок скважины необходимо, чтобы раствор помогал оказывать давление на стенки и не давал вываливаться отдельным фрагментам, для чего рекомендуется использовать буровой раствор с минимальной водоотдачей и соответствующим удельным весом. При этом важно следить, чтобы плотность бурового раствора была стабильной и не колебалась в широких пределах.

Борьба с обвалами стенок скважины включает также соблюдение режима бурения, требуемого в условиях риска обвалов в скважине, сокращение простоев, а также соблюдение необходимой скорости восходящего потока в затрубном пространстве — все это также способствуют снижению рисков возникновения осыпей и обвалов.

rosprombur.ru

Обвал - стенка - скважина

Cтраница 1

Обвалы стенок скважины наблюдаются при бурении слабоустойчивых пород, таких как глина и глинистые сланцы, аргиллиты, несцементированные породы, некоторые карбонатные породы, гипсо-ангидритовые толщи, брекчированные и перемятые породы в зонах обнаружения и др. Признаками обвала стенок скважин являются затрудненное вращение инструмента при бурении, резкое повышение давления на манометре насоса, вынос из скважины крупных обломков породы. [1]

Предупреждение обвалов стенок скважины схоже с предыдущей функцией, хотя требование его выполнения не столь категорично. Первый, основной фактор, обеспечивающий устойчивость ствола - давление бурового раствора на стенки скважины. Теоретически можно давление столба бурового раствора довести до величины горного давления и эффективно удерживать породу от осыпей и обвалов. Практически же буровые растворы могут начать поглощаться пластами до момента достижения требуемой величины давления на стенки ствола. Поэтому при необходимости дальнейшего увеличения давления в скважине регулируют водоотдачу, вязкость, динамическое и статическое напряжения сдвига. [2]

При обвале стенок скважины колонна может подвергаться динамическим нагрузкам. Кроме того, горное давление может передаваться на колонну неравномерно, что нередко приводит к одностороннему смятию труб в скважинах. [3]

При обвале стенок скважины в процессе досылки съемного керноприемника ( или овершота) может отмечаться резкое повышение давления на манометре насоса вследствие увеличения гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве; это делает дальнейшее продолжение гидродосылки обычным способом невозможным. [4]

Ополза-ние и обвалы стенок скважины. Оттаивая, породы сползают вниз, сужая ствол скважины; дальнейшее растепление их приводит к обвалу. Прихваты снаряда могут происходить как при подъеме, так и при спуске его. Если прихват произошел при спуске, то инструмент легко освобождается с помощью лебедки станка или гидроцилиндров вращателя. Ликвидация такой аварии, возникающей при подъеме снаряда, производится обычным путем. [6]

Осыпи и обвалы стенок скважин встречаются при бурении глубоких скважин в верхних наносных отложениях и в мощных прослоях аргиллитов в разрезе девона. Последние нередко способствуют образованию больших каверн и уступов, которые приводят к длительным проработкам ранее пробуренных интервалов в пределах 50 - 100 м от забоя, а такжо затяжкам и прихватам бурильных труб в скважине. Предупреждение и снижение интенсивности осыпей и обвалов и связанных с ними осложнений можно добиваться путем применения высококачественных растворов ( известковый, ВКР и углещелочной с КМЦ или КССБ) и форсирования проходки скважин. [7]

Для предотвращения обвалов стенок скважины большое значение имеют организационно-технические мероприятия: устранение простоев, высокие скорости бурения неустойчивых зон, соблюдение правил предупреждения осложнений и аварий и др. Быстрый подъем и спуск снаряда, особенно колонкового, вызывает колебания давления в скважине, нередко, приводящие к резкому повышению проницаемости поглощающего горизонта. Поэтому, когда это технологически и экономически оправдано, целесообразно ограничивать скорости спуска и подъема бурового инструмента. Хорошим профилак ческим средством уменьшения перепада давления являются аэрированные промывочные жидкости, воздушная фаза которых играет роль компенсатора. Методы борьбы с поглощениями промывочной жидкости освещены в литературе достаточно полно, поэтому нами не приводятся. [8]

К осложнениям относятся обвалы стенок скважины, большое скопление шлама, поглощение промывочной жидкости, образование сальников из глины, желобов на

www.ngpedia.ru

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.

Прихваты колонны труб

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.

Существует несколько причин прихватов.

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.

3. Обваливание горных пород.

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

5. Большая липкость фильтрационных корок.

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.

ОСН3 [стр.97-112], ДОП 5 [стр.26-36]

Контрольные вопросы:

1. Что называют осыпями при бурении скважин?

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.

5. Каким образом ликвидируют прихваты?

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

zdamsam.ru

Обвалы и осыпи | VseOBurenii.com

data-ad-client="ca-pub-4035227285077026"
data-ad-slot="4914133723"
data-ad-format="auto"
data-full-width-responsive="true">

Обвалы и осыпи происходят ввиду снижения предела прочности уплотненных глин, аргиллитов и глинистых сланцев при увлажнении их буровым раствором и его фильтратом. Свободная вода, содержащаяся в промывочных жидкостях, проникая в пласты вышеуказанных пород, ведет к их выпучиванию, набухания, и как следствие обрушениям и осыпаниям в ствол скважины.

