4.2. Механический прихват
Механический прихват относится к граничной категории, которая включает в себя все типы прихватов, не относящихся к дифференциальному. Он может быть обусловлен следующими условиями бурения:
• Недостаточная очистка ствола.
• Причины, связанные со свойствами формаций.
1. Химически активные формации
2. Механическая стабильность
3. Формации с повышенным давлением
4. Крутое падение со склонностью к осыпанию или вспучиванию.
5. Рыхлые формации
6. Подвижные формации
• Некалиброванный ствол
• Образование желобов в стенках скважины
4.2.1. Недостаточная очистка ствола скважины
Если осколки породы не будут удаляться достаточно эффективно, то они будут оседать вокруг колонны, обычно в области КНБК, заваливая трубы и зажимая колонну до возникновения прихвата. Проблема усугубляется наличием утолщенных участков ствола, где затрубные скорости уменьшены. Осколки накапливаются и оседают в скважине.
Осколки соскребаются стабилизаторами и долотом при движении КНБК вверх. Они накапливаются на поверхностях стабилизаторов и долота как видно из рисунка ниже. Затяжка будет увеличиваться до тех пор, пока количество осколков не окажется достаточным для возникновения прихвата КНБК.
Скважины с высоким углом бурения являются более трудными для очистки, чем вертикальные из-за выпадения твердых частиц на нижнюю стенку ствола. В вертикальных скважинах, при условии высокой скорости циркуляции, очистка ствола не вызывает проблем. В наклонных скважинах с углом более 30 град., осколкам породы, чтобы упасть на нижнюю стенку забоя, нужно пройти короткую дистанцию. Образуется подстилка из осколков, которую не так - то легко удалить. Во время подъема колонны, эти осколки соскребаются верхними поверхностями стабилизаторов и долота, где, накапливаясь, могут образовать пробку и заклинить колонну. На диаграмме внизу показаны различные скорости в затрубном пространстве, необходимые для очистки стволов с увеличивающимся наклоном. Реальные скорости в затрубном пространстве, необходимые для очистки, зависят от свойств бурового раствора и размеров частиц.
В скважинах с наклоном стволов в пределах 50-60 град, подушка из осколков стремится сползти вниз при остановке прокачки, и это приводит к серьезным проблемам с их очисткой.
При углах наклона больше 60 град., подушка из осколков остается неподвижной при остановке насосов.
Крутящий момент и давление прокачки часто возрастают одновременно из-за недостаточной очистки забоя. При прокачке жидкости в течение длительного времени осколки поднимаются выше КНБК и при возобновлении бурения давление и крутящий момент нормализуются. Если каждый раз момент и давление изменяются таким образом, то это прямо указывает на недостаточную очистку скважины.
Рис. 7.16 Осколки породы вокруг КНБК увеличивают затяжку.
Рис. 7.17 Картина потока частиц в наклонных скважинах (из ВР исследований)
Причины для беспокойства
• Недостаточное количество осколков на виброситах. Может пройти долгое время, в течение которого на виброситах будет мало осколков бурения до наступления "обвального " роста затяжки и крутящего момента.
• Чрезмерная затяжка при выполнении соединений и спускоподъемных операциях.
• Уменьшение затяжки при прокачивании.
• Беспорядочно меняющийся и возрастающий момент при бурении.
• Увеличение давления на выходе насосов и пиков флуктуации давления, поскольку ствол оказывается моментально перекрытым.
• Давление оказывается на много выше, чем предсказывается гидравлической программой, (при условии, что результаты вычислений программы ранее были сравнимыми с действительными параметрами скважины).
• Стабилизаторы и долото завалены осколками породы.
• Уменьшение отношения вес/момент в конце бурения и некоторая нормализация отношения вес/момент после наворота следующей трубы.
• Высокая скорость проходки / большой диаметр ствола.
• Большой размер затрубного пространства в сочетании с низкой скоростью потока.
• Наличие размыва в открытой скважине (действительная задержка больше вычисленной).