Обвалы. Неустойчивые, склонные к обрушению породы

Обвалы стенок, носящие катастрофический характер, могут происходить в результате резкого и значительного снижения гидростатического давления, вызванного поглощением промывочной жидкости или её разгазированием, а так же недоливом скважины во время подъема.

Для предотвращения обвалов необходимо выполнять следующие мероприятия:

Для предотвращения резких колебаний на стенки скважины при СПО обязательно производят, долив скважины через каждые 5 - 7 свечей.

Перед подъемом инструмента делается промывка скважины, обрабатывается и производится очистка промывочной жидкости по циклу. Не допускается подъем инструмента при повышенных значений вязкости и СНС.

Подъем инструмента с сальником, в интервале затяжек производится на пониженной скорости, до 0,4 м/с.

После подъема с затяжками на значительном интервале, запрещается спускать в скважину компоновки с отклонителями, а также жесткие компоновки, включающие УБТ, калибраторы большого диаметра, центраторы и т.п.

Геологическими факторами, способствующими обвалообразованию, являются большие углы падения пластов, трещиноватость и перемятость пород, литологический состав, структура и механические свойства породы и др. Наибольшее число обвалов происходит в глинистых породах вследствие их способности быстро набухать под действием фильтрата промывочной жидкости или разрушаться под влиянием расклинивающего и смазывающего действия фильтрата. Первое характерно для пластичных гидрофильных глин, а второе - для метаморфизованных малогидрофильных глин.

Технологические факторы, способствующие обвалам,- низкое гидростатическое давление на вскрываемые пласты ввиду малого удельного веса промывочной жидкости или водо-, нефте- и газопроявлений; низкое качество промывочной жидкости, особенно наличие большой фильтрации; резкие колебании давления промывочной жидкости в стволе скважины; большое время воздействия промывочной жидкости на породы, склонные к обвалам.

Неустойчивые, склонные к обрушению породы часто приводят к прихвату бурильной колонны.

Прихват бурильной колонны обвалившимися неустойчивыми породами.

Заклинивание долот или элементов бурильной колонны в суженной части ствола скважины (особенно в призабойной зоне). Часто такие аварии случаются, когда после трехшарошечного долота без проработки ствола спускается четьтрехшарошечное долото для отбора керна. Нередки случаи заклинивания бурильной колонны при увеличении жест кости ее низа. Бурение в твердых абразивных породах сопровождается значительным износом долота. Спуск последующего долота без проработки интервала бурения предыдущим долотом приводит также к его заклиниванию. При разбуривании магниевых солей очень часто бурильная колонна оказывается прихваченной в результате сужения ствола скважины, вызванного текучестью каменных солей. Наличие гипсовых пропластков в разрезе отдельных месторождений также может вызывать прихваты.

Заклинивание бурильных колонн в результате посадки их в шлам. Этот вид аварий характерен в основном для бурения скважин с применением воды в качестве промывочной жидкости и для бурения скважин с очень низкой скоростью восходящего потока промывочной жидкости. Недостаточная очистка забоя скважины ведет к тому, что при последующем спуске долото встречает над забоем осадок из шлама вы сотой до нескольких десятков метров. Посадка инструмента в него обычно вызывает прихват. При этом, как правило, циркуляцию промывочной жидкости восстановить не удается.

При бурении скважины с применением воды в качестве промывочной жидкости бурильные колонны часто прихватываются осевшим шламом. Встречаются также случаи посадки колонны в шлам при большом количестве его в призабойной зоне, после чего колонна оказывается прихваченной. Для ликвидации таких прихватов в колонне над турбобуром или над УБТ простреливают 12-18 отверстий и восстанавливают интенсивную промывку с расхаживанием бурильной колонны. Если циркуляцию не удается восстановить ни насосами буровой установки, ни цементировочными агрегатами, то бурильную колонну простреливают еще на 10-12 м выше и пытаются снова восстановить циркуляцию. Если циркуляция все же не восстанавливается, то колонну простреливают еще выше. При восстановлении циркуляции интенсивность ее доводят до возможной допустимой величины. Промывкой удаляют шлам над местом прострела. При дальнейшем расхаживании бурильной колонны с промывкой нижняя часть ее постепенно освобождается. Обычно через 4-6 ч расхаживания колонна полностью освобождается.

