Процесс проводки скважины подразделяется на ряд отдельных технологических операций
Процесс проводки скважины подразделяется на ряд отдельных технологических операций
ИА Neftegaz.RU. Процесс проводки подразделяется на ряд отдельных технологических операций, основными из которых являются:- процесс бурения ( механическое бурение),
- спуско-подъемные операции ( СПО),
- проработка и промывка ствола скважины.
Наиболее тяжелые из них связаны с прихватом бурильной или с заклиниванием породоразрушающего инструмента.
Эти осложнения могут привести к возникновению аварийных ситуаций в скважине, для ликвидации которых часто приходится прикладывать к бурильной колонне значительные по величине дополнительные осевые и крутящиеся нагрузки.
Рассмотрим процесс проводки скважины более подробно.
В процессе проводки скважины возможны различные осложнения.
Бывают случаи, когда дальнейшее углубление скважины без предварительного крепления ее стенок и разобщения пластов становится невозможным.
В процессе проводки скважины буровой раствор, закачиваемый через бурильную колонну, нагревается по мере приближения к забою, однако его температура остается ниже температуры окружающей среды.
Проходя через кольцевое пространство, раствор может продолжать нагреваться, принимая тепло от массива пород и отдавая часть полученного тепла нисходящему потоку.
Затем соотношение этих 2х потоков тепла меняет знак, и по достижении максимальной температуры восходящий поток начинает охлаждаться.
С подъемом, после того как температура восходящего раствора сравняется с температурой окружающих пород, он отдает тепло как раствору в бурильных трубах, так и окружающим породам.
В процессе проводки скважин при вскрытии и бурении глинистых отложений с целью их ингибирования и предотвращения диспергирования выбуренной породы возможно и целесообразно использование буровых растворов содержащих низкомолекулярпые водорастворимые неэлектролиты.
В процессе проводки скважин возникают различного рода аварийные ситуации, связанные как с осложнением ствола скважины, так и с отказами бурильного инструмента: долот, забойных двигателей, элементов бурильной колонны.
Как показывает анализ данных по аварийности в последние годы, количество аварий, связанных с отказом элементов бурильной колонны, составляет 19 - 22 % от общего числа аварий, а затраты времени на их ликвидацию - 20 - 30 % от общего баланса времени на ликвидацию аварий.
В процессе проводки скважины возможны осложнения ( обвалы, поглощения бурового раствора, нефте -, газо - и водопроявления, прихваты бурильного инструмента), которые зависят не только от характеристики геологического разреза скважины, но и от технологии бурения.
В процессе проводки скважины на А-образной вышке на приемном мосту и стеллажах выполняется большой объем погрузочно-разгрузочных работ.
К числу таких работ относятся:
- разгрузка бурового инструмента с транспортных средств,
- перемещение грузов по стеллажам,
- затаскивание труб и другого инструмента с мостков на рабочую площадку буровой,
- выбрасывание их из буровой на приемный мост,
- другие работы, механизация которых требует создания специальных устройств, приспособлений и механизмов.
В процессе проводки скважины целесообразно на меньших глубинах бурения изменять передаточное число лебедки с тем, чтобы лучше использовать возможности полуавтомата.
В процессе проводки скважин применяют компоновки бурильного инструмента, отдельные части которых имеют различные поперечные размеры.
Указанное обстоятельство в случае контакта инструмента со стенками скважин обусловливает характер изменения возникающих между ними сил трения.
В процессе проводки скважин при гидравлической постановки фильтрации, при наличии глинистой корки на проницаемых поверхностях вскрытых отложений фильтрат глинистого раствора непрерывно проникает в пласт.
Наличие фильтрации приводит к изменению давления в приствольной части.
В процессе проводки скважин при использовании в качестве промывочной - вязкопластичной жидкости возможны качественные изменения, обусловленные происходящими в ней физико-химическими процессами.
Эти процессы, в свою очередь, определяются качественными и количественными соотношениями компонентов дисперсной фазы и дисперсионной среды.
