1. Ускладнення, що виникають при бурінні В процесі проводки свердловини можливі різного роду ускладнення,...

Ускладнення, що виникають при бурінні

В процесі проводки свердловини можливі різного роду ускладнення, зокрема обвали порід, поглинання промивної рідини, нафто-, газо- і водопроявів, прихвати бурильного інструменту, аварії, викривлення свердловин.

Обвали порід виникають внаслідок їх нестійкості (тріщинуватості, схильності розбухати під впливом води). Характерними ознаками обвалів є:

1. значне підвищення тиску на викиді бурових насосів;
2. різке підвищення в'язкості промивної рідини;
3. винос нею великої кількості уламків обвалених порід і т. п.

Поглинання промивної рідини - явище, при якому рідина, що закачується в свердловину, частково або повністю поглинається шаром. Зазвичай це відбувається при проходженні шарів з великою пористістю і проникністю, коли пластовий тиск виявляється менше тиску стовпа промивальної рідини в свердловині.

Інтенсивність поглинання може бути від слабкої до катастрофічної, коли вихід рідини на поверхню повністю припиняється.

Для попередження поглинання застосовують такі методи:

1. промивка полегшеними рідинами;
2. ліквідація поглинання закупоркою каналів, що поглинають рідину (за рахунок добавок в неї інертних наповнювачів - азбесту, слюди, рисового лушпиння, меленого торфу, тирси, целофану; заливки бистросхвативающіхся сумішей і т. д.);
3. підвищення структурно-механічних властивостей промивної рідини (добавкою рідкого скла, кухонної солі, вапна і т. п.).

Газо-, нафто- і водопроявів мають місце при проведенні свердловин через пласти з відносно високим тиском, що перевищує тиск промивної рідини. Під дією напору води відбувається її перелив або фонтанування, а під дією напору нафти або газу - безперервне фонтанування або періодичні викиди.

До заходів, що дозволяє уникнути газо-, нафто- і водопроявів, відносяться:

1. правильний вибір щільності промивної рідини;
2. запобігання зниження її рівня при підйомі колони бурильних труб і при поглинанні рідини.

Прихоплювачі бурильного інструменту виникають з наступних причин:

1. освіту на стінках свердловини товстої і липкою кірки, до якої прилипає бурильний інструмент, що знаходиться без руху;
2. заклинювання бурильного інструменту в звужених частинах стовбура або при різких викривленнях свердловини, при обвалах нестійких порід, при осадженні разбуренной породи в разі припинення циркуляції.

Ліквідація прихватів - складна і трудомістка операція. Тому необхідно вживати всіх можливих заходів, щоб їх уникнути.

Аварії, що виникають при бурінні, можна розділити на чотири групи:

1. аварії з долотами (відкручування долота при спуску інструмента внаслідок недостатнього його закріплення, злам долота в результаті перевантаження і т. д.);
2. аварії з бурильними трубами і замками (злам труби по тілу; зрив різьби труб, замків і перевідників і т. д.);
3. аварії з забійними двигунами (відкручування; злам валу або корпусу і т. д.);
4. аварії з обсадними колонами (їх зминання; руйнування різьбових з'єднань; падіння окремих секцій труб в свердловину і т.д.).

Для ліквідації аварій застосовують спеціальні ловильні інструменти ( Мал. 4.25 ): Шліпс, дзвін, мітчик, магнітний фрезер, павук і інші. Однак найкраще запобігати аваріям, строго дотримуючись правил експлуатації обладнання, своєчасно здійснюючи його дефектоскопію, профілактику і заміну.

Мал.4.25.

Ловильні інструменти: а - шліпс; б - дзвін; в - мітчик; г - магнітний фрезер; д - павук

При бурінні вертикальних свердловин обертальним способом часто зустрічається мимовільне викривлення свердловин, т. Е. Відхилення їх стовбура від вертикального. Викривлення вертикальних свердловин тягне за собою ряд проблем: порушення запланованої сітки розробки нафтових і газових родовищ, підвищений знос бурильних труб, погіршення якості ізоляційних робіт, неможливість використання штангових насосів при експлуатації свердловин і т. Д.

Причинами викривлення свердловин є геологічні, технічні і технологічні чинники. До геологічним факторам відносяться: наявність в розрізі свердловин крутопадающих пластів; часта зміна порід різної твердості; наявність в породах, через які проходить свердловина, тріщин і каверн.

Технічними чинниками, що сприяють викривлення свердловин, є: розбіжність осі бурової вишки з центром ротора і віссю свердловини; похиле положення столу ротора; застосування викривлених бурильних труб і т. д.

До технологічних факторів, що зумовлюють викривлення свердловин, відносяться: створення надмірно високих осьових навантажень на долото; невідповідність типу долота, кількості і якості промивної рідини характеру прохідних порід.

У відповідності з перерахованими факторами вживаються заходи щодо запобігання викривлення свердловин. У складних геологічних умовах застосовується особлива компоновка низу бурильної колони, що включає калібратори і центратори. Крім того, необхідно:

• монтаж обладнання проводити відповідно до технічних умов;
• тип долота вибирати відповідно до типу порід;
• знижувати навантаження на долото і т. д.

