Прихваты бурильной колонны, предупреждение и ликвидация

Если обсадная колонна должна быть спущена до забоя, то следующим мероприятием по ее освобождению будет определение интервала прихвата и установка жидкостной ванны (нефтяной или кислотной).

Возможна также сплошная промывка колонны нефтью или кислотой. При прихвате колонны с потерей циркуляции бурового раствора, прежде всего, предпринимают попытки ее восстановить. С этой целью над стоп - кольцом простреливают 15 - 20 отверстий, через которые пытаются промыть ствол скважины. При неудаче с помощью прихватоопределителя или акустического цементомера определяет интервал прихвата, над верхней границей его простреливают 15 - 20 отверстий с той же целью восстановления циркуляции.

При отрицательном результате обсадную колонну цементируют в данном положении или извлекают свободную часть из скважины, обрезав трубы труборезкой. Дальнейший план включает или цементирование с забуриванием второго ствола, или подъем прихваченных труб по частям.

В случае посадки колонны в шлам, когда часть труб забивается шламом, необходимо колонну поднять над забоем и восстановить циркуляцию при малой подаче бурового раствора, Если трубы прихватило, то также вначале требуется восстановить циркуляцию с постепенным увеличением подачи раствора и расхаживанием колонны. При потере циркуляции делаются последовательные попытки ее восстановления. С этой целью перфорируют колонну над стоп - кольцом, пытаясь промыть низ колонны.

Дальнейший план освобождения колонны аналогиченвышеописанному.

3.8. Выбор способа ликвидации прихвата

Наибольшая эффективность при освобождении инструмента достигается в том случае, когда выбор способа ликвидации соответствует природе прихвата, т.е. его разновидности. В этом случае исполнители работ для конкретного случая выбирают наиболее эффективный способ и намечают последовательность применения и чередования различных способов.

В условиях, когда ситуация а скважине неопределенна, не всегда удается выбрать самый эффективный способ и рациональную последовательность других методов для применения в каждом конкретном случае. Сотрудниками ВНИИКРнефть разработан выбор способа ликвидации прихвата на основе теории статистических решений [6,10]. Но предложенный метод не получил широкого распространения, на практике оптимальный план ликвидации прихвата определяется по результатам коллективного анализа обстоятельств аварии опытными специалистами и накопленного опыта работ в данном районе.

Основные правила выбора способа, сформулированные Пустовойтенко И.П. выглядят следующим образом; первоначально должны быть применены способы, не требующие помощи буровой бригаде завозом дополнительных материалов и оборудования. Например, гидровибрирование буровыми насосами параллельно с расхаживанием и отбивкой колонны ротором, организация гидроимпульса, снижения давления в интервале прихвата понижением уровня в затрубном пространстве.

Вторым этапом плана работ будет реализация возможностей освобождения колонны без ее развинчивания над верхней границей прихвата, но с участием посторонних организаций (например, геофизиков) и доставкой дополнительных материалов (нефти, кислоты, ПАВ). Производится выбор из следующих способов: установка жидкостной ванны, встряхивание инструмента ТДШ, импульсно-волновой способ.

Третий этап плана предусматривает разъединение колонны над интервалом прихвата с последующим применением ударных механизмов или испытателей пластов, или погружного устройства для снижения гидравлического давления в зоне прихвата. Кроме того, могут быть использованы такие трудоемкие способы, как обуривание прихваченной колонны и извлечение ее по частям или установка цементного моста и забуривание с него нового ствола. Последний из перечисленных способов нашел широкое применение в практике буровых работ в Тюменской области.

В мировой практике в целях ликвидации прихватов в возможно короткие сроки и с минимальными затратами обычно используется зависимость М. Броуса:

      (4.5)

где: t - максимально возможное время освобождения инструмента, сутки;

R - суммарная стоимость элементов бурильной колонны, оставленных в скважине;

Сн - суммарная стоимость работ по установке цементного моста и бурения до глубины на момент прихвата;

Са- среднесуточные затраты на проведение работ по ликвидации привата.

