Цикл строительства скважин не редко сдерживается непредвиденными обстоятельствами, которые приостанавливают процесс бурения или выполнения других работ в скважине. Это так называемые осложнения.
К осложнениям в процессе строительства скважины относятся: поглощение бурового и тампонажного растворов; водо-, нефте- и газопроявления через устье скважины и за его пределами (грифоны), обвалы стенок скважины.
При бурении ствола скважины теряет устойчивость в результате изменения напряженного состояния пород, которое может зависеть от геологических факторов и технологии проводки скважины.
Геологические факторы, способствующие обвало образованию, — 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.
Епихин АВ Осложнения и аварии в БНГС. Лекция 4. Прихваты. 2020
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.
Основные причины осложнений – отсутствие необходимой информации о геологическом строении разбуриваемой площади в стадии проектирования (углы залегания пластов, площадное распространение тектонических нарушений, недостаточная прочность и устойчивость горных пород), а также отклонение от проектированной технологии бурения, неисправность оборудования и других технических средств, низкая трудовая дисциплина и квалификация исполнителей работ.
Технически грамотная проводка скважины сокращает число осложнений и затрат на их ликвидацию.
Желобообразование — это процесс одностороннего продольного кавернообразования в стенке открытого ствола скважины. При этом образуется каверна особой формы — в виде замочной скважины (желобообразного овала). Осложнения этого вида наиболее характерны для искривленных и имеющих значительный прогиб участков скважин. Желоба могут образовываться при бурении в мягких породах в случае отклонения оси скважины от вертикали на 2—3°. При желобообразовании возникает опасность попадания колонны бурильных труб в суженную часть выработок и ее заклинивания, часто приводящего к обрыву бурильных труб.
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. На месте обвалов или осыпей образуются расширения ствола скважины называемые кавернами
Епихин АВ Осложнения и аварии в БНГС. Лекция 2. Поглощения бурового раствора. 2020
При бурении скважин довольно часто наблюдается случаи потери циркуляционной бурового раствора.
Уход бурового раствора в пласт в объеме, превышающем естественную убыль раствора в процессе бурения скважины, называют поглощением бурового раствора.
Потери бурового раствора при строительстве скважин – один из наиболее тяжелых и распространенных видов осложнений, требующих значительных затрат времени и средств на их ликвидацию.
По мимо потери раствора и сдерживание углубление скважины, поглощение способствует возникновению таких осложнений, как водо-,нефте- и газопроявления, осыпания, обвалы пород, сужение ствола скважины, которые, в свою очередь, ведут к тяжелым авариям – открытым фонтанам, прихватам колоны труб, смятию обсадных колонн и тд.
Поглощение может произойти только в том случае, если давление в столба раствора в скважине превысит предельное давление в пласте, и он начнет принимать раствор.
По интенсивности поглощения подразделяют на частичные – без потери циркуляции бурового раствора; полные – циркуляция бурового раствора отсутствует, но уровень жидкости находится у устья скважины; катастрофические – уровень бурового раствора устанавливается ниже устья скважины.
Авария в скважине – это внезапно возникшее событие, препятствующее продолжению операций по ее строительству. По причинам возникновения различают две основных разновидности аварий:
Первая разновидность – это аварии, связанные с нарушением целостности спускаемых в скважину устройств. Нарушения целостности могут выражаться в поломках, либо развинчивание элементов бурильных и обсадных колонн, а также в обрывах кабеля либо троса каротажных снарядов и других скважинных измерительных, испытательных и специальных средств. К этой же разновидности примыкают и аварии, вызванные неожиданным падением каких-либо из скважинных устройств в процессе их спуска или подъема. Иногда в скважину срываются предметы, предназначенные для работы на поверхности.
Аварии рассмотренной разновидности обычно бывают обусловлены ошибками, либо недосмотром персонала. Это может, например, быть недостаточная затяжка соединений, отсутствие контроля качества изготовления и степени износа, а также применение недопустимо-высоких нагрузок при работе.