В процессе проводки скважины в случае прихватов бурильных колонн и осложнений при спуске обсадных колонн на ствол вертлюга могут действовать пиковые нагрузки, намного превосходящие вес колонны.
Эти нагрузки следует рассматривать как статические.
В процессе проводки скважины подъемная система выполняет различные операции:
- служит для проведения СПО с целью замены изношенного долота,
- спуска, подъема и удержания на весу бурильных колонн при отборе керна,
- ловильных или других работах в скважине,
- спуска обсадных труб.
В процессе проводки скважины возможны разного рода осложнения, в частности обвалы пород, поглощения промывочной жидкости, нефте -, газо - и водопроявления, прихваты бурильного инструмента, аварии, искривление скважин.
В процессе проводки скважин предусматривается и реализуется комплекс мер по предотвращению выбросов, открытого фонтанирования, грифонообразования, обвалов стенок скважин, поглощений промывочной жидкости и других осложнений:
- нефтяные, газовые и водоносные интервалы в скважинах изолируются друг от друга,
- обеспечивается герметичность колонн,
- крепление ствола скважины кондуктором, промежуточными эксплуатационными колоннами с высоким качеством их цементирования.
В процессе проводки скважин при вскрытии и бурении глинистых отложений с целью их ингибирования и предотвращения диспергирования выбуренной породы возможно и целесообразно использование буровых растворов содержащих низкомолекуляриые водорастворимые неэлектролиты.
В процессе проводки скважины наибольший интерес представляет боковое давление, так как его величиной определяется напряженное состояние стенок скважины, однако подсчитать боковое давление трудно.
В процессе проводки скважины спускоподъемный комплекс выполняет следующие функции:
- спуск и подъем ( СПО) бурильных колонн для смены изношенного долота, когда нагрузка на систему не превышает веса колонны в воздухе
- дополнительные технологические и аварийные работы, когда нагрузки на систему превышают вес бурильной колонны в воздухе.
В процессе проводки скважины необходимая мощность, частота вращения и крутящие моменты изменяются на всех исполнительных механизмах в широких пределах.
Потребляемая мощность и энергия зависят от:
- глубины и диаметра скважины,
- способа бурения,
- типа буровой установки,
- режима работы,
- климатических условий и др.
- уменьшения скорости механического бурения,
- увеличения гидравлического сопротивления прокачиванию жидкости,
- увеличения веса бурильной колонны,
- увеличения объема спускоподъемных операций.
В процессе проводки скважин на нефть и газ вскрываются высоконапорные коллекторы с пластовым давлением 80 - 90 МПа, насыщенные газом, нефтью, водой.
Сложные условия бурения и аномально высокие пластовые давления (АПД) вызывают необходимость выполнения определенных правил по монтажу противовыбросового оборудования, обеспечивающих надлежащую прочность и герметичность устья бурящихся скважин.
В процессе проводки скважины такой кондуктор из-за изменчивости гидродинамических условий, к примеру на море может находиться в 2 состояниях:
- в период непосредственно бурения;
- в период ожидания прекращения шторма.
2й период характерен для волнения свыше 3 баллов, ПБУ подвержена сильной качке, поэтому ее отводят на 15 - 20 м от кондуктора во избежание его поломки.
В обоих случаях нижний конец кондуктора защемлен в грунте морского дна.
В процессе проводки скважин нередко встречаются поглощающие пласты с различной интенсивностью поглощения, на борьбу с которыми затрачиваются значительные силы и средства.
Часто применяемые методы борьбы с поглощениями не приводят к желаемому результату.
Это объясняется тем, что на поглощающую способность пластов влияет большое число переменных факторов, которые носят случайный характер.
Известные гидродинамические методы исследования скважин довольно трудоемки, а иногда и не дают положительного результата, поэтому их целесообразно применять лишь в ограниченном числе скважин.
В процессе проводки скважин необходимо осуществлять меры для предотвращения открытого фонтанирования, грифо-нообразований, обвалов ствола скважины.
