XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

канд. техн. наук, Марцинків О. Б., Хівренко Є. В. ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЛІКВІДАЦІЇ ПРИХВАТІВ КОМПЛЕКСНИМИ МЕТОДАМИ

кандидат технічних наук Марцинків Олег Богданович,

Хівренко Євгеній Володимирович

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЛІКВІДАЦІЇ ПРИХВАТІВ КОМПЛЕКСНИМИ МЕТОДАМИ

Буріння нафтових і газових свердловин відзначається великою собівартістю робіт, в якій найбільша питома вага належить матеріальним витратам.

На собівартість бурових робіт суттєво впливає так званий ризик їх проведення, пов'язаний з можливістю виникнення різних ускладнень і аварій. Слід відзначити, що питома вага додаткових витрат за рахунок ризику, в середньому на одну свердловину, обумовлена не стільки великими аваріями, а такими ускладненнями, як прихвати колони бурильних труб.

Прихвати колони труб належать до поширених і важких ускладнень у бурінні, причиною яких є виникнення сили, яка утримує колону труб [1].

За характеристикою утримуючої сили і обставин, які передують виникненню, прихвати поділяють на три групи:

- прихват під дією перепаду тиску;

- заклинювання бурильної колони, в тому числі при спуско-підіймальних операціях, обертанні, при проробленні або бурінні, в жолобних виробках тощо;

- прихват внаслідок звуження поперечного перерізу ствола свердловини (при обвалюванні порід, сальникоутворюванні, осіданні обважнювача, шламу, течії порід).

Диференціальні прихвати належать до інтервалів проникних (пористих або дрібнотріщинуватих) пластів і виникають при залишенні колони труб без руху на деякий, навіть незначний час, протягом якого труба перебуває в контакті із стінкою свердловини.

Прихват в жолобній виробці виникає при підйомі інструменту і характеризується миттєвою затяжкою.

Прихвати через заклинювання у звуженій частині ствола виникають при спуску інструменту. Вони приурочені до інтервалів міцних, абразивних порід, пробурених при значному спрацюванні долота по діаметру, а також у зонах локального викривлення ствола свердловини.

Прихвати внаслідок заклинювання сторонніми предметами можливі по цілому стволу свердловини. Передумовою прихватів є падіння в свердловину або випадання із стінки раніше залишених у свердловині аварійних предметів.

Прихвати через осипання, обвалювання і повзучості пластичних порід виникають перш за все при розкритті відповідних відкладів. У процесі буріння, оскільки обвал проходить миттєво, виникає підвищений тиск на стояку, збільшується момент на роторі, виникають труднощі при спуску долота без проробок та інтенсивних промивок.

Прихвати через сальникоутворення виникають, в основному, при розбурюванні глинистих відкладів або гранулярних високопроникних пластів, при формуванні товстої глинистої кірки.

Прихвати внаслідок осідання твердої фази (глини, обважнювача) і шламу відбуваються при порушеннях технології буріння і провокуються простоями в бурінні при незадовільних структурно-механічних властивостях промивальної рідини, які не забезпечують її седиментаційної стійкості.

Існуючі способи ліквідації прихватів ґрунтуються на застосуванні різних впливів на зону прихвату з метою усунення чи зменшення утримуючої сили до величини, достатньої для підйому колони труб зі свердловини. З огляду на різну природу утримуючої колону труб сили, для ліквідації прихватів запропоновано використовувати такі способи [2]:

Фізико-хімічні - пов'язані із закачуванням у зону прихвату порцій спеціальних рідин (ванн), що за рахунок фізико-хімічного впливу (хімічне розчинення, розрідження, зменшення сил тертя та ін.) на зону контакту "колона труб - стінка свердловини" зменшують утримуючу силу.

Гідравлічні - ґрунтуються на зміні гідравлічного тиску і створення імпульсів тиску в зоні прихвату.

Механічні - зв'язані з механічним впливом на зону прихвату шляхом створення динамічних ударних і вібраційних навантажень (у тому числі і за рахунок вибуху).

Комбіновані - ґрунтуються на використанні різних поєднань фізико-хімічних, гідравлічних і механічних способів впливу на зону прихвату.

Існуючі способи ліквідації прихватів, згідно [3], доцільно класифікувати на наступні чотири групи:

- встановлення рідинних ванн;

- механічний, гідромеханічний і інший види імпульсних впливів;

- оббурювання прихоплених труб;

- встановлення цементного моста і забурювання нового ствола.

Оскільки ліквідація кожної категорії прихвату має свої особливості, то способи ліквідації прихватів розробляють стосовно до конкретної категорії чи навіть до конкретного різновиду прихвату. У практиці буріння нафтових і газових свердловин розроблені загальні принципи методологічного підходу до вибору способів ліквідації прихватів.

Першочергові дії при ліквідації всіх категорій прихватів зводяться до викручування колони труб ротором, а потім розходжування з допустимими навантаженнями.

Ці дії чергують до застосування інших способів. Після безуспішності першочергових і легкоздійсненних робіт вибирають способи ліквідації прихвату, виходячи з характерних рис кожної категорії.

Фізико-хімічні способи ліквідації прихватів мають на меті змінити за допомогою ванн у потрібному напрямі властивості глинистої кірки і сальника, зменшити тертя і тиск.