Вторая разновидность – это аварии, связанные с невозможностью возврата извлекаемых скважинных устройств на поверхность. Аварии этого типа называют прихватами.Как правило, прихваты представляют собой более тяжелые аварии, чем обрывы, поломки и развинчивания. Обычно на ликвидацию прихватов требуется значительные затраты, труда, времени и средств.
Существует несколько разновидностей прихватов бурильных колонн, различающихся как по своим признакам, так и по причинам. Во-первых, прихваты можно разделить на два основных класса: прихваты с наличием циркуляции промывочной жидкости, и прихваты, когда циркуляция невозможна. Первый класс прихватов ликвидируется легче, поскольку многие эффективные методы ликвидации (например жидкостные ванны) применимы, только если циркуляция возможна.
Вторая классификация связана с местом прихвата. Прихваты могут происходить у забоя, либо в вышерасположенном интервале скважины. Вторая разновидность прихватов обычно происходит при спускоподъемных операциях (чаще всего она характеризуется сохранением циркуляции). Ликвидация таких прихватов нередко достигается проталкиванием колонны вниз, что невозможно при забойных прихватах.
На забое прихваты часто происходят в результате накопления шлама в пространстве между стенками скважины и забойной компоновкой (а нередко и выше последней). Циркуляция промывочной жидкости, в этих условиях, как правило, невозможна.
Признаками зашламованности забоя и возможности прихвата служат рост крутящего момента и давления на насосе.
Причина накопления шлама – в недостаточной подаче промывочной жидкости. Этот недостаток может ощущаться в двух случаях. Во-первых, это имеет место, в породахвысокой буримости, когда шлама в единицу времени образуется так много, что производительности насоса недостаточно для его полного удаления.
Источник: poznayka.org
14. Осложнения в процессе бурения скважин. Классификация осложнений.
15. Осложнения, приводящие к нарушению целостности стенок скважин. Причины последствия, методы предупреждения и ликвидации
Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния буровой скважины. Наиболее распространенные виды осложнений — осложнения, вызывающие нарушения целостности стенок скважины, поглощения бурового раствора, нефте-, газо- или водопроявления. Произведенные за последнее время исследования, а также накопленный опыт бурения позволяют выделить основные виды нарушений целостности стенок скважины.
Обвалы (осыпи) происходят при прохождении уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлажнения буровым раствором или ее фильтратом снижается предел прочности уплотненной глины, аргиллита или глинистого сланца, что ведет к их обрушению (осыпям). Обвалам (осыпям) может способствовать набухание.
Проникновение свободной воды, которая содержится в больших количествах в растворах, в пласты, сложенные уплотненными глинами, аргиллитами или глинистыми сланцами, приводит к их набуханию, выпучиванию в ствол скважины и в конечном счете к обрушению (осыпанию). Небольшие осыпи могут происходить из-за механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины.
Обвалы (осыпи) могут произойти также в результате действия тектонических сил, обусловливающих сжатие пород. Горное давление при этом значительно превышает давление со стороны столба бурового раствора. Характерные признаки обвалов (осыпей) — резкое повышение давления на выкиде буровых насосов, обильный вынос кусков породы, интенсивное кавернообразование и недохождение бурильной колонны до забоя без промывки и проработки, затяжки и прихват бурильной колонны; иногда — выделение газа. Интенсивное кавернообразование существенно затрудняет вынос выбуренной породы на дневную поверхность, так как уменьшается скорость восходящего потока и его подъемная сила, возрастает аварийность с бурильными трубами, особенно при роторном бурении. Из-за опасности поломки бурильных труб приходится уменьшать нагрузку на долото, а это ведет к снижению механики скорости прохода.
Основными мерами предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей) являются:
1) бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой буровым раствором, имеющим минимальный показатель фильтрации и максимально возможно высокую плотность;
2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки;
3) выполнение следующих рекомендаций:
а) бурить скважины по возможности меньшего диаметра;
б) бурить от башмака (нижней части) предыдущей колонны до башмака последующей колонны долотами одного размера;
в) поддерживать скорость восходящего потока в затрубном пространстве не менее 1,5 м/с;
г) подавать бурильную колонну на забой плавно;
д) избегать значительных колебаний плотности бурового раствора;
е) перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, доводя его плотность до необходимой, если в процессе бурения произошло ее снижение;
ж) не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения.
