книги / Прихваты колонн при бурении скважин

ний Биби-Эйбат, Сурахаиы, Локбатан и Кара-Чухур с содержани­ ем органических кислот от 0,3 до 1% и высокоактивные нефти свиты ПК месторождений Балаханы, Сабунчи, Романы, Бинагады, Нефтяные Камни; горизонтов КС, НКП и ряда горизонтов верхне­ го отдела ПК месторождений Балаханы и Сабунчи, а также неф­ ти апшепонских отложений Нефтечалинского месторождения с со­ держанием органических кислот от 1 до 2,5%.

При прихвате труб или породоразрушающего инструмента в карбонатных породах или глинистых отложениях в качестве аген­ тов ванн используют соляную кислоту 8—14%-ной концентрации, смесь соляной кислоты, воды и нефти, а также смесь 15—20%-ной соляной и 40%-ной плавиковой кислот, причем соотношение ком­ понентов смеси подбирается опытным путем исходя из условий ак­ тивного действия смеси кислот на образцы пород. Для уменьшения вредного влияния кислот на трубы и буровое оборудование в кис­ лоты вводят ингибиторы коррозии (формалин, уникол и др.).

Время, в течение которого происходит освобождение труб при установке жидкостной ванны, зависит от ряда факторов, форми­ рующих условия возникновения прихвата, среди которых необхо­ димо отметить свойства буровых растворов и фильтрационных ко­ рой, характеристику среды (пористость и проницаемость породы, ее состав, температура), количество прокачиваемой жидкости, пе­ репад давления, компоновку бурильной колонны, искривление скважины, зазоры и др. Один из существенных факторов — дей­ ствие перепада давления.

Корреляционная связь между временем действия ванны t и пе­ репадом давления Ар, установленная с применением теории пар­ ной корреляции, для условий Кубани выражается прямой

/ = 0,51 Др — 0,21.

(99)

Коэффициент корреляции, равный 0,915, свидетельствует о тес­ ной взаимосвязи t и Ар.

На эффективность ванн существенно влияет время от возник­ новения прихвата до начала установки ванны, так как именно в этот период наиболее интенсивно формируется прихват. Согласно данным работы [37], при увеличении Т от 25 до 125 ч и более отно­ шение числа ликвидированных прихватов к их общему числу уменьшается с 52,4 до 25,0% (для площадей Азербайджана). Про­ филактические добавки нефти в буровой раствор повышают эффек­ тивность ликвидации прихватов установкой нефтяных ванн.

Важное техническое требование — обеспечение наиболее полно­ го вытеснения бурового раствора нефтью в зоне прихвата. С этой точки зрения буровые растворы должны быть маловязкими. Кроме того, вытеснение будет более полным при турбулентном режиме движения жидкости в затрубном пространстве, что обеспечивается высокими скоростями закачивания.

Выше показано, что в зоне прихвата нефть фильтруется в пласт, особенно в случае хорошей его проницаемости, большом перепаде давления и высокой температуре, при которой вязкость нефти

152

работ с помощью домкратов следующая. Освобождаемую колонну труб натягивают при помощи талевой системы с максимально возможным усилием. В этот момент верхний лафет с клиньями находится в крайнем нижнем положении при полностью опущен­ ных плунжерах домкрата. При включении насоса гидравлических

	Технические средства для ликвидации			прихватов
	Поверхностные		Погружные (забойные)
	средства		1	средства
	Гидравлические домкраты	\		Домкраты	|
			|
	Вибраторы	1		Вибраторы	]
			Ударно-вибрационные
				устройства.
	Устройства, включаемые в		Механические ударные
	конструкцию низа колонн			устройства
	Устройства для снижения		Гидромеханические удар-
	перепада давления		ные устройства
	Раз ъединительнь/е		Устройства для создания
	переводники		сложных кол ’баний колонн

Взрывные средства

Рис. 30. Классификация технических средств для ликвидации прихватов

цилиндров поднимают лафет, а установленные в нем клинья за­ хватывают прихваченную колонну и передают на нее дополнитель­ ное растягивающее усилие.

После того как лафет займет крайнее верхнее положение, дав­ ление в гидравлических цилиндрах снижают, клинья, установлен­ ные в нижнем лафете (или в роторе), захватывают колонну труб, усилие ее натяжения сохраняется. Верхний лафет под действием собственного веса и веса плунжеров опускается и занимает край­ нее нижнее положение. Затем цикл натяжения труб повторяют.

Гидравлический домкрат ДГ-40 применяют для извлечения из скважины труб диаметром до 219 мм. В его комплект входят два

гидравлических	цилиндра, два лафетных	кольца с клиньями и на­
сос с двигателем внутреннего сгорания		С помощью	гидравличе­
ского домкрата	ДГ-100 извлекают трубы диаметром		до 325 мм.

Домкратная установка состоит из собственного домкрата и при­ вода. Привод может быть 'механическим (от масляного насоса Н-400 с двигателем) или ручным. Гидравлические домкраты ГД-300 могут иметь как ручной привод (ГД-1-300), так и электри­ ческий (ГД-2-300).

Более распространенными, особенно в геологоразведочном бу­ рении, являются вибраторы направленного и ненаправленного действия с приводом от электродвигателей переменного тока, а также вибромолоты. Вибраторы возбуждают колебания за счет вращения неуравновешенных масс —эксцентриков. Широкого при-

I5t

где т| = 0,5-:-0.6 — общий к.п.д. домкрата; п — число цилиндров в домкрате; F — рабочая площадь поршней домкрата, см2; ра — давление, развиваемое плунжерным насосом, МПа.

