Осложнения – это нарушение непрерывности технологического процесса строительства (бурения и заканчивания) скважины при соблюдении технического проекта и правил ведения буровых работ, вызванное горно-геологическими условиями проходимых пород. К осложнениям относят:
— поглощения бурового или тампонажного растворов;
— затяжки и посадки бурового инструмента при спускоподъемных операциях;
Поглощение в скважинах буровых растворов и других жидкостей является одним из основных видов осложнений. Поглощение бурового раствора в скважинах обусловливается проницаемостью, пористостью, прочностью коллектора, пластовым давлением, объемом закачиваемого бурового раствора и его качеством.
При превышении давления в стволе скважины над давлением в пласте, вскрытом при бурении, раствор из скважины, преодолевая местные гидравлические сопротивления, будет проникать в поры, каналы и трещины пород. Снижение давления в скважине по сравнению с пластовым приводит к движению жидкости из пласта в скважину, т.е. к нефтегазоводопроявлениям. Поэтому один и тот же пласт может быть поглощающим или проявляющим. Обычно интенсивность поглощения оценивают объемом (в м3) бурового раствора, уходящего в пласт в течение 1 ч, т.е. в м3/ч. В настоящее время различают три категории интенсивности поглощений проницаемыми пластами:
Классификация и типы буровых растворов и реагентов для регулирования их свойств.
—малой интенсивности (до 10-15 м3/ч),
—средней интенсивности (до 40-60 м3/ч)
—высокоинтенсивные (более 60 м3/ч).
Среди высокоинтенсивных поглощений выделяют так называемые «катастрофические поглощения», к которым в настоящее время относят поглощения, не ликвидируемые обычными способами. Интервалы с такими поглощениями, как правило, перекрывают обсадными колоннами.
Для предупреждения поглощения применяют следующие методы:
1. промывка облегченными жидкостями;
2. ликвидация поглощения закупоркой каналов, поглощающих жидкость (за счет добавок в нее инертных наполнителей — асбеста, слюды, рисовой шелухи, молотого торфа, древесных опилок, целлофана; заливки быстросхватывающихся смесей и т.д.);
3. повышение структурно-механических свойств промывочной жидкости (добавкой жидкого стекла, поваренной соли, извести и т.п.).
Газо-, нефте- и водопроявленияимеют место при проводке скважин через пласты с относительно высоким давлением, превышающим давление промывочной жидкости. Под действием напора воды происходит ее перелив или фонтанирование, а под действием напора нефти или газа — непрерывное фонтанирование или периодические выбросы.
К мероприятиям, позволяющим избежать газо-, нефте- и водопроявлений, относятся:
1. правильный выбор плотности промывочной жидкости;
2. предотвращение понижения ее уровня при подъеме колонны бурильных труб и при поглощении жидкости.
Обвалы (осыпи) происходят при прохождении уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлажнения промывочной жидкостью или ее фильтратом снижается предел прочности уплотненной глины, аргиллита или глинистого сланца, что ведет к обрушению (осыпям) стенок скважины и часто к прихватам бурильного инструмента или обсадной колонны.
Что такое кондуктор и для чего он нужен в скважине
Характерными признаками обвалов являются:
1. значительное повышение давления на выкиде буровых насосов;
2. резкое повышение вязкости промывочной жидкости;
3. вынос ею большого количества обломков обвалившихся пород и т.п.
Набуханиепроисходит при прохождении глин, уплотненных глин, в отдельных случаях аргиллитов. В результате действия промывочной жидкости и ее фильтрата глина, уплотненная глина и аргиллиты набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и возможно к прихватам бурильного инструмента или обсадной колонны.
Ползучесть— этот вид осложнения происходит при прохождении высокопластичных пород (глин, глинистых сланцев, песчанистых глин, аргиллитов, ангидрита или соляных пород), склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т.е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате недостаточного противодавления на пласт глина, песчаные глины, ангидриты, глинистые сланцы или соляные породы ползут, заполняя ствол скважины, что может привести к прихватам бурильного инструмента или обсадной колонны.
Желобообразование может происходить при прохождении любых пород, кроме очень крепких. Основные причины желобообразования — большие углы перегиба ствола скважины, большая масса единицы длины бурильной колонны, большая площадь контакта бурильных труб с горной породой. Особенно часто желоба вырабатываются при проводке искривленных и наклонно направленных скважин. Характерные признаки образования в скважине желоба — проработки, посадки, затяжки, прихваты, а также заклинивание бурильных и обсадных труб.
Растворение происходит при прохождении соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, растворяются под действием потока жидкости. Характерным признаком растворения соляных пород является интенсивное кавернообразование, что в особо тяжелых случаях приводит к потере ствола скважины.
Искривление скважин при бурении вертикальных скважин вращательным способом часто встречается самопроизвольное искривление скважин,т.е. отклонение их ствола от вертикального. Искривление вертикальных скважин влечет за собой ряд проблем: нарушение запланированной сетки разработки нефтяных и газовых месторождений, повышенный износ бурильных труб, ухудшение качества изоляционных работ, невозможность использования штанговых насосов при эксплуатации скважин и т.д.