Механическое воздействие инструмента, либо воздействие тектонических сил, обуславливающих сжатие горной породы, также могут привести к возникновению обвалов и осыпей.

Основные признаки обвалов и осыпей:

- резкое увеличение давления на буровых насосах;
– обильный вынос больших кусков горной породы;
– интенсивное кавернообразование;
– затяжки, посадки инструмента во время СПО;
– недохождение инструмента до забоя без проработки и промывки;
– редко – выделение газа.

При интенсивном образовании каверн, обусловленным обвалами и осыпями, за счет уменьшения скорости восходящего потока и его подъемной силы, существенно затрудняется вынос шлама на устье. Возрастает аварийность по отношению к бурильным трубам, что ведет к уменьшению значения осевой нагрузки, и соответственно падению механической скорости бурения.

Меры предупреждения и ликвидации обвалов и осыпей:

- использование химически обработанных буровых растворов с минимальной фильтрацией и высоким удельным весом;
– организация работ по обеспечению высокой механической скорости бурения;
– бурение интервала под обсадную колонну долотами одного типоразмера;
– поддержание высокой скорости восходящего потока;
– предупреждение резких изменений плотности промывочной жидкости;
– недопускание длительное пребывание бурильной инструмента без движения.

Установка электростанций и генераторов позволяет работать большому количеству оборудованию как в помещении, так и снаружи. Рекомендуем модели от
http://madek.ua/generating-sets-storage на дизельном топливе.

vseoburenii.com

Обвалы и сужение стенок скважины — Студопедия

Скопления рыхлого материала в стволе скважины также возникают при его обвале со стенок. Опасность прихвата при обвалах даже выше, ввиду их неожиданности. Обвалы связанны с наличием пластов глинистых пород, особенно если ими сложены крутозалегающие и трещиноватые пласты.Такие породы (глины, аргиллиты, глинистые сланцы) впитывают воду из бурового раствора, набухают и приобретают способность к скольжению и обрушению в скважину. Если обрушения происходят сразу, – то это обвалы, если же они продолжаются в течение длительного времени и мелкими порциями, то они называются осыпями.

Геологические факторы, способствующие обвалообразованию, - большие углы падения пластов, трещиноватость и перемятость пород, литологический состав, структура и механические свойства пород и др. Наибольшее число обвалов происходит в глинистых породах вследствие их способности быстро набухать под действием фильтрата промывочной жидкости или разрушаются под действием расклинивающего и смазывающего действия фильтрата. Первое характерно для пластичных гидрофильных глин, а второе – для метаморфизованных малогидрофильных глин.

Технологические факторы, способствующие обвалам, - низкое гидростатическое давление на вскрываемые пласты ввиду малой плотности промывочной жидкости или водо- , нефте- и газопроявлений; низкое качество промывочной жидкости, особенно наличие большой фильтрации; резкие колебания давления бурового раствора в стволе скважины; длительное время воздействия бурового раствора на породы, склонные к обвалам.

Сужения открытого ствола бывают вызваны наличием пучащихся глин, либо скоплениями обвалившегося материала и сальниками. Если спуск ведется на высокой скорости, то в месте сужения забойная компоновка бурильной колонны, может оказаться заклиненной, т.е. прихваченной. Информация о сужениях ствола и местах их нахождения, может быть получена на основании анализа как разреза скважины, так и опыта предшествующих спусков (наличия посадок).

Если место сужения оказывается непроходимым (спуск колонны невозможен), то приступают к расходкам. Колонну приподнимают на высоту до одной трубы с последующим резким опусканием. Если после нескольких расходок становится ясным, что колонна останавливается на том самом же месте, то приступают к проработке ствола.

Проработка ствола представляет собой расширение суженного участка. Инструмент приподнимают примерно на свечу от места сужения, соединяются с ведущей бурильной трубой и, включив насос и продолжая расходки, вначале пытаются преодолеть суженный участок без вращения. Далее переходят к расширениюс вращением. Частота вращения и осевая нагрузка должна быть минимально возможными, а механическая скорость – не превышать 20 м/ч. Интенсивный режим проработки (повышенные осевая нагрузка и частота вращения) могут привести к зарезанию нового ствола скважины с потерей старого ствола и уже достигнутой глубины. Проработку следует продолжать еще примерно на свечу ниже суженного участка.