 

 

4. Применение колебательного инструмента «Осциллятор» («Agitator») производства компании «National Oilwell Varco» как способа предупреждения возникновения прихватов.

4.1. Описание инструмента. Сфера применения.

Колебательный инструмент Agitator сообщает КНБК или бурильной колонне легкие колебательные движения, за счет чего существенно снижается трение. Это позволяет улучшить передачу нагрузкии уменьшить прихваты-проскальзывания при бурении в любом режиме, а особенно при ориентированном бурении с помощью управляемого забойного двигателя. Современные скважины имеют более извилистый профиль и часто бурятся с максимально возможным отходом забоя от вертикали. В этих условиях колебательный инструмент становится простым средством расширения эксплуатационных пределов традиционных компоновок с управляемыми забойными двигателями. Применение этого инструмента обеспечивает плавную передачу нагрузки и исключительно точный контроль положения рабочей поверхности бурового инструмента на забое при применении долот с резцами из поликристаллических алмазов (PDC), даже в сильно истощенных пластах после значительных изменений азимута. Обеспечивается возможность бурения более продолжительных интервалов. При этом нет необходимости расхаживания КНБК — для обеспечения требуемого положения рабочей поверхности бурового инструмента — что существенно повышает механическую скорость проходки.

Колебательный инструмент Agitator совместим со всеми системами измерения в процессе бурения (MWD) и является эффективным средством достижения объектов бурения с большим отходом забоя от вертикали. При этом увеличивается механическая скорость проходки, сокращается количество рейсов шарошечных долот и сводится к минимуму возможность дифференциального прихвата.

 

 

Совместимость с инструментами MWD/LWD

• Не вызывает повреждения инструментов MWD или искажения сигналов, передаваемых по гидро импульсному каналу.

• Сокращает поперечную и крутильную вибрацию.

• Может спускаться в скважину над или под компоновкой MWD.

• Не оказывает ударного воздействия на долото и трубныеэлементы.

Минимальное воздействие на долото

• Может использоваться с шарошечными долотами и долотами с фиксированными резцами.

• Не оказывает ударного воздействия, повреждающего зубья или подшипники.

• Увеличение срока службы долот типа PDC засчет контролируемой передачи нагрузки; нет необходимости разбуривания проблемных участков с расхаживанием бурильной колонны.

Повышение эффективности наклонно-направленного бурения

• Предотвращает накопление весовой нагрузки иобеспечивает превосходный контроль положениярабочей поверхности бурового инструмента.

• Обеспечивает бурение в режиме скольженияс повышенной механической скоростью проходкии более низкой нагрузкой на крюке.

• Обеспечивает передачу нагрузки с меньшимсжатием бурильной колонны.Колебательный инструмент позволяет достигатьобъектов бурения с большим отходом забоя отвертикали с помощью управляемых забойныхдвигателей и повышает эффективность работы такихдвигателей в менее сложных ситуациях.

ГТМ и работы на ГНКТ

Трение также является серьезной проблемой при проведении ГТМ в скважине. Колебательный инструмент Agitator использовался для спуска в скважину запоминающего измерительного оборудования, перфораторов и для ликвидации прихватов скользящих муфт НКТ на конце компоновок заканчивания в извилистых стволах. Это оборудование также доказало свою пользу при спуске хвостовиков и извлечении прихваченных компоновок.

4.2. Принцип работы

В системе Agitator применены три основных механизма (рис.4.2.1):

1. Силовая секция

2. Секция клапана и  подшипников

3. Секция возбуждения:

• работа с составной бурильной колонной = использование амортизатора;

• работа с колонной ГНКТ = функции амортизатора выполняют гибкие НКТ.

Рис.4.2.1.

Силовая секция приводит клапанную секцию, в которой создаются импульсы давления, которые, в свою очередь, активируют амортизатор или воздействуют на ГНКТ. Осевое перемещение амортизатора или ГНКТ служит для преодоления статического трения.