Набухание происходит при прохождении глин, уплотненных глин, в отдельных случаях аргиллитов (при значительном содержании минералов типа монтмориллонита). В результате действия бурового раствора и его фильтрата глина, уплотненная глина и аргиллиты набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к. затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и часто к прихватам бурильного инструмента.
Основными мерами предупреждения и ликвидации набухания являются:
1) бурение в зоне возможных сужений с промывкой утяжеленными буровыми растворами, в фильтрате которых содержатся химические вещества, способствующие увеличению предельного напряжения сдвига, а также степени и давления набухания;
2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки;
3) после приготовления глинистого раствора, отвечающего требованиям, указанным в п. 1, следует заполнить им скважину и выждать некоторое время, необходимое для протекания физико-химических процессов. Это нужно делать потому, что процесс бурения связан с резкими колебаниями давления при спускоподьемных операциях;
4) выполнение рекомендаций б), в), г), д), е) и ж), перечисленных выше, как мер предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей).
Ползучесть 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 противодействия на пласт глина, песчаные глины, ангидриты, глинистые сланцы или соляные породы ползут, заполняя ствол скважины.
При этом кровля и подошва пласта (горизонта) глины, глинистых сланцев или соляных пород сложены устойчивыми породами, не склонными к ползучести. Осложнение может происходить и вследствие того, что кровля и подошва пласта (горизонта) глины или аргиллита ползет, выдавливая последние в скважину. При этом кровля и подошва пласта (горизонта) глины, глинистых сланцев или аргиллита сложены породами (например соляными), склонными к ползучести. Явление ползучести особенно проявляется с ростом глубины бурения и увеличения температуры пород. Характерные признаки ползучести — затяжки, посадки бурильной колонны, недохождение бурильной колонны до забоя; иногда прихват и смятие бурильной или обсадной колонны.
Основными мерами предупреждения и ликвидации ползучести являются:
1) разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести, с промывкой утяжеленными глинистыми растворами;
2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки;
3) использование при бурении вертикальных скважин такой компоновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к нулю;
4) подъем при цементировании обсадных колонн цементного раствора в затрубном пространстве на 50—100 м и выше отложений, которые представлены породами, склонными к ползучести (вытеканию);
5) при креплении скважины обсадной колонной в интервале пород, склонных к ползучести, установка трубы с повышенной толщиной стенки для предотвращения смятия обсадной колонны.
Желобообразование может происходить при прохождении любых пород, кроме очень крепких. Основные причины желобообразования — большие углы перегиба ствола скважины, большой вес 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. Опыт бурения показал, что желообразование происходит не сразу, а постепенно с ростом числа рейсов бурильного инструмента. В условиях желобообразования опасность заклинивания возрастает, если диаметр бурильных труб превышает ширину желоба в 1,14—1,2 раза. Основными мерами предупреждения и ликвидации желобообразования являются:
1) использование при бурении вертикальных скважин такой компоновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к минимуму. Недопущение различных азимутальных изменений;
2) стремление к максимальной проходке на долото;
3) использование предохранительных резиновых колец;
4) при прохождении уплотненных глин, аргиллитов, глинистых сланцев в целях предупреждения желобообразования, которое может предшествовать обвалам (осыпям), соблюдение всех рекомендаций, перечисленных как меры предупреждения обвалов (осыпей);
5) при бурении наклонно-направленных скважин для предупреждения заклинивания труб в желобах соблюдение отношения наружного диаметра спускаемых труб к диаметру желоба не менее 1,35—1,40;
6) колонну бурильных труб следует поднимать на пониженной скорости, чтобы не допустить сильного заклинивания;
7) при заклинивании трубы надо сбивать вниз.
Желоба ликвидируют проработками ствола скважины в интервале их расположения. Одной из распространенных мер ликвидации образовавшихся желобов является взрыв шнуровых торпед (ТДШ).
Растворение происходит при прохождении соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, растворяются под действием потока жидкости. Характерный признак растворения соляных пород — интенсивное кавернообразование, а в особо тяжелых случаях — потеря ствола скважины.
