Нарушение целостности стенок скважины
Основными видами нарушений целостности стенок скважины являются обвалы (осыпи), набухание, ползучесть, желобообразо- вание, растворение.
Обваш (осыпи) происходят при прохождении уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлажнения буровым раствором или его фильтратом снижается предел прочности уплотненной глины, аргиллита или глинистого сланца, что ведет к их обрушению (осыпям). Обвалам (осыпям) может способствовать и набухание за счет проникновения в пласты свободной воды, содержащейся в растворах, что приводит к выпучиванию в ствол скважины и, в конечном счете, к ее обрушению (осыпанию).
Небольшие осыпи могут происходить из-за механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины. Обвалы (осыпи) могут произойти также в результате действия тектонических сил, обусловливающих сжатие пород. Горное давление при этом значительно превышает давление со стороны столба бурового раствора. Характерные признаки обвалов (осыпей) — резкое повышение даш! ения на выкиде буровых насосов, обильный вынос кусков породы, интенсивное кавернообразование и недохождение бурильной колонны до забоя без промывки и проработки, затяжки и прихваты бурильной колонны, иногда — выделение газа.
Интенсивное кавернообразование существенно затрудняет вынос выбуренной породы на дневную поверхность за счет уменьшения скорости восходящего потока и его подъемной силы, вследствие чего возрастает аварийность с бурильными трубами, особенно при роторном бурении. Из-за опасности поломки бурильных труб приходится уменьшать нагрузку на долото, а это ведет к снижению механической скорости бурения.
Основными мерами предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей) являются:
1) бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой Дуровым раствором, имеющим минимальную водоотдачу и максимальную плотность;
2) организация работ, обеспечивающая высокие скорости проходки;
3) выполнение следующих рекомендаций:
• бурить скважины по возможности меньшего диаметра;
• бурить от башмака (нижней части) предыдущей колонны
TOC o "1-5" h z до башмака последующей колонны долотами одного раз — г мера; ь-
• поддерживать скорость восходящего потока в затрубном!
пространстве не менее 1,5 м/с; 7
• подавать бурильную колонну на забой плавно, без рывков; *
• избегать значительных колебаний плотности бурового ра — -^
створа; 1
• перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, 3 доводя его плотность до необходимой, если в процессе бу-; рения произошло ее снижение;
• не допускать длительного пребывания бурильной колонны*
без движения. ,
Набухание происходит в результате действия*бурового раствора! и его фильтрата при прохождении глин, уплотненных глин и ар-‘* гиллитов при значительном содержании минералов типа монтмо-^ риллонита, которые и набухают, сужая ствол скважины. Это при-£ водит к затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и прихва-^ там бурильного инструмента. ,
Для предупреждения и ликвидации набухания необходимо: I
• бурить в зоне возможных сужений с промывкой утяжеленны-Т ми буровыми растворами, в фильтре которых содержатся хими-, ческие вещества, способствующие увеличению предельного на-^ пряжения сдвига, а также степени и давления набухания; ^
• организовать работу, обеспечивающую высокие механические; скорости проходки;
• после приготовления глинистого раствора заполнять им скват* жину и выжидать некоторое время, необходимое для протеканий физико-химических процессов;
• выполнять меры предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей).
Ползучесть происходит при прохождении высокопластичниИ 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 сложен^ устойчивыми породами, не склонными к ползучести. ?
Осложнение может происходить и вследствие ТОГО, ЧТО КрОВЛ5$ 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, иногда — прихват и смятие бурильной иди обсадной колонны.
Основными мерами предупреждения и ликвидации ползучести являются:
|) разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести с промывкой утяжеленными буровыми растворами;
2) организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки;
3) использование при бурении вертикальных скважин такой компоновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к нулю;
4) выполнение следующих рекомендаций:
• подъем при цементировании обсадных колонн цементного раствора в затрубном пространстве производить на 50… 100 м выше отложений, которые представлены породами, склонными к ползучести (вытеканию);
• при креплении скважины обсадной колонной в интервале пород, склонных к ползучести, устанавливать трубы с повышенной толщиной стенками для предотвращения смятия обсадной колонны.
Же. юбообразование может происходить при прохождении любых пород, кроме очень крепких. Основные причины желобооб — разоваиия — 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. Опыт бурения показал, что желобообразование происходит не сразу, а постепенно с ростом числа рейсов бурильного инструмента. В условиях желобооб — разования опасность заклинивания возрастает, если диаметр бурильных труб превышает ширину желоба в 1,14— 1,20 раза.