Слід зазначити, що такі способи ліквідації прихватів, як застосування ударних механізмів, гідроімпульсний і імпульсно-хвильовий, забезпечують досягнення відразу декількох результатів впливу на зону прихвату. Так застосування ударних механізмів, крім чисто механічного руйнування зони прихвату, знижує також коефіцієнт тертя в зоні контакту.

Імпульсно-хвильовий спосіб забезпечує динамічний вплив на схоплений інструмент, одночасно знижуючи коефіцієнт тертя й адгезійну складову за рахунок поступового руйнування зв'язків між частинками породи чи кірки і прихоплених труб. Тому ці способи можна застосовувати при ліквідації прихватів, викликаних як прилипаннями, так і заклинюваннями.

Нарешті, такі способи, як оббурювання і підйом прихопленого інструмента частинами, потребують великих витрат часу і матеріальних засобів. У багатьох випадках дешевше і швидше перебурити прихоплений інтервал, тому буровому підприємству необхідно оцінювати економічну доцільність виконання конкретних робіт. Імовірність виникнення додаткових ускладнень, що збільшують аварію, при використанні даних способів значно вище. Можливі випадки прихвату оббурочних компоновок. Якщо бурильну колону вилучають по частинах, за допомогою розгвинчування „лівим" інструментом, то нерідко роз'єднання відбувається далеко від наміченого місця, там, де утруднене наступне з'єднання з прихопленою колоною, чи одночасно в двох-трьох місцях.

Аналіз умов виникнення прихватів в Полтавському ВБР показує, що більшість прихватів виникають внаслідок осипання стінок свердловини та від дії перепаду тиску.

Так в свердловині № 311 Яблунівського НГКР на глибині 4584 м стався прихват бурильної колони внаслідок раптового осипання гірської породи. Робота ясом та встановлення нафтової ванни результату не дали.

В свердловині № 26 Відрадненського ГКР на глибині 5181 м стався прихват внаслідок перепаду тиску. Встановлення нафтової ванни і робота ударними механізмами позитивного результату не дали.

В свердловині № 98 Тимофіївської площі на глибині 2400 м під час нарощування бурильної колони допущено втрату рухомості КНБК внаслідок перепаду тиску через перевищення густини промивальної рідини.

Встановлення нафтової ванни, робота ударним механізмом, повторне встановлення нафтової ванни позитивних результатів не дали.

Аналізуючи послідовність виконання операцій видно, що роботи з ліквідації прихватів в більшості випадків розпочинали із встановлення рідинних ванн (причому по декілька разів), після чого приступали до роз'єднання колони над місцем прихвату для спуску ударного механізму. Такий підхід не завжди давав бажаного результату, оскільки втрачається час. Тому нами рекомендується застосовувати комплексний спосіб ліквідації прихватів.   

Суть комплексних методів полягає в тому, що одночасно застосовують встановлення нафтових ванн і ударних механізмів. Тобто вплив ванни на зону прихвату і виникнення імпульсів в результаті роботи ударних механізмів дає можливість зруйнувати зону прихвату і звільнити весь або частину прихопленого інструменту.

Застосування комплексних методів зумовлено складністю та невизначеністю природи формування утримуючої сили, різним ступенем впливу окремих дій на величину утримуючої сили і можливістю прояву синергетичних ефектів. Досвід застосування комплексних способів дії на зону прихвату в БУ «Укрбургаз» свідчить про їх більшу ефективність порівняно з традиційними способами ліквідації прихватів.

Одним із ефективних способів є спосіб, який дає можливість встановлювати ванну під певним підвищеним тиском зі створенням імпульсно-хвильових механічних і гідравлічних дій.

Спосіб здійснюють таким чином. У свердловину на бурильних трубах спускають пакер і механічний ударний пристрій і з'єднують з прихопленою частиною інструменту. Потім у зону прихвату закачують рідинну ванну і розвантаженням на пакер герметизують кільцевий простір з одночасним зарядженням ударного механізму.

Далі з допомогою насосів створюють підвищений технологічно допустимий тиск у підпакерній зоні, що покращує умови проникнення ванни. Після витримки ванни під тиском виконують натяг бурильної колони і створюють удар, одночасно з яким здійснюється зняття пакера і зниження тиску у підпакерній зоні, внаслідок чого на зону прихвату діють додатково гідродинамічна хвиля розрядки. При необхідності виконують повторну операцію до звільнення бурильного інструмента.

Отже, запропонована комплексна технологія ліквідації прихватів дозволяє порівняно швидко інтенсифікувати проникнення рідинної ванни у зону контакту і сприяє її розмиванню при циклічних переміщеннях ванни.

Література:

1. Мислюк М.А., Рибчич І. Й., Яремійчук Р.С. Буріння свердловин: Довідник у 5 т. Т.5.: Ускладнення. Аварії. Екологія. - К.: Інтерпрес ЛТД, 2004. - 376 с.

2. Ясов В.Г. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие. - ИФДТУНГ, 1999. - 191 с.

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

 


Один комментарий к “канд. техн. наук, Марцинків О. Б., Хівренко Є. В. ВДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЛІКВІДАЦІЇ ПРИХВАТІВ КОМПЛЕКСНИМИ МЕТОДАМИ”

  1. Наливайко О.І.:

    Автори знають проблему і її актуальність.
    Класичного тлумачення щодо вирішення проблеми виникнення прихватів на теперішній час не існує. Успіхів.


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>