Причинами искривления скважин являются геологические, технические и технологические факторы. К геологическим — относятся наличие в разрезе скважин крутопадающих пластов; частая смена пород различной твердости; наличие в породах, через которые проходит скважина, трещин и каверн. Техническими факторами, способствующими искривлению скважин, являются несовпадение оси буровой вышки с центром ротора и осью скважины; наклонное положение стола ротора; применение искривленных бурильных труб и т.д. К технологическим факторам, обуславливающим искривление скважин, относятся создание чрезмерно высоких осевых нагрузок на долото; несоответствие типа долота, количества и качества промывочной жидкости характеру проходимых пород.
Несмотря на то, что осложнения считаются, в сущности, ожидаемой ситуацией и для их преодоления предусмотрены технологические приемы, иногда они переходят в категорию аварий. Нефтегазоводопроявление переходит в открытое фонтанирование (потеря контроля над скважиной), затяжки и посадки бурового инструмента приводят к его прихвату, поглощение бурового промывочного или тампонажного растворов приводят к прихвату бурового инструмента (обсадной колонны) или в худшем случае к открытому фонтанированию.
Обвалы (осыпи), растворение, набухание, ползучесть, желобообразование могут привести к прихвату бурового инструмента или обсадной колонны. Обычно такие ситуации возникают из-за халатного отношения к осложнениям производителей буровых работ или из-за их низкой квалификации. В ряде случаев, особенно при бурении первых разведочных скважин, аварийные ситуации возникают из-за недостаточной изученности вскрываемого скважиной разреза горных пород. В Проекте скважины и в Геолого-техническом наряде указаны виды ожидаемых осложнений и глубина (интервалы) скважины, где они возможны.
Источник studopedia.netКлассификация аварий при бурении нефтяных и газовых скважин
В процессе бурения нефтяных и газовых скважин аварией считают нарушение технологического процесса, вызываемое прихватом или поломкой с оставлением в скважине инструментов, элементов бурильной колонны или других предметов, для извлечения которых требуются специальные работы.
Аварии делят на следующие виды: аварии с бурильной колонной, прихваты бурильной колонны, аварии с обсадными колоннами, аварии вследствие неудачного цементирования, аварии с забойными двигателями, аварии с долотами, аварии вследствие падения в скважину посторонних предметов и прочие аварии.
Аварии с бурильной колонной — оставление в скважине элементов бурильной колонны или ее частей (ведущих, бурильных и утяжеденных труб, переводников, муфт, замков, центраторов, амортизаторов, калибраторов) в результате поломок по телу на гладком участке, в зоне замковой резьбы или по сварному шву, вследствие срыва по резьбовому соединению и из-за падения в скважину названных элементов.
Прихваты бурильной колонны — непредвиденная потеря подвижности колонны вследствие прилипания под действием перепада давления, заклинивания в желобах в местах сужений или посторонними предметами, а также в результате обвалов и сальникообразований.
Аварии с обсадными колоннами — аварии со спускаемыми, спущенными или зацементированными обсадными колоннами либо с их частями, вызванные разъединением по резьбовым соединениям, обрывом по сварному шву и телу трубы, смятием или разрывом по телу трубы, прихватом, падением колонны или ее части, повреждением труб при разбуривании цементного стакана, стоп-кольца обратного клапана, направляющей пробки или неисправностью элементов оснастки низа обсадных колонн.
Аварии вследствие неудачного цементирования — прихват затвердевшим цементным раствором колонны бурильных труб, на которой спускалась секция обсадных труб или хвостовик; отказ в работе и повреждение узлов подвески секции обсадной колонны, нарушающие процесс крепления и дальнейшую проводку скважины; оголение башмака, недоподъем в затрубном пространстве или оставление в колонне цементного раствора, если требуются дополнительные работы по устранению нарушения.
Аварии с долотами — оставление в скважине долота, бурильной головки или его элементов и частей. Аварии с забойными двигателям и оставление в скважине турбобуров или электробуров, винтовых двигателей или их узлов в результате развинчивания по резьбе или поломок.
Аварии в результате падения в скважину посторонних предметов — падение в скважину вкладышей ротора, роторных клиньев, ключей, кувалд, узлов пневматических клиньев, пневматических буровых ключей и других ручных инструментов, приспособлений или их частей, с помощью которых велись работы на устье скважины или над ним.
Прочие аварии — аварии с оставлением в скважине геофизических и других приборов, а также устройств, применяемых при исследовании скважин и проведении в них вспомогательных работ, а также аварии с испытателями пластов при опробовании скважин в процессе бурения и аварии I и II категорий, расследуемые в соответствии с инструкцией Госгортехнадзора СССР.
Началом аварии считается момент ее возникновения, хотя он может быть обнаружен и позже, а окончанием аварии — момент восстановления условий для продолжения бурения. Авария в скважине, происшедшая в период ликвидации ранее возникшей аварии, регистрируется, но не учитывается. Время на ее ликвидацию суммируется, но также не учитывается, поскольку оно суммируется со временем, необходимым для ликвидации первоначально возникшей аварии. Такой же порядок учета распространяется и на случаи возникновения всех последующих аварий, возникших при ликвидации первой.