Устойчивость (по отношению к растворению) стенок скважины, сложенных однородными породами, независимо от скорости восходящего потока, может быть достигнута лишь при условии полного насыщения бурового раствора солью (соль, содержащаяся в растворе, должна быть такой же, как соль, из которой сложены стенки скважины). При небольшой мощности неоднородных солей основной мерой предупреждения их растворения является максимальное форсирование режима бурения с последующим спуском колонны и ее цементирование. При большой мощности неоднородных солей наиболее надежное средство предотвращения их интенсивного растворения — бурение с применением безводных буровых растворов. Хорошие результаты дает использование солестойких буровых растворов и растворов, приготовленных из палыгорскита.
Источник: studfile.net
Осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин: виды осложнений, причины их возникновения и последствия.
Нарушения непрерывности технологического процесса строительства (бурения на испытания) скважины при соблюдении технического проекта и правил ведения работ, вызванное явлениями горно-геологического характера, такие как поглощения, нефтегазопроявления, выбросы, обвалы, желеобразные выработки, искривления ствола, открытое фонтанирование, а также последствия стихийных бедствий относится к осложнениям. Большинство из них — результат нарушения технологической дисциплины (технологии), часть объясняется недостаточным знанием геолого — физических условий особенно в разведочном бурении, непониманием первопричин явлений, предшествующих осложнению.
При бурении и заканчивании скважин наиболее характерны следующие осложнения:
— обвалы, осыпи пород, проходимых скважиной;
— поглощения бурового и цементного раствора, связанные с гидроразрывом пластов или наличием каверн, «пустот»;
— прихваты бурового инструмента,
— порывы обсадных колонн в процессе ожидания ОЗЦ из-за температурных перепадов;
— осложнения при первичном цементировании и установке цементных мостов;
— повышение давления при промывке скважины;
— падение посторонних предметов в скважину.
При освоении и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений основные виды осложнений следующие:
Источник: neftegaz.fandom.com
Осложнения и аварии и их предотвращение при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше и на море: Учебное пособие по дисциплине «Морское нефтегазовое дело» для направления «Нефтегазовое дело»
Галабурда В.К. Осложнения и аварии и их предотвращение при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше и на море: Учеб. пособие для направления 553600 «Нефтегазовое дело» / Под ред. В.В. Штрассера. – Мурманск: Изд-во МГТУ, 2001. – 165 с.
В пособии описаны осложнения и аварии, возникающие при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше и на море, даны технологические рекомендации по их предотвращению.
Приведены основные требования к бурильным и обсадным колоннам и подготовке стволов скважин к спуску. Рассмотрены особенности строительства нефтяных и газовых скважин в условиях сероводородной агрессии. Изложены основные требования к забуриванию скважин с бурового судна на континентальном шельфе.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 553600 «Нефтегазовое дело». Может быть использовано инженерами-практиками при строительстве нефтяных и газовых скважин.
The manual has described the complications and emergencies at building oil and gas wells on land and at sea, the technological recommendations on their prevention have been given.
The basic demands to drilling and casing columns and preparation of borehole trunks to their descent have been considered. The attention to peculiarities of building oil and gas wells
in conditions of hydrosulphuric aggression has been paid. The basic demands to predrilling wells from drilling ships on the continental shelf have been represented.
The manual is intended for the students of the specialization 553600 «Gas and Oil Engineering». It can be used by engineers at boring marine oil and gas wells.
Ил. 7, табл. 21, список лит. – 32 назв.
Рецензенты – Ю.С. Бозырев, канд. техн. наук, главный специалист Департамента нефтяной промышленности Минэнерго России, заслуженный работник нефтяной и газовой промышленности Российской Федерации;
Производственно-технический отдел по бурению и капитальному ремонту скважин ГУП «Арктикморнефтегазразведка» (начальник отдела В.Я. Коростин)
Галабурда Владимир Константинович
Осложнения и аварии и их предотвращение при строительстве нефтяных и газовых скважин на суше и на море
Источник: vunivere.ru