Следует изолировать друг от друга нефтяные, газовые и водоносные интервалы в скважинах, обеспечивать герметичность колонн и высокое качество их цементирования.
В процессе проводки скважин глинистые породы, склонные к обвалам, разрушаются обычно не сразу при их вскрытии, а через некоторое время.
Процесс осыпания кыновских аргиллитов носит периодический характер.
При этом продолжительность стадии осыпания и периодов стабилизации зависит от физико-химических свойств промывочной жидкости и скорости ее движения в затрубном пространстве.
Из этих данных, а также из данных о набухании кыповских глин очевидно, что период начального осыпания, как и период стабилизации, после которого идет осыпание 2й стадии, по продолжительности близок к периоду набухания этих глин.
В большинстве случаев обвалы происходят через длительный период после вскрытия глинистых пород с применением глинистого раствора и меньший - с применением воды в качестве промывочной жидкости.
В процессе проводки скважины с глубины 3103 до 3207 м было поглощено более 1200 м3 промывочной жидкости плотностью 1 26 - 1 28 г / см3, вязкостью 27 - 48 с, водоотдачей 8 - 12 см3 / 30 мин.
По данным геофизических материалов, интервал 3056 6- 3225 м представлен известняками, часто доломитизированными или с пропластками доломита и ангидрита.
Пласт в интервале 3056 - 3070 6 м представлен более пористым известняком, но неоднородным; интервал 3070 6 - 3098 6 м - более кавернозным известняком; интервал 3098 6 - 3141 м представлен известняками различной кавернозности с пропластками ангидритов, доломитов.
Но гамма-каротаже этот интервал отмечается как пористый.
Коллекторские свойства пород данной площади, слагающих поглощающие горизонты, обусловлены наличием каверн и трещин и в меньшей степени - пористых и стилометизированных разностей пород.
Основной тип каверн - трещинокавернозный, при этом каверны и трещины распределены по породе неравномерно.
Поглощающие горизонты представлены чередованием плотных и проницаемых разностей известняков.
В процессе проводки скважины глубиной свыше 3 тыс метров срабатывалось 230 - 270 долет, производилось около 20 тыс свинчиваний и подъемов свечей ( парных бурильных труб), на что затрачивалось до 30 % общего баланса времени на бурение скважин.
Бурильная колонна в процессе проводки скважины обеспечивает подвод энергии к долоту, подачу промывочной жидкости к забою скважины, осевое давление на долото частью своего веса, воспринимает реактивный момент забойного двигателя.
В Азербайджане в процессе проводки скважин на площадях с осложненными условиями при применении промывочных жидкостей большого удельного веса с высокими структурно-механическими свойствами наблюдаются случаи поглощения, которые в ряде случаев объясняются гидравлическим разрывом пластов.
При возникновении поглощения в процессе проводки скважин в зависимости от его интенсивности осуществляют в основном: переход на промывку специальными буровыми растворами; изоляцию зон поглощения твердеющими смесями, намыв инертных наполнителей и комбинации этих мер.
Основными видами осложнений в процессе проводки скважин являются поглощения бурового раствора, обвалы стенок скважин, нефтегазопроявления.
В отложениях палеоцена отмечены случаи прихватов и затяжек бурового инструмента.
Учитывая, что в процессе проводки скважин в различных геологических разрезах на промывочную жидкость действуют разнообразные факторы, в каждом конкретном случае перед известкованием рецептура должна быть уточнена непосредственно на буровой путем постановки опытов с пробами циркулирующего раствора.
Существуют системы, которые позволяют вести непрерывный контроль и регистрацию основных технологических режимных параметров и путем выбора наиболее оптимальных режимов бурения управлять проводкой нефтяных и газовых скважин.
Решение ряда технологических задач в процессе проводки скважины связано с точным определением местоположения бурильной колонны в скважине, а следовательно, с расчетом величины ее упругого удлинения.