Основными мерами предупреждения и ликвидации желобооб- разования являются:
1) использование при бурении вертикальных скважин такой Компоновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к минимуму; недопущение различных азимутальных изменений;
2) стремление к максимальной проходке на долото;
3) использование предохранительных резиновых колец;
4) 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 отношение 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. Одной из распространенных мер ликвидации! образовавшихся желобов является взрыв шнуровых торпед.
Растворение происходит во время прохождения соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, растворяются под действием потока жидкости. Характерный признак растворения соляных пород — интенсивное кавернообразов&ние, а в особо тяжелых случаях — потеря ствола скважины.
Устойчивость (по отношению к растворению) стенок скважины, сложенных однородными соляными породами, независимо от скорости восходящего потока может быть достигнута лишь при условии полного насыщения промывочной жидкости солью (соль,1 содержащаяся в растворе, должна быть такой же, как соль, из которой сложены стенки скважины). При небольшой мощности неоднородных солей основной мерой предупреждения их раство-] рения является максимальное форсирование режима бурения с последующим спуском колонны и ее цементирование. При боль-] шой мощности неоднородных солей наиболее надежное средство^ предотвращения их интенсивного растворения — бурение с при-| менением безводных буровых растворов. Хорошие результаты дает использование солестойких буровых растворов и растворов, приготовленных из палыгорскита.
Многократная кавернометрия позволяет судить о состоянии ствола скважины в процессе бурения, определять эффективность применяемых методов для предотвращения осложнений, разра-. батывать мероприятия по предотвращению осложнений, связан-! ных с нарушениями целостности стенок скважин. |
Поглощение бурового раствора объясняется превышением лав-, ления столба жидкости в скважине над пластовым давлением (чем больше эта разность, тем интенсивнее поглощение) и характером объекта поглощения.
Факторы, влияющие на возникновение поглощений промывочной жидкости, можно подразделить на две группы:
1) геологические факторы — тип поглощающего пласта, его мощность и глубина залегания, недостаточность сопротивления пород гидравлическому разрыву, величина пластового давления и характеристика пластовой жидкости, а также наличие других сопутствующих осложнений (обвалы, нефте-, газо — и водопроявле — ния, переток пластовых вод и др.).
2) технологические факторы — количество и качество подаваемого в скважину бурового раствора, способ бурения, скорость проведения спускоподъемных операций и др. К этой группе относятся такие факторы, как техническая оснащенность и организация процесса бурения.
Различают три категории интенсивности поглощений: малая (до 10… 15 м3/ч), средняя (до 40…60 м3/ч) и высокая (более 60 м3/ч).
Для ликвидации поглощений малой и средней интенсивностей в буровой раствор и тампонажную смесь вводят наполнители (табл. 7.1).
Табл и ца 7.1
Наполнители для ликвидации поглощений малой и средней интенсивностей
|
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
ВУС — вязкоупругий состав на основе латекса и по- лиоксиэтилена |
Борьба с поглощениями бурового раствора в процессе бурения скважин |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: НПО «Карболит» |
Кордонное волокно — смесь крученых нитей из искусственного волокна и частиц измельченной резины |
Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации поглощений |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Волжский регенератный шиноремонтный завод |
Разномерная резиновая крошка — дробленая вулканизированная резина — отходы шинного производства |
Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации поглощений |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Волжский регенератный шиноремонтный завод |
Слюда-чешуйка — дробленые отходы сл юдя н ых фабр и к |
Добавка к буровому раствору и тампонирующим смесям для предупреждения и ликвидации поглощений |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Слюдяная фабрика РФ |
Дробленая резина — крупноразмерный наполнитель. Марки по фракционному составу — НДР-10, НДР-15, НДР-25 |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высоко интенсивных поглощений |
Разработчик: ВНИИБТ и Чеховский регенератный завод. Изготовитель: ЧехбВ< ский регенератный завод (по ТУ 39-04- 002-75) |