За счет высокого давления, создаваемого в плунжерной груп­ пе домкрата, развивается значительное подъемное усилие.

Погружные домкраты, как правило, располагаются в обсажен­ ном участке ствола скважины для возможности жесткой и качест­ венной фиксации гидравлических якорей, применяемых вместе с

домкратами. Следует заметить,	что по мере удаления		от якоря
эффективность применения домкрата		снижается в связи с тем,
что его тяговое усилие в этом	случае	затрачивается в	основном

на удлинение труб, расположенных между якорем и домкратом.

В геологоразведочном бурении широко распространены забой­ ные вибраторы. Их обычно располагают непосредственно над при­ хваченной частью труб или на незначительном расстоянии от нее, что позволяет передавать возмущающие нагрузки, создаваемые ви­ братором, без значительных потерь. Для ликвидации прихватов на площадях Северо-Казахстанского геологического управления при­ меняется вибратор ЭВ-2. Эффект вибрации в нем создается при вра­ щении зубчатых элементов одной муфты по другой. Сила удара за­ висит от величины колонны и геометрии зубчатых элементов. По результатам использования вибратора ЭВ-2 был определен следу­ ющий режим его работы (при расположении вибратора на расстоя­ нии 10—300 м от верхней границы прихвата и применении 50-мм труб):

Частота вращения	ротора, об/мин . .	350	300
Натяжение штока	вибратора, кН . . ,	10	15

Применение вибратора облегченного типа позволяет в процессе ликвидации прихвата промыть скважину. Усовершенствованный вибратор облегченного типа с двусторонним действием позволяет наносить удары в верхнем и нижнем направлениях. Обычно в ка­ честве взаимодействующих элементов у вибраторов используется зубчатое зацепление. Но имеются конструкции вибраторов, где в качестве элементов, создающих вибрацию, используется шариковая опора. В одной из разновидностей таких вибраторов вибрация соз­ дается при перекатывании шариков по волнистой опорной поверх­ ности, в другой — при перекатывании шариков по шарикам.

Наряду с вибраторами механического принципа действия при­ меняются гидравлические вибраторы, например ВО-10, конструкции Свердловского горного и Донецкого политехнического институтов. Этот вибратор имеет систему специальных клапанов, в зависимости от порядка работы которых наносится удар то по верхней, то по нижней наковальне. Гидровибратор ВО-Ю предназначен для ликви­ дации прихватов в скважинах диаметром 142 мм и более. Следует заметить, что все перечисленные выше устройства применяются в основном при бурении неглубоких скважин. Для ликвидации при­ хватов в скважинах глубиной до 2000 м в районах Нижнего По­ волжья используется ясс-вибратор. Принцип его действия основан

158

ствие недостаточного веса колонны и невозможности получать уда­
ры достаточной силы.
Устройство УЛП-190-1 конструкции ВНИИКРнефти лишено от­
меченных недостатков. В конструкцию устройства заложен принцип
передачи вверх и вниз осевых динамических нагрузок прихваченной
части бурильной колонны, создаваемых растяжением или сжатием
части колонны, расположенной над зоной прихвата.
	Техническая характеристика УЛП-190-1
Диаметр корпуса, мм .........................................................................						178
Статистическая растягивающая		нагрузка,	к Н ............................			1500
Допустимая рабочая нагрузка,		к Н ......................................................				700
Диаметр промывочного канала, м м ...........................................						56
Габариты, мм:
длина при убранном внутрь корпуса			ш ток е.......................			1790
длина	при выдвинутом штоке..........................................					1970
Масса, к	г ...............................................................................................					400
Сила удара, создаваемая при работе			УЛГ1-190-1,		регулируется
с устья скважины проворачиванием колонны по часовой стрелке на
расчетный угол, который фиксируется стопорными					устройствами
ротора. Направление удара определяется в зависимости от природы
и характера прихвата. В случае заклинивания колонны при спуске
удары должны быть направлены вверх, при подъеме — вниз. Дина­
мические нагрузки, создаваемые устройством при ударе вверх, вос­
принимаются кулачками и штоком с помощью кольцевых проточек,
позволяющих выдерживать значительные				силы и	предохранять
сварные соединения кулачков от осевых нагрузок. Удары вниз про­
изводятся непосредственно корпусом по упору, выполненному на
нижнем замковом соединении штанги.
УЛП-190-1 применяется для ликвидации прихватов, происшед­
ших вследствие заклинивания долота или				элементов		бурильной
колонны при спусках, подъемах, в желобных выработках, суженных
участках ствола. Устройство выпускается серийно. Практика при­
менения доказала высокую его эффективность при ликвидации ава­
рий, в том числе и в сложных геолого-технических условиях.
В табл. 52 приведены данные по ликвидации некоторых прихва­
тов с применением УЛП-190-1. Анализ этих материалов показыва­
ет, что результативность работы снижается при установке устройст­
ва на значительном расстоянии от зоны прихвата. При анализе не­
удачных операций установлено следующее?
если при использовании УЛП-190-1			с ловильным инструментом
происходит его срыв в процессе нанесения удара, необходимо про­
вести дополнительные работы по соединению компоновки с УЛП-
190-1 с прихваченными трубами с помощью замковой резьбы;
недостаточная длина УБТ, спускаемых в компоновке с УЛП-190-1,
не позволяет передать прихваченным трубам ударную						нагрузку,
необходимую для их освобождения, особенно при нанесении ударов
по направлению вниз;
в скважинах с интенсивным кавернообразованием использовать
УЛП-190-1 для нанесения ударов, направленных вниз, неэффектив­
но