Для создания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент и забойный двигатель в нижней части бурильной колонны, скомпонованной ЛБТ, помещают стальные бурильные трубы, весовые и упругие характеристики которых значительно отличаются от ЛБТ.
Бурильная колонна может быть скомпонована секциями бурильных труб из различных материалов с различными весовыми и геометрическими параметрами.
В стволе скважины на бурильную колонну действует температурный перепад.
С ростом температуры снижается модуль продольной упругости и увеличивается коэффициент термического расширения материала труб.
Определение упругого удлинения таких комбинированных бурильных колонн требует полного учета действия описанных выше факторов.
График работы и нагрева тормоза при спуске колонны.
При спуске бурильной колонны в процессе проводки скважин выделяется значительное количество энергии, которая должна поглощаться тормозной системой буровой лебедки.
При торможении эта энергия превращается в теплоту, которая вызывает сильный нагрев тормозных колодок и шкивов и приводит к их быстрому изнашиванию.
Одновременно с повышением температуры тормозных шкивов и колодок уменьшается коэффициент трения, что заставляет бурильщика увеличивать усилие на тормозном рычаге и тем самым повышать нагрузку на колодки - что ускоряет их износ.
В первой фазе - в процессе проводки скважины - радиальные давления на ее стенках определяются давлением столба бурового раствора.
Спущенная в скважину колонна испытывает одинаковые наружное и внутреннее давления, также определяемые столбом бурового раствора.
В процессе цементирования происходит перераспределение давлений, причем к концу его для зацементированной зоны наружное давление определяется составным столбом цементного и бурового растворов, а внутреннее - давлением столба бурового раствора, сложенным с давлением у устья.
Твердение цементного раствора практически происходит без объемных изменений, поэтому к концу следующей фазы ( твердение цемента) распределение наружных и внутренних давлений остается таким же, каким оно было к концу цементирования, с той лишь разницей, что в зацементированной зоне наружное давление осуществляется не жидким столбом цементного раствора, а затвердевшей цементной оболочкой.
Поэтому критерием при разработке оптимизированного проекта процесса проводки скважины на этапе сборки и спуска обсадной колонны является частный критерий, который заключается в научно обоснованном выборе элементов оснастки, технологии и режимов спуска.
Эти элементы обеспечивают доставку обсадной колонны в заданный интервал ствола скважины без осложнений, удовлетворительную подготовку обсадной колонны и затрубного пространства к цементированию при выполнении технико-технологических требований и инструктивных указаний по продолжительности проведения отдельных операций.
Полная электрификация основных и вспомогательных операций процесса проводки скважин на базе мощных регулируемых цифровых электроприводов создает предпосылки для применения а буровых установках компьютеров.
Цементирование эксплуатационной колонны является одним из важнейших завершающих процессов проводки скважин.
Для цементирования необходимо:
- определить высоту подъема цементного раствора за колонной;
- выбрать способ цементирования;
- выбрать тампонирующий материал;
- рассчитать количество цементносмесительных, цементировочных и других машин;
- четко организовать проведение цементирования.
Каким способом проверяется исправность противозатаскивателя в процессе проводки скважины.
Поведение сжатого участка бурильных труб в процессе проводки скважин определяется закономерностями снижения реактивного момента забойного двигателя по длине бурильной колонны.
Нагрузки, действующие на вышку в процессе проводки скважины.
2 типичные аварийные ситуации, свойственные процессу проводки скважины:
- связана с прихватом бурильной колонны или заклиниванием породоразрушающего инструмента в процессе механического бурения или проработки ствола скважины;
- аварийные работы, проводящиеся с целью ликвидации прихвата или заклинивания.
На рабочей площадке основания вблизи ротора в процессе проводки скважин многие работы выполняют с помощью вспомогательной и тартальной лебедок, тросы от которых перекидывают через вспомогательные блоки, укрепленные на крон-блоке.
В связи с тем, что в процессе проводки скважин применяют неодинаковые по качеству растворы с различной поверхностной активностью, то и возможные изменения качества поверхности частиц будут обусловлены свойствами применяющихся растворов.