Аварии с долотами

В зависимости от типа долота различают следующие виды аварий:

. Аварии с шарошечными долотами - отвинчивание долот и их поломка.

Отвинчивание происходит в результате нарушения правил крепления или спуска долота, а также при применении переводников на долото с несоответствующей резьбой (когда переводники изготовляются в механических мастерских без соответствующей проверки резьбы калибрами).

Причинами поломок долот являются: передержка на забое; бурение с нагрузками, превышающими допустимые; удар долотом о забой или уступ; разбуривание пород долотами, не соответствующими их крепости; малая прочность опор; слабая прочность сварных швов; заклинивание долот; дефекты нарезки резьбы; неплотное прилегание заплечиков лап долота к торцу переводника; работа долотами по металлу; длительная промывка скважины перед подъемом сработанного долота.

В результате аварий с долотами в скважине чаще всего остаются шарошки долот. Это связано в основном со значительным износом опор, недостаточным сроком их работы даже в пределах, предусматриваемых конструкцией долот и режимами работы последних в скважине.

Долговечность опоры долота зависит от интенсивности изнашивания и разрушения поверхностей цапфы, шарошки и т качения. Исследования, проведенные В.Н. Виноградовым, Г.М. Сорокиным и А.Н. Пашковым, показали, что характер изнашивания и разрушения этих поверхностей различен. Как отмечают авторы, это связано с неравномерным и сложным нагружением различных участков поверхностей опоры, а так же конструкцией технологией изготовления и размерами долот. При этом трущиеся поверхности опоры подвергаются одновременно абразивному износу, осовидному, хрупкому и усталостному выкрашиванию, смятию, окислительному и тепловому износу и высокотемпературным ожогам в микрообъемах металла и в присутствии промывочных жидкостей под высоким давлением. Одновременное развитие этих процессов, а также недоброкачественная сборка долот, различие механических свойств металла опор и шарошек долот и отдельны конструктивные несовершенства конструкции долот приводят к неравномерной сработке опор и вооружения долот и к большому различию их износостойкости. Все это создает трудности в определении качества сработки долот, оптимального и предельного времени пребывания долота на забое, особенно при турбинном бурении.

. Аварии с алмазными долотами - заклинивание долот при спускоподъемных операциях и бурении, отвинчивание долота.

Причинами заклинивания алмазных долот являются: а) резкая посадка долота в зоне сужения ствола скважины и в ее призабойной зоне в результате спуска долота без ограничения скорости, особенно в необсаженной части ствола скважины; б) преждевременное прекращение циркуляции промывочной жидкости перед подъемом бурильной колонны с алмазным долотом (чаще во время процесса наращивания);

в) недостаточная промывка скважины через долото (утечки промывочной жидкости через негерметичные участки бурильной колонны и ниппель турбобура), а также вследствие малой подачи промывочной жидкости насосами; г) бурение скважины при несоответствующем соотношении размеров долота, утяжеленных бурильных труб и забойного двигателя (если такой применяется при бурении); д) заклинивание долот инородными предметами (металл и куски породы).

Относительно часто наблюдаются случаи заклинивания ступенчатых долот вследствие наличия у них большой калибрирующей поверхности секторов, отчего достигается большой контакт со стенками скважины. Часто алмазные долота заклиниваются при спусках в скважину впервые после работы трехшарошечными долотами и при длительной работе алмазными долотами без их подъема из скважины. Заклиниванию алмазного долота нередко способствуют сальники.

Алмазные долота отвинчиваются, как и другие рассмотренные виды долот.

При бурении скважин из алмазных долот могут выпадать алмазы в результате недостаточного их крепления, а также вследствие изнашивания тела долот. Выпавшие алмазы крошат другие алмазы в долоте, что может привести в негодность все долото.

Применение долот режущего типа сопровождается меньшим числом аварий по сравнению с шарошечными долотами. Аварии фактически единичны, но все же имеют местё.

. Аварии с долотами режущего типа (лопастными) - отвинчивание долота, излом лопастей долота, поломка корпуса. Эти долота отвинчиваются по тем же причинам, что и шарошечные.

Лопасти ломаются в результате неплотного их присоединяются к корпусу или вследствие заклинивания долота, вызванного несоответствующим режимом его работы и на забое. Поломка корпуса вызвана рассмотренными выше причинами.