Аварии происходят в основном вследствие брака в работе или исполнителей технологического процесса, или изготовителей инструментов, оборудования и механизмов. Основное число аварий в бурении возникает в результате нарушения требований технических и технологических проектов и только незначительная часть в результате брака заводов-изготовителей.
Следует отметить, что несовершенство технических и технологических проектов, а также конструкций инструментов, оборудования и механизмов, несмотря на их качественное выполнение, способствовало возникновению значительного числа аварий. На раннем этапе строительства скважин не было организованной системы профилактики и предупреждения аварий.
С развитием опыта и технологий буровые компании стали создавать структуры, занимающейся предотвращением и ликвидацией аварий и брака. Наибольшая эффективность работы достигается при системном подходе к проблеме противодействия авариям.
Классификация аварий по степени сходства различных параметров позволяет при противодействии похожих аварий использовать однотипные методы и средства организованной типовой системы, что существенно повышает эффективность противодействия. Кроме того, системный подход при анализе проблемы аварий в целом позволяет выявить такие варианты возможных аварий, которые в любой момент могут оказаться актуальными, но на данный момент кажутся несущественными, и противодействие не организовано должным образом.
Таким образом, для предупреждения и ликвидации осложнений и аварий необходима единая система классификации, расследования и учета аварий, возникающих при бурении скважин. В практике бурения Российской Федерации используются: «Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ» и «Инструкция по расследованию аварий, не повлекших за собой несчастных случаев на подконтрольных Госгортехнадзору предприятиях и объектах».
Нарушения непрерывности технологического процесса строительства (бурения и испытания) скважины при соблюдении технического проекта и правил ведения буровых работ, вызванные явлениями горно-геологического характера, такие как поглощение, нефтегазопроявление, выбросы, осыпи, обвалы, желобные выработки, искривление ствола и др., а также последствия стихийных бедствий, в отличие от аварий, называют осложнениями. Технологическая сложность процесса бурения обусловлена большим количеством технологических переменных, значения которых в той или иной степени определяют эффективность этого процесса, и множеством взаимодействий между ними, что требует приложения не всегда очевидных управляющих воздействий.
Это особенно проявляется в различных технологических ситуациях, от правильности распознавания которых зависят управляющие воздействия бурильщиков. Эксплуатационная сложность обусловлена технологической сложностью и характеризуется требованием ведения процесса бурения на оптимальном уровне, в пределах установленной системы ограничений. Это усугубляется и тем, что бурильщику для выбора правильного решения необходимо помнить и предысторию процесса бурения за сравнительно длительный период времени. Применительно к проблеме аварий, в соответствии со значениями заданного набора характеристик, классификация — это распределение аварий по различным группам. Классификацию используют для повышения эффективности, а также наиболее приемлемых способов и технических средств ликвидации аварий. Выделим основные характеристики аварий в бурении:
Источник megaobuchalka.ruСТО Газпром 7.4-007-2011 Руководство по предупреждению аварий, осложнений и брака при строительстве скважин
ООО «Газпром экспо» Москва: 2012 — 104 с.
Целью настоящего стандарта ОАО «Газпром» является предупреждение аварий, инцидентов, осложнений и брака в процессе выполнения работ по строительству скважин для повышения их качества и технико-экономических показателей.
Настоящий стандарт устанавливает требования по предупреждению аварий, инцидентов, осложнений и брака при строительстве скважин всех видов на горных отводах и соответствующих им земельных участках, пользователями которых являются ОАО «Газпром», его дочерние общества и организации.
Содержание:
Область применения
Нормативные ссылки
Термины и определения
Обозначения и сокращения
Общие положения
Классификация инцидентов при строительстве скважин и порядок их расследования
Прихваты бурильной колонны. Причины возникновения и мероприятия по их предупреждению
Поломка бурильной колонны. Причины возникновения и мероприятия по их предупреждению
Инциденты, связанные с падением колонны бурильных труб в скважину.
Предупреждение инцидентов с забойными двигателями
Предупреждение инцидентов с породоразрушающим инструментом
Предупреждение инцидентов и брака при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин
Инциденты и брак при креплении скважин. Причины возникновения и мероприятия по их предупреждению
Предупреждение инцидентов при выполнении работ сервисными организациями
Предупреждение инцидентов и брака при освоении и испытании скважин
Предупреждение инцидентов при работе колонной гибких труб
Осложнения при строительстве скважин. Причины возникновения и мероприятия по их предупреждению
Приложение А (рекомендуемое) Форма профилактической карты по безопасному ведению работ на буровой
Приложение Б (рекомендуемое) Форма технологического журнала
Приложение В (рекомендуемое) Нормы отработки бурильных труб и элементов компоновки низа бурильной колонны
Приложение Г (рекомендуемое) Рекомендуемые моменты свинчивания
Приложение Д (рекомендуемое) Форма представления результатов испытаний проб тампонажных растворов, применяемых при цементировании обсадной колонны
Приложение Е (рекомендуемое) Форма акта о готовности скважины к проведению геофизических исследований
Библиография