Прихваты бурильной колонны, предупреждение и ликвидация

- дизельное топливо в  объеме 0,65 м3;

- высокоокисленный битум - 140 кг;

- соли жирных кислот - 10 кг;

- пятидесятипроцентный раствор  едкого натра - 0,005 м3;

- модифицированный барит - 850 кг.

Применение специальных утяжеленных жидкостей позволяет вести установку ванн без снижения гидростатического давления столба бурового раствора и агента на продуктивный пласт, что уменьшает возможность возникновения проявлений флюидов во время ликвидации аварий.

Закачка компонентов ванны производится насосами в последовательности: буферная жидкость - нефть - буферная жидкость - продавочная жидкость при максимальной подаче. Скорость восходящего потока бурового раствора, буферной жидкости и нефти в кольцевом пространстве должна быть равна скорости потока при бурении этого интервала.

После установки ванны в зависимости от разновидности прихвата колонна или разгружается на определенную часть ее веса, или оставляется под натяжением на талевой системе.

Для предотвращения распространения зоны прихвата рекомендуется расхаживать инструмент во время действия ванны не реже 2 раз за 1 час.

Расхаживание колонны для ее освобождения следует проводить через 4 - 6 часов после установки ванны, впрочем, это время может быть изменено с учетом опыта ликвидации прихватов в данном районе. После каждого расхаживания часть нефти из бурильной колонны (0,5 - 0,7м3) прокачивается в зону прихвата.

Продолжительность ванны должна быть не менее 15 часов. Если при этом колонна не освобождена, то необходимо восстановить циркуляцию, промыть скважину и установить вторую нефтяную ванну. По данным Самотоя А.К. установка более чем двух жидкостных ванн нецелесообразна. В случае неудачи с установкой второй ванны иногда приступают к сплошной  промывке скважины нефтью

При освобождении колонны производят промывку с вымывом нефти на устье и складированием ее для повторных установок ванн. Колонна труб поднимается из скважины. Проводится тщательный контроль состояния труб, включая дефектоскопию Ствол скважин в осложненных интервалах прорабатывается

3.2.2. Водяная ванна.

Применяется в том случае, если геологический разрез представлен устойчивыми породами, не склонными к осыпям и обвалам. Установка водяных ванн наиболее эффективна в скважинах, для промывки которых используется глинистый раствор на основе выбуренных пород (объединения "Башнефть", "Татнефть", "Оренбургнефтегаз"), а также при заклинке колонны в интервалах залегания натриевых и магниевых солей. Специалисты считают, что эффект от водяной ванны обусловливается осмотическим массопереносом через фильтрационную корку.

Преимущества водяной ванны по сравнению с нефтяной следующие:

- установка ванны может  проводиться буровыми насосами;

- возможность немедленной  установки в случае отсутствия  нефти на буровой, что важно  для буровых, удаленных от баз  УБР, НГРЭ;

- вода тяжелее нефти, поэтому  меры по предотвращению флюидопроявлений  выполняются быстрее;

- вода как агент активна, легко проникает в тонкие каналы  фильтрационных корок и менее  интенсивно по сравнению с  нефтью всплывает в стволе  скважины, заполненной глинистым  раствором;

- безопасность в пожарном  отношении.

Эффективность водяных ванн увеличивается при добавках 1 - 2% ПАВ и некоторых химреагентов: ОП-10 (Урало-Поволжье, Украина), полиэтиленгликоль (США), глицерин, КМЦ, хромпик (Средняя Азия), соляная кислота (Украина).

3.2.3. Кислотная ванна.

Применяется при ликвидации прихватов труб в карбонатных породах, глинистых известняках и доломитах, а также в глинистых породах. Основой способа является способность кислоты растворять перечисленные породы. В основном для кислотных ванн применяется техническая соляная кислота 8 - 14 % концентрации, смеси соляной кислоты и воды или нефти, сульфоминовая кислота. Для растворения глинистых корок используется смесь 16 - 20 % - ной соляной и 40 % - ной плавиковой кислот. Соотношение компонентов смесей подбирается путем лабораторных экспериментов из условия наиболее активного воздействия смеси кислот на образцы пород и фильтрационных корок. При проведении опытов необходимо знать, что скорость воздействия соляной, плавиковой кислот и их смесей на карбонатные породы в большой степени зависит от температуры и давления. При увеличении температуры на 20 - 25° скорость реакции возрастает в 3 раза, а при увеличении давления уменьшается.