Рекомендуемая литература: Осн. 1.с. 214-237

Контрольные вопросы:

Виды прихватов. Причины, вызывающие прихватов.
Прихваты, связанные с обсадными трубами
Основные причины осложнений
Представление о механизме прихватов бурового инструмента
Методы борьбы с прихватами.

studopedia.ru

Укрепление - стенка - скважина

Cтраница 1

Укрепление стенок скважины в целях предохранения их от обвалов и разобщения нефтеносных или газоносных пластов друг от друга. [1]

Крепление скважины - укрепление стенок скважины в целях: 1) предохранения стенок скважины от обвалов; 2) разобщения нефтеносных или газоносных пластов друг от друга, а также изоляция их от встреченных водоносных горизонтов; 3) создания канала, через который нефть могла бы дойти с забоя до устья скважины без потерь. [2]

Обсадные стальные трубы применяются для укрепления стенок скважин для добычи нефти и природного газа. В зависимости от геологических формаций и условий эксплуатации месторождения эти скважины могут иметь различную глубину и укрепляться несколькими колоннами обсадных труб, вставляемыми одна в другую: телескопическими или двойными обсадными трубами. [3]

Крепление скважин является заключительной операцией ее проводки и предназначено для укрепления стенок скважины, обеспечения длительной изоляции пластов друг от друга и от дневной поверхности. Отсюда следует, что необходимо предъявлять повышенные требования к предотвращению осложнений и качественному проведению процесса. [4]

Крепление скважины - заключительная операция ее проводки - и предназначено для укрепления стенок скважин, обеспечения длительной изоляции пластов друг от друга и от дневной поверхности. [5]

Таким образом предотвращается свободная циркуляция флюидов за колонной обсадных труб и достигается эффективное укрепление стенок скважины. [6]

Промывочные жидкости, применяемые в бурении, выполняют различные функции одной из которых является укрепление стенок скважины путем образования на ней корки. Положительная роль последней заключается в том, что она ограничивает или препятствует проникновению в проницаемые пласты воды из промывочной жидкости, предупреждает размыв стенки скважины и проникновение из пласта газа и воды. [7]

Эти растворы, называемые промывочными, имеют следующие назначения: а) глинизация и укрепление стенок скважины в неустойчивых породах; б) удержание выбуренной породы во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции; в) изолирование проходимых пластов и создание противодавления на них; г) вынос выбуренной породы с забоя скважины по затрубному пространству на поверхность; д) охлаждение и смазывание долота во время бурения; е) передача гидравлической энергии буровых насосов забойным двигателям - турбобурам; ж) размывание на забое мягких пород и физико-химическое воздействие па твердые породы. [8]

Методы предупреждения поглощений заключаются в регулировании гидродинамического давления в скважине, кольматации проницаемых пластов, укреплении стенок скважины и спуске обсадных колонн. [9]

При бурении скважин в качестве промывочных жидкостей, используемых для выноса на поверхность выбуренных частиц горных пород, а также для укрепления стенок скважин и вращения долота при турбинном бурении, применяются специально приготовленный глинистый раствор с добавлением различных реагентов и утяжелителей, техническая вода, обогащенная глинистыми частицами из разбуриваемых глинистых толщ, и так называемые нефильтрующиеся растворы на нефтяной или других основах. От Ещщко-химических свойств промывочной жидкости зависит эф-ф. [10]

Проведенными исследованиями установлено, что смолы МФ-17 и МФФ являются хорошим тампонажным материалом как при борьбе с поглощениями промывочной жидкости и водопроявлениями в процессе бурения скважин с продувкой воздухом или газом, так и при установке разделительных мостов и укреплении стенок скважин. [11]

Процесс бурения сейсморазведочных, параметрических и структурно-картировоч-ных скважин несколько проще, чем приведенный выше. В нем часто отсутствуют такие функции: отбор керна, укрепление стенок скважины после бурения, цементация, вскрытие пласта. Могут быть добавлены функции исследований ствола и закладки взрывчатых веществ. [12]

Бурение скважин представляет собой совокупность взаимосвязанных последовательных процессов: спуск долота в скважину на бурильных трубах; разрушение долотом горной породы на забое при одновременном подъеме ее на поверхность буровым раствором, закачиваемым через бурильные трубы в скважину; подъем долота после его сработки для замены новым. После спуска в скважину бурильной колонны с новым долотом процесс продолжается в той же последовательности, пока не будет достигнута проектная глубина скважины. В процессе бурения по мере необходимости для укрепления стенок скважины спускают обсадные трубы ( колонны), а перед сдачей скважины в эксплуатацию - эксплуатационную колонну. [13]

Полимеры и сополимеры АА в этой области находят применение как добавки многоцелевого назначения, например, на стадии бурения. А А в буровые растворы ( например, глинистые суспензии) способствуют повышению реологических свойств буровых растворов, изменению в нужном направлении размеров частиц суспензии, фильтруемое, что, в конечном итоге, позволяет ускорить стадию подготовки к эксплуатации скважины. На этой же стадии добавки ( со) полимеров АА выполняют и другую важную функцию - структурообразователя почвы, что способствует укреплению стенок скважины. [14]

Применение глинистых растворов при производстве буровых работ также основано на явлении тиксотропии. Размешивание суспензий при накачивании в скважины делает их текучими. Попадая на стенки скважины, суспензия затвердевает, что предупреждает осыпание стенок скважины и их обвалы. Помимо укрепления стенок скважины, глинистый раствор выполняет и другие полезные функции. В частности, при временной остановке бурения глинистый раствор удерживает во взвешенном состоянии частицы выбуренных пород, что предупреждает так называемое захватывание бура, которое наблюдалось бы при оседашш частиц. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Борьба с обвалами стенок скважины