Основным компонентом колебательного инструмента является уникальная клапанная система. Она преобразует энергию, сообщаемую прокачиваемой жидкостью, в серию колебаний (импульсов) давления. Это достигается с помощью циклов сужения проходного сечения, создаваемых парой клапанных пластин. Клапан открывается изакрывается, и общее проходное сечение (TFA) колебательного инструмента циклически изменяется от максимального до минимального.

При минимальном TFA давление высокое, при максимальном TFA давление низкое.

Рис. 4.2.2. Относительное положение пластин клапана.

Частота этих импульсов давления прямо пропорциональна расходу. См. соотношения частота/расход для каждого типоразмера инструмента в его технических характеристиках. Размер пластин клапана конфигурируется на основании рабочих параметров, чтобы оптимизировать рабочие характеристики и обеспечивать постоянное соответствие перепада давления техническим условиям. Сам колебательный инструмент только создает импульсы давления. Для преобразования этой гидравлической энергии в полезное механическое усилие при работе с составной колонной труб, в КНБК или бурильной колонне над колебательным инструментом размещается амортизатор (рис. 5.2.3)

Рис. 4.2.3. Аморизатор

При работе с ГНКТ требуется только колебательный инструмент, поскольку гибкие НКТ расширяются и сокращаются под действием импульсов давления. Амортизатор содержит уплотненный шпиндель с осевым подпружиниванием При приложении к амортизатору внутреннего давления шпиндель выдвигается за счет воздействия давления на уплотнительную полость амортизатора («полость, открываемая прокачкой»). При уменьшении давления пружины возвращают шпиндель в исходное положение. При установке амортизатора непосредственно над колебательным инструментом, амортизатор раздвигается и задвигается под действием импульсов давления, создавая осевые колебания. Колебательную систему можно разместить в любом месте бурильной колонны для концентрации энергии в месте ее наиболее эффективного приложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

Прихваты бурильной колонны являются одними из самых распространенных аварий при бурении нефтяных и газовых скважин. Существуют самые разные разновидности прихватов: дифференциальные прихваты, прихваты бурильной колонны обвалившимися неустойчивыми породами, заклинивание низа колонны, прихваты бурильной колонны сальником, прихваты обсадных колонн и др.

Инженер по бурению должен знать различные виды прихватов, уметь их правильно идентифицировать. Существует целый ряд мер по предотвращению прихватов, которые необходимо применять на практике. Если прихват все же случился, нужно предпринять грамотные и своевременные меры по их ликвидации. В этой связи возникает вопрос о квалификации персонала, обучению его грамотным действиям по предупреждению и ликвидации прихватов. Только сообща, действуя умело и квалифицированно, можно избежать формирования прихватов, а в случае их возникновения, принять взвешенные и компетентные меры по их ликвидации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Андресон Б.А., Абдрахманов Р.Г., Шарипов А.У. и др. Экологически чистые смазочные добавки для приготовления буровых растворов. - М.: ВНИИОЭНГ, 1991. - 71 с.

2. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. Том 1. - М.: Недра, 1985. - 414 с.

3. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И. Технология промывки скважин. - М.: Недра, 1981. - 301 с.

4. Галинов А.И., Самотой А.К. Гидродинамические способы ликвидации прихватов бурильных колонн. - М.: внииоэнг, 1981. - 59 с.

5. Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ. - М.:ВНИИОЭНГ, 1979. - 26 с.

6. Инструкция по освобождению прихваченного бурильного инструмента торпедированием. - Л.: Недра, 1970. - 24 с.

7. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. - М.: Недра, 1988. - 279 с.

8. Самотой А.К. Анализ эффективности способов ликвидации прихватов. - М.: ВНИИОЭИГ, 1983. - 67 с.

9. Самотой А.К., Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. - М.: Недра, 1979. - 188 c.

10. Ясoв В.Г., Мыслюк М.А. Осложнения в бурении: Справочное пособие. - М.: Недра, 1991.-334 с.

11. Ясов В.Г., Аниськовцев А.В., Жуйков Е.П. и др. Применение жидкостных ванн при ликвидации прихватов бурильной колонны. - М.: ВНИИОЭНГ, 1989. - 40 с.

12. Руководство по колебательному инструменту Agitator™ //www.nov.com