Не допускается установка ванн с соляной и смеси соляной и плавиковой кислот при наличии в компоновке бурильной колонны трубиз алюминиевого сплава Д16Т. Для уменьшения коррозионного воздействия кислот на стальные трубы и оборудование в них необходимо вводить ингибиторы (формалин, униколы, масла, ПАВ).

Для обеспечения благоприятных условий действия кислотных ванн применяется вода в качестве буферной жидкости. Объем воды определяется из расчета заполнения 50 м затрубного и внутритрубного пространств.

Последовательность операций при установке ванны начинается с закачки первой порции воды, затем закачивается кислота, причем взатрубноепространство первоначально продавливается 25-35 % расчетного объема с оставлением 66-75 % объема кислоты в колонне. За кислотой следует закачка второй порции воды и расчетное количество продавочной жидкости.

Колонна должна находиться под ванной в течение 3 - 6 часов. Через 1 час инструмент расхаживают и продавливают в зону прихвата 1 - 4м3 кислоты.

Необходимо обращать большое внимание на соблюдения правил охраны труда, так как работы с кислотами могут быть опасными для здоровья членов буровой бригады.

3.3. Использование взрывного способа ликвидации прихватов

Способ получил название "встряхивания". Взрыв торпеды из детонирующего шнура (ТДШ) в зоне прихвата создает ударную волну, отрывающую трубы от стенки скважины или сальника. При этом происходит ослабление сил сцепления колонны с затрубной средой. При прижатии инструмента к стенке скважины перепадом давления "встряхивание" может привести к кратковременному выравниванию давления вокруг трубы и снятию прижатия. В случае расхаживания или отбивки ротором колонна может быть освобождена.

Торпедирование в определенных условиях может помочь восстановлению циркуляции бурового раствора, а это обстоятельство должно решительным образом изменить ситуацию с прихватом в лучшую сторону. В случае заклинивания долота при роторном бурении производят взрыв фугасной торпеды, спущенной к долоту.

"Встряхивание" КНБК  с предварительным ее натяжением  может привести к ликвидации  прихвата.

3.3.1. Все работы по подготовке взрыва, выбору заряда, проведению торпедирования производятся по регламенту. Величина заряда торпеды определяется из условий обеспечения необходимого эффекта и недопущения повреждения труб.

Длина ТДШ должна на 5 - 10 м превышать длину прихваченного участка труб, а масса заряда ВВ не должна быть более 5 кг. При превышении интервала прихвата величины 100 м торпедирование следует проводить по участкам.

3.3.2. Работы по торпедированию выполняются в следующее последовательности:

- выясняется причина возникновения  прихвата;

- проводится расхаживание  колонны и промывка скважины;

- определяется участок  прихваченной колонны;

- в скважину спускает  шаблон. В это время собирают  торпеду заданной длины и опускают в скважину против всей длины участка прихвата;

- производится натяжение  колонны с максимально допустимым  усилием. Это правило не относится  к прихватам, возникшим при затяжках  труб в суженный участок ствола  или в желобной выработке;

- колонна проворачивается  ротором на максимально допустимое  число оборотов;

- осуществляется взрыв;

- колонна расхаживается  или отбивается ротором;

- кабель, груз и головка  извлекаются из скважины, она  промывается, освобожденная колонна  поднимается.

3.3.3. Взрывной способ при ликвидации прихватов применяется также для следующих целей:

- отсоединение неприхваченной  части колонны труб ослаблением  резьбового соединения с последующим  развинчиванием,

- освобождение свободной  части колонны обрывом труб.

3.4. Применение ударных механизмов (УМ)

Ударные устройства, называемые еще яссами предназначены для освобождения прихваченных бурильных колонн ударами вверх и вниз. Наибольшая эффективность достигается при ликвидации прихватов типа заклинивания. В основе любого УМ обязательно наличие бойка, перемещающегося в корпусе и наносящего удары по наковальне, жестко связанной с прихваченной частью колонны.

Различают следующие виды УМ:

- со свободным бойком, наносящим непрерывные удары  по наковальне с силой, пропорциональной  собственной массе. Эти УМ известны  как гидроударники или гидровибраторы;

- с бойком и присоединенной  к нему массой в виде части  бурильной колонны, на которой  УМ спущен к месту прихвата.

