8.28 Осложнения в процессе бурения скважин, меры по их ликвидации

Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния буровой скважины.

К наиболее распространенным видам осложнений относятся осложнения, вызывающие нарушения целостности стенок сква­жины, поглощения бурового раствора, нефте-, газо- или водо-проявления. В связи с расширением географии работ по освоению нефтегазовых месторождений получили распространения ослож­нения, связанные с сероводородной агрессией и бурением сква­жин в условиях многолетнемерзлых пород.

Произведенные исследования и накопленный опыт бурения позволяют выделить основные виды нарушений целостности сте­нок скважины (рис. 6.1).

Основными мерами предуп­реждения и ликвидации обвалов (осыпей) являются:

бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой бу­ровым раствором, имеющим минимальную водоотдачу и макси­мально высокую плотность;

организация работ, обеспечивающая высокие скорости про­ходки;

выполнение следующих рекомендаций:

Рис. 6.1. Классификация нарушений

• бурить скважины по возможности меньшего диаметра;

• бурить от башмака (нижней части) предыдущей колонны до башмака последующей колонны долотами одного размера;

• поддерживать скорость восходящего потока в затрубном про­странстве не менее 1,5 м/с;

• подавать бурильную колонну на забой плавно, без рывков;

• избегать значительных колебаний плотности бурового раствора;

• перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, до­водя его плотность до необходимой, если в процессе бурения про­изошло ее снижение;

• не допускать длительного пребывания бурильной колонны бездвижения.

Набухание происходит в результате действия бурового ра­створа и его фильтрата при прохождении глин, уплотненных глин и аргиллитов, при значительном содержании минералов типа монт­мориллонита, которые и набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и при­хватам бурильного инструмента.

Для предупреждения и ликвидации набухания необходимо:

• бурить в зоне возможных сужений с промывкой утяжеленными буровыми растворами, в фильтре которых содержатся химические вещества, способствующие увеличению предельного напряжения сдвига, а также степени и давления набухания;

• организовывать работу, обеспечивающую высокие механичес­кие скорости проходки;после приготовления глинистого раствора заполнять им сква­жину и выждать определенное время, необходимое для протека­ния физико-химических процессов;выполнять меры предупреждения и ликвидации обвалов.

Ползучесть происходит в случае прохождения высокоплас­тичных пород (глин, глинистых сланцев, песчанистых глин, аргил­литов, ангидрита или соляных пород), склонных под действием воз­никающих напряжений деформироваться со временем. В результате недостаточного противодавления на пласт эти породы ползут, заполняя ствол скважины. При этом кровля и подошва пласта (го­ризонта) глины, глинистых сланцев или соляных пород сложены устойчивыми породами, не склонными к ползучести. Осложнение может происходить и вследствие того, что кровля и подошва пласта сложены породами, например соляными, склонными к ползучести. При этом выдавливание глины или аргиллита в скважину обуслов­лено деформацией кровли и подошвы пласта (горизонта). Явление ползучести особенно проявляется с ростом глубины бурения и уве­личения температуры пород. К характерным признакам ползучес­ти относятся затяжки, посадки бурильной колонны до забоя, при­хват и смятие бурильной или обсадной колонны.

Основными мерами предупреждения и ликвидации ползучести являются: разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести с промывкой утяжеленными буровыми растворами;организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки; использование при бурении вертикальных скважин такой ком­поновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к нулю;

Желобообразование может происходить при прохожде­нии любых пород, кроме очень крепких. Основные причины жело-бообразования — увеличение углов перегиба ствола скважины, массы единицы длины бурильной колонны и площади контакта бурильных труб с горной породой. Особенно часто желоба выраба­тываются при проводке искривленных и наклонно-направленных скважин. Характерными признаками образования в скважине желоба являются проработки, посадки, затяжки, прихваты, а также заклинивание бурильных и обсадных труб.

Основными мерами предупреждения и ликвидации желобооб-разования являются:использование при бурении вертикальных скважин такой ком­поновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к минимуму; недопущение различных азимутальных из­менений; стремление к максимальной проходке на долото; использование предохранительных резиновых колец; выполнение следующих рекомендаций:

• при прохождении уплотненных глин, аргиллитов, глинистых сланцев соблюдать меры предупреждения обвалов (осыпей);

• при бурении наклонно-направленных скважин для предуп­реждения заклинивания труб в желобах соблюдать отношения на­ружного диаметра спускаемых труб к диаметру желоба не менее 1,35... 1,40;

• колонну бурильных труб поднимать на пониженной скорос­ти, чтобы не допустить сильного заклинивания; при заклинивании колонну труб сбивать вниз; желоба ликви­дировать проработками ствола скважины в интервалах их располо­жения.