ПУН — пластинчатый упругий наполнитель— пластинчатые вырубки из отходов резинотехнических изделий. Марки — ПУН и ПУН-30 |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации высокоинтенсивных поглощений в трещиноватых и крупнотрещиноватых породах с трещинами длиной до 200 мм |
Разработчик и иЗ№ товитель: Алексинский химический комбинат (по ТУ 39- 04-15-79) |
ВДР — водная дисперсия резины с |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликви- |
Разработчики: ВНИИБТ и Чехов- |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
использованием смоляных и жирных кислот в качестве эмульгатора |
дации поглощений в мелкопористых проницаемых пластах и предупреждения прихватов под действием перепада давления |
ский регенератный завод. Изготовитель: Чеховский регенератный завод |
М РК — мелкая резиновая крошка |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в мел — котрешиноватых пластах и пористых породах |
Разработчики: ВНИИБТ. Изготовители: Марьинский шиноремонтный завод, Чеховский регенератный завод, Оренбургский завод РТИ и др. |
Хромовая стружка и «кожа-горох» — отходы производства коже мита — кусочки и полоски неразработанной кожи хромового производства |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовители: местные кожевенные фабрики и заводы |
НТП — наполнитель текстиль прорезиненный — измельченные отходы прорезиненного текстиля и кирзы |
Добавка к буровому раствору и смесям для ликвидации поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: ОАО «Красный треугольник» |
НХ — наполнитель хлопьевидный — Двухкомпонентная композиция различных ПО структуре и механическим свойствам |
Используется для изоляции зон поглощения в крупнотрещиноватых и кавернозных породах с каналами размерами 20…40 мм и более |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовители: предприятия Украины |
Гомель — порошкообразный материал — измельченный лист декоративного бумажно — адоиетого пластика |
Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощения при роторном и турбинном бурении |
Разработчики: ВНИИБТ и ТатНИПИнефть. Изготовитель: ПО « М осстрой пластмасс» |
Наполнитель и его химическая природа |
Областълрименения |
Разработчик и изготовитель |
НК — наполнитель композиционный — многокомпонентная смесь, получаемая путем совместной переработки кожевенных, текстильных, РТИ и некоторых других инертных материалов |
Добавляется в буровой раствор в качестве закупоривающей массы для изоляции зон поглощения интенсивностью от 30 до 90 м3/ч |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Ленинградское ПЗП треста «Лен вторсырье» |
НП — наполнитель пластиковый — смесь частиц двух типов размером Змм (жестких пластинок пластика и деформируемой просмоленной бумаги) |
Добавляется в буровой раствор для профилактики поглощений в трещиноватых пластах и пористых породах |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Завод слоистых пластиков |
Диспор — дисперсионный порошковый регенерат — продукт переработки отработанных резиновых шин |
Вводится в буровой раствор в качестве кольматирую — щей добавки |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: Чеховский регенератный завод |
НАН — наполнитель акрил нит — рильный — коротковолнистые волокна из смеси по — лиакрилнитриль — ных и полиэфирного материала |
Вводится в буровой раствор в качестве кольматирую — щей добавки |
Разработчик: ВНИИБТ. Изготовитель: ЗАО «Ивантеевский трикотаж» |
Гермопор — порошок с частицами волокнистой структуры — антифильт — рационная добавка и экологически чистый материал |
Обеспечивает на 80 % замену известных полимерных материалов. Тонкодисперсная фракция — для коль — матации проницаемых пород |
Разработчик и изготовитель: ОАО НПО «Буровая техника* |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
ГПТС — гидрофобный полимерный тампонажный состав, состоящий из полимера и дизтоплива. Марки — ГПТС-20, -40, -75, -110 для различных температурных условий |
Используется для выполнения ремонтно-изоляционных работ в различных температурных условиях (от 20 до 110 °С) |
Разработчики: ОАО НПО «Буровая техника», АО «С К-Премьер». Изготовитель: ОАО НПО «Буровая техника» |
Порошковый во- донабухаюший полимер |
Добавляется в тампонажный состав при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважинах при первичном освоении |
Разработчик и поставщик: ОАО НПО «Буровая техника» |
Для ликвидации поглощений в наиболее сложных условиях (по давлению и температуре) в открытом стволе и в обсаженной скважине используют специальные тампонажные составы, приведенные в табл. 7.2.