УМ первого типа генерирует вибрации с частотой 25 - 50 гц, передающиеся к месту контакта труб с глинистой коркой, сальником или шламом. Под действием вибрации происходит разжижение среды в зоне ее контакта с инструментом, уменьшается ее прочность на сдвиг, а следовательно, уменьшается сопротивление перемещению прихваченной колонны. Устройства данного типа не нашли широкого применения.

УМ второго типа (яссы) имеют две разновидности: непрерывного действия и единичного. Механизмы первой разновидности не вышли из стадии лабораторных разработок, а устройства единичного действия применяются в  различных регионах России и стран СНГ. Например, гидравлический ударный механизм (ГУМ), разработанный в ВНИИБТ, возбудитель упругих колебаний (ВУК) института механики МГУ, устройство для ликвидации прихватов (УЛП) института ВНИИКрнефть, ясс механический (Украина) [2,5,6,7.9,11]. Все эти механизмы имеют корпус, боек, наковальни и захватно-освобождающее устройство или замок. Боек связан с колонной труб, на которых спускается УМ, а корпус и наковальни соединяются с прихваченными трубами. Замок у всех перечисленных механизмов имеет различную конструкцию, но его назначение одинаково: после зарядки замка создаются условия упругого продольного деформирования части бурильной колонны, а после разрядки замка освободившийся боек вместе с присоединенной массой ударяет по наковальне.

3.5.Гидроимпульсный способ (ГИС)

Применяется для освобождения инструмента, прихваченного перепадом давления, сальником, заклиниванием в желобах и посторонними предметами. Способ не требует длительной подготовки и его применение может быть достаточно быстрым.

Механизм и ликвидации прихвата реализуется путем разгрузки колонны труб резким снятием предварительно созданных напряжений растяжения в материале труб и напряжений сжатия жидкости, находящейся внутри труб.

Верхний конец бурильных труб оборудуется нагнетательной головкой с кранами высокого давления, на отводных патрубках, задвижкой и диафрагмой. Колонна разгружается полностью или частично и подвешивается на талях. В бурильную колонну закачивают воду или нефть, или дизельное топливо, или газ, при этом плотность бурового раствора в затрубном пространстве не долина быть менее 1350 кг/м3.

При разрыве диафрагмы давление в колонне резко падает, происходит перемещение труб из-за снижения растягивавших напряжений, а также переток бурового раствора из затрубного пространства в трубы с большой начальной скоростью и кратковременное снижение перепада давления вследствие понижения уровня раствора в затрубном пространстве. В случае возобновления расхаживания инструмент может быть освобожден после проведения 1 - 5 импульсов.

Ограничения для применения ГИС следующие:

- негерметичность бурильной  колонны;

- наличие в открытом  стволе слабосцементированных пород, склонных к обвалам;

- плотность бурового раствора  менее 1350 кг/м3;

- зашламленность забоя  с возможным закупориванием промывочных  каналов буровых долот и прекращением  циркуляции.

3.6. Гидровибрирование колонны труб

Гидровибрирование не является самостоятельным способом ликвидации прихвата. Оно применяется в сочетании с расхаживанием колонны и установкой жидкостных ванн. Колебательные волны гидравлического канала передаются колонне труб. Вибрирование труб вызывает выделение свободной воды в зоне контакта трубы и фильтрационной корки, тем самым происходит снижение коэффициента трения и нарушение контакта труб со стенками скважины.

Гидровибрирование достигается отключением на время компенсаторов буровых насосов и оставлением в насосе в работе одного нагнетательного и одного всасывающего клапана.

3.7. Ликвидация прихватов обсадных колонн

При возникновении прихвата необходимо немедленно восстановить интенсивную циркуляцию бурового раствора с расхаживанием колонны. Расхаживание следует производить плавно, без резких посадок с усилиями натяжения на 50 - 100 кН больше собственного веса колонны. Разгрузка обсадных колонн не должна превышать: для колонны диаметром 0,146 - 0,219 м - 150 кН, для колонны диаметром 0,273 - 0,325 м - 200 кН. В случае, если эти первоочередные меры не приводят к освобождению труб в течение 1 - 2 часов, то необходимо рассмотреть другие способы ликвидации прихвата. Рассматривается возможность цементирования обсадной колонны в месте остановки в случае, если скважина полностью или частично выполнила целевое назначение, а также в случае возможности эксплуатации скважины с оборудованием меньшего размера по диаметру.