Свердловини, для яких проектом передбачається певне відхилення забою від вертикалі, а стовбур проводиться по заздалегідь заданій траєкторії, називаються похило спрямованими.

Похилі свердловини бурять, коли продуктивні пласти залягають під акваторіями морів, озер, річок, під територіями населених пунктів, промислових об'єктів, в заболоченій місцевості, а також для здешевлення будівництва бурових споруд.

Розроблені в даний час види профілів для похило спрямованих свердловин поділяються на дві групи: профілі звичайного типу (що представляють собою криву лінію, що лежить у вертикальній площині) і профілі просторового типу (у вигляді просторових кривих).

Типи профілів похило спрямованих свердловин звичайного типу наведені на Мал. 4.26 .

Мал.4.26.

Типи профілів похило-спрямованої свердловини: 1 - вертикальний ділянку; 2 - ділянка набору кута нахилу стовбура; 3 - прямолінійний похила ділянка; 4 - ділянка зниження кута нахилу стовбура

Як видно з рис. 4.26, всі типи профілів на початку мають вертикальну ділянку. Його глибина повинна бути не менше 40 50 м. Закінчення вертикального ділянки приурочують до стійким породам, де можна за один рейс набрати зенітний кут 5 6 .

Для відхилення свердловини від вертикалі застосовують спеціальні відхиляють пристосування: криву бурильну трубу, кривої переводник, ексцентричний ніпель і отклонітеля різних типів.

В останні роки все більшого поширення набувають вертикальні і похилі свердловини, які мають горизонтальні закінчення великої протяжності. Це робиться для того, щоб збільшити площу поверхні, через яку в свердловину надходить нафта і відповідно збільшити дебіт. Одночасно стало можливим отримувати в промислових масштабах нафту, що вважалася раніше неізвлекаемой внаслідок малої потужності і низькою проникності продуктивного пласта. Крім того горизонтальне закінчення свердловин розташовують в пласті вище підошовної води, що дозволяє продовжити період безводному експлуатації.

Буріння свердловин на морі

Конструкції бурових установок, що споруджуються на морських територіях, залежать від їх глибини. Варіанти їх спорудження показані на Мал. 4.27 .

Мал.4.27.

Види бурових свердловин

Одне з рішень - на мілководді забивають палі, на яких встановлюють платформу, а на ній розміщують бурову вишку і необхідне обладнання.

Інший спосіб - "продовжити" берег, засипавши мілководді грунтом.

При бурінні нафтових і газових свердловин в глибоководних районах морів і океанів використовувати стаціонарні платформи технічно складно і економічно невигідно. Для цього випадку створені плавучі бурові установки, здатні самостійно або за допомогою буксирів міняти райони буріння.

Розрізняють самопіднімальні бурові платформи, напівзаглибні бурові платформи і бурові платформи гравітаційного типу.

Самопідйомна бурова платформа являє собою плавучий понтон з вирізом, над яким розташована бурова вишка. Понтон має трьох-, чотирьох- або багатокутну форму. На ній розміщуються бурове і допоміжне обладнання, багатоповерхова рубка з каютами для екіпажу і робітників, електростанція і склади. По кутах платформи встановлені багатометрові колони-опори.

У точці буріння за допомогою гідравлічних домкратів колони опускаються, досягають дна, спираються на грунт і заглиблюються в нього, а платформа піднімається над поверхнею води. Після закінчення буріння в одному місці платформу переводять в інше.

Надійність установки самопідйомних бурових платформ залежить від міцності грунту, що утворює дно в місці буріння.

Напівзаглибні бурові платформи застосовують при глибинах 300 600 м, де непридатні самопіднімальні платформи. Вони не спираються на морське дно, а плавають над місцем буріння на величезних понтонах. Від переміщень такі платформи утримуються якорями масою 15 т і більше. Сталеві канати пов'язують їх з автоматичними лебідками, що обмежують горизонтальні зміщення відносно точки буріння.

Перші напівзаглибні платформи були несамохідними, і їх доставляли в район робіт за допомогою буксирів. Згодом платформи були обладнані гребними гвинтами з приводом від електромоторів сумарною потужністю 4,5 млн кВт.

Недоліком напівзаглибних платформ є можливість їх переміщення відносно точки буріння під впливом хвиль.

Більш стійкими є бурові платформи гравітаційного типу. Вони забезпечені потужним бетонною основою, спирається на морське дно. У цій підставі розміщуються не тільки напрямні колони для буріння, але також осередки-резервуари для зберігання видобутої нафти і дизельного палива, використовуваного в якості енергоносія, численні трубопроводи.

Морське дно в місці установки гравітаційних платформ має бути ретельно підготовлена. Навіть невеликий ухил дна загрожує перетворити бурову в Пізанську вежу, а наявність виступів на дні може викликати розкол підстави. Тому перед постановкою бурової "на точку" всі виступаючі камені прибирають, а тріщини і западини на дні закладають бетоном.

Всі типи бурових платформ повинні витримувати натиск хвиль висотою до 30 м, хоча такі хвилі і зустрічаються раз в 100 років.