Основные причины поглощения бурового раствора. Поглощение бурового раствора объясняется превышением давления столба жид­кости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта раз­ность, тем интенсивнее поглощение) и характером объекта погло­щения. Среди суще­ствующих методов предупреждения и ликвидации осложнений в скважине при различной интенсивности поглощений или пол­ном прекращении циркуляции бурового раствора выделяются следу­ющие основные мероприятия:

• предупреждение осложнения путем снижения гидростатического и гидродинамического давлений на стенки скважины,

• изоляция поглощающего пласта от скважины закупоркой каналов поглощений специальными цементными ра­створами и пастами,

• бурение без выхода бурового раствора с по­следующим спуском обсадной колонны.

Газо-, нефте- и водопроявления. В разбуриваемых пластах могут находиться газ, вода и нефть. Газ через трещины и поры проника­ет в скважину. Если пластовое давление выше давления бурово­го раствора, заполняющего скважину, газ с огромной силой выб­расывает жидкость из скважины — возникает газовый, а иногда и нефтяной фонтан. Это явление нарушает нормальный процесс бурения, влечет за собой порчу оборудования, а иногда и пожар. Вода или нефть под очень большим пластовым давлением также может прорваться в скважину. В результате происходит выброс бу­рового раствора, а затем воды или нефти с образованием водяного или нефтяного фонтана.

К признакам начала газопроявлений относятся:

выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек бурового раствора, насыщенного газом; кипение в скважине при ограниченном поступлении из плас­тов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора;

слабый перелив раствора из скважины; повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых на­сосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему);появление газа по показаниям газокаротажной станции.

В этих случаях следует усилить промывку скважины, приоста­новить бурение или спускоподъемные операции до особого распоряжения и одновременно принять меры к дегазации раствора. Что- бы предотвратить выброс, гидростатическое давление столба жид­кости в скважине должно быть на 5...15% выше пластового, в зависимости от глубины скважины. Избыточное давление на пласт достигается применением утяжеленных глинистых растворов. При утяжелении глинистого раствора обращают внимание на вязкость, сохраняя ее по возможности минимальной. Однако нельзя ограни­чиваться только утяжелением глинистого раствора как мерой борь­бы с выбросами газа, нефти или интенсивным переливом воды, так как выброс может быть неожиданным или начаться довольно бурно в чрезвычайно короткий отрезок времени, а утяжеление растворов — операция длительная. Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо не­медленно закрыть скважину

При бурении в толще многолетнемерзлых пород возникают сле­дующие осложнения:

• интенсивное кавернообразование (К_к > 1,5) в интервалах за­легания ММП и низкотемпературных талых пород (НТП), осыпи и обвалы пород, приводящие к прихвату, слому бурильного ин­струмента; размыв, провалы фундамента под буровой установ­кой в результате протаивания мерзлых пород, прилегающих к по­верхности;

• протаивание, размыв ММП и НТП за направлением, кондук­тором, проникновение бурового раствора в затрубное простран­ство, в том числе соседних близкорасположенных скважин при бурении с поглощением бурового раствора с частичной или пол­ной потерей его циркуляции в стволе, грифонообразование;

• недопуск обсадных колонн до проектной глубины, неподъем цемента за направлением, кондуктором, разгерметизация резьбо­вых соединений, смятие обсадных колонн, насосно-компрессор-ных труб в случае обратного промерзания при длительных просто­ях, консервации скважин;

• примерзание спускаемых обсадных колонн к стенке скважины в интервале залегания ММП в зимний период;

• выбросы бурового раствора, воды, газа из-за наличия зажатых между мерзлых вод и пропластков гидратов.

Основным способом предотвращения осложнений при буре­нии в многолетнемерзлых породах является сохранение отрица­тельной температуры стенок скважины. Для этой цели применя­ют различные буровые среды: от охлажденного воздуха и буровых растворов до устойчивой пены. При использовании буровых ра­створов на водной основе приходится также решать проблему пре­дупреждения замерзания раствора при длительном прекращении промывки.