Таблица 7.2 Тампонажные составы
|
Продолжение табл. 7^ |
||
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разрабогчик и изготовитель |
нистого растворов с наполнителями в соотношении от (1:2) до (I : 1) |
||
ПОЛИОКС — ПОЭ— полиокси — этилен — нетоксичный линейный водорастворимый полимер |
Многоцелевая добавка для буровых и тампонажных растворов на водной основе в качестве вязкоупругого состава для флокуляции бурового раствора, для подготовки гидрофобной пластиноподобной массы, а также при добавке к некоторым маркам латекса |
Разработчики: ОАО НПО «Буровая техника*, НФ НПО «Карболит». Поставщик: НФ НПО «Карболит» < |
Гелеобразуюший состав на основе оксиэтил целлюлозы (ОЭЦ), соль, расширяющиеся добавки, щелочь, вода |
Предназначен для закупоривания крупных трешин и карстовых полостей. Струк — турообразование в пресной воде сопровождается увеличением объема до 30 % |
Разработчик и изготовитель: ОАО НПО «Буровая техника» |
Тампонажные составы на основе ФТП (фильтрата технического пентаэритрита) — на основе бентонитового порошка; твердеющий тампо — нажный состав |
Предназначен для ликвидации поглощений. Соотношение ФТП и бентонитового порошка — 1:1. Плотность — 1 400 кг/м3. Может применяться в качестве незамерзаюшей продавочной жидкости |
Разработчик: ОАО НПО «Буровая техника». Изготовители: Черкесское химическое ПО, ПО «Метанол» |
Тампонажный состав с высокими тиксотропными свойствами. Состоит из портландцемента, кальцинированной соды, наполнителя сло — мель, добавки (этоний) и воды |
Предназначен для повышения эффективности изоляционных работ в поглощающих скважинах, а также в скважинах с газопроявлениями |
Разработчик: ОАО НПО «Буровая техника». Изготовитель: Киевская фирма «Фар — мак» |
ЦЛТР — цемент — но-латексный там- |
Рекомендуется для применения при креплении сква- |
Разработчик и изготовитель: ОАО НПО, |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
понажный раствор. Состав: цемент — 90..95%; латекс — 110 %; хлористый натрий — 0,5…5,0 %,антивс — пениватсльтипа БА |
жин: с водопроявляющими пластами: с породами, склонными к гидроразрыву; пористых и мелкотрешинова — тых пород; для ремонтноизоляционных работ |
«Буровая техника», ТатНИПИнефть |
Тампонажный раствор с наполнителем сломельлля «холодных» скважин. Состав: ценен)’для «холодных» скважин — 65… 66 %; сломель — 0,5…2,5 % остальное — вода |
Добавка сломеля повышает седиментационную устойчивость цементного камня на 20 % |
Разработчик и изготовитель: ОАО НПО «Буровая техника», ТатНИПИнефть |
Тампонажный раствор с ПГМТ-хло — ридом (полигекса- метиленгуанидин — метаиидом). Состав: цемент — 98,0…99,8 % ПГМГ, хлорид (ме — тацил) — 0,2…2,0 % |
Добавка П ГМ Г-хлорида увеличивает подвижность и улучшает реологические свойства цементного раствора и повышает прочность цементного камня на 20…30 % |
Разработчики: ОАО НПО «Буровая техника», ТатНИПИнефть. Изготовитель: Покровский завод биопрепаратов |
Облегченный тампонажный цемент |
Применяется при наличии зон поглощений и агрессивных сред в сложных геологических условиях при температуре от 20 до 100 °С |
Разработчик и изготовитель: НПП «Азимут» |
Гелеобразующий состав из нетоксичных неорганических отходов и кислоты. Выпускается под маркой •Азимут Z» |
Применяется для водоизо — ляции, ликвидации зако — лонных перетоков, восстановления герметичности резьбовых соединений обсадной колонны и повышения нефтеотдачи пластов |
Разработчик и изготовитель: НПП «Азимут» |
Тампонажная композиция с закупоривающими свойствами |
Применяется для цементирования скважин в сложных геологических условиях при наличии пластов |
Разработчик и изготовитель: НПП «Азимут» |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
с АНД и зон поглощения при температуре до 80 “С |
||
Быстросхватываю — щаяся смесь портландце мента с ускорителями схватывания — СаСЬ, №гС03, К2С03," А1С13, 1Ч1аС!, №Р, N304, №5Ю3, А12(504)3 и др. |
Применяется для изоляции зон поглощения в скважинах с температурой от 20 до 70 “С путем затворения на воде или углеводородах |
Разработчик: приоритет не установлен |
Гипсовый раствор на основе высокопрочного строительного или водостойкого гипса с добавлением замедлителей схватывания — ТПФН, ТНФ, МЦ, ССБи др. |
Применяется для изоляции пластов с температурой от 25… 35 °С |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение». Изготовители: буровые предприятия |
Гипсоцементный раствор в соотношении 1 :1 с замедлителями схватывания. Обладает коротким сроком схватывания, твердения и высокой прочностью камня |
Применяется для изоляции зон поглощения путем затворения смеси на воде в условиях, где требуется уменьшенная плотность |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение». Изготовители: буровые предприятия |
Глиноцементный раствор — смесьце — мента, 4… 10 % бентонита и ускорителей схватывания и др.(СаС12 и др.) |
Применяется для изоляции зон поглощения путем затворения смеси на воде в условиях, где требуется уменьшенная плотность |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение». Изготовители: буровые предприятия |
ЦСК-1 — цемент — но-смоляная композиция — смесь тампонажного цемента с добавкой алифатической |
Применяется для изоляции зон поглощения путем затворения смолы ТЭГ, затем ПЭПА и на ней цемент |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение». Изготовители: буровые предприятия |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
1 Разработчик и изготовитель |
эпоксидной смолы ТЭГ-1 иотвер — дителя полиэти — ленполиамида (ПЭПА) |
||
СБСи С1ДБС — соляробентонитовые и соляроцемнтно — бентонитовые смеси с добавками песка и разжижи — теля — креозол, кубоные остатки этилового эфира, ортокремниевой кислоты и других ПАВ |
Применяется для изоляции зон поглощения в условиях анамальных пластовых добавлений. Плотность СБС составляет 1,1… 1,3 г/см3 |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение». Изготовители: буровые предприятия |
Тампонажная смесь СКМ-19 — смесь цемента с добавкой мочевинофор- мальдегидной (кар — бамидной) смолы М-19-62, отверждаемой 30%-м водным раствором хлорного железа |
Применяется для изоляции зон поглощения в условиях АНПД и температуре до 90 °С. Плотность СКМ-19 составляет 1,1… 1,3 г/см3. Для улучшения смеси добавляют наполнители — опилки и др. |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Тампонажная смесь ТС-ФА — на основе фурфуролаце — тонового мономера (ФА), отверждаемого 30%-м хлорным железом |
Применяется для изоляции зон поглощения в условиях АНПД при температуре 200 °С. Плотность СКМ-19 составляет 1,10… 1,17 г/см3. Для улучшения смеси добавляют наполнители кордонное волокно и др. |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
ВТП — вязкая тампонажная паста на глинистой основе или на основе неорганических вяжущих веществ с убавками СаС12 |
Применяется для изоляции зон поглощения при низкой интенсивности поглощения. Плотность—от 1,10 до 1,28 г/см3 |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
ГГП — гипаногли — нистая паста — результат смешения глинистого раствора на 15 —20%-м растворе хлорида кальция с раствором гипана 8— 10%-й концентрации и наполнителя |
Применяется для изоляции зон поглощения при низкой интенсивности поглощения. Термостойкость ГГП — до 180 “С |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Полиакриламидная паста — смесь 1 %-го раствора полиакриламида с минерализованным буровым раствором в соотношении 1:3 |
Применяется для изоляции зон поглощения. Вязкость раствора не должна превышать 45 с по ПВ-5 |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение* 4 |
Соляроиементная смесь — смесь цементного раствора (180 г/см3) с соляроцементным раствором {1,2… 1,45 кг/м3) в соотношении от (0,6:1,3) до (0,5:0,9) |
Применяется для изоляции зон поглощения. Сроки схватывания регулируют добавками хлорида кальция |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Цементно-гл инистая паста — смесь цементного раствора (180 г/см3) на водной основе с соляроглинистым раствором (1,25 г/см3) |
Применяется для изоляции зон поглощения. Сроки схватывания регулируют добавками ускорителей |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Глиноцементная паста с сернокислым глиноземом — смесь цемента с глинопо — рошком, затворен- |
Применяется для изоляции зон поглощения. Плотность смеси — 1,62…1,76 г/см’. Сроки схватывания регулируют добавками ускорителей |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение» |
Наполнитель и его химическая природа |
Область применения |
Разработчик и изготовитель |
ная на поле с глиноземом, концентрацию которого контролируют по плотности |
||
ГЦППАА — глиноцементная паста с полиакриламидом — высокоструктурированная тампонажная смесь плотностью 1,33… 1,40 г/см3 и с высокой пластической вязкостью |
Применяется для изоляции зон поглощения. Смесь 1: ] цементного раствора подается одновременно в скважину, трубы и затрубье |
Разработчик: ОАО НПО «Бурение* |
В ряде случаев применяются различные технические средства для закупоривания проницаемых пород.
Способ гидромеханического закупоривания проницаемых пород в приствольной части ствола скважины, а также удаления с ее стенок фильтрационной корки разработан с целью предупреждения ряда осложнений, возникающих при бурении, и повышения качества цементирования скважин.
Для реализации данного способа разработаны специальные очистительные средства и инструменты, обеспечивающие:
• механическое удаление корки скребковыми инструментами и дополнительное проникновение частиц твердой фазы раствора в проницаемую породу;
• гидродинамическое воздействие дисперсной фазы бурового раствора на проницаемую породу стенки скважины высоконапорными струями, выходящими из насадок устройства.
Очиститель гидромеханический для бурения скважин типа О ГМ Б (рис, 7.1) используется в наклонных скважинах с целью предупреждения поглощений бурового раствора, прихватов бурильной колонны и т. д. Устройство очистителя типа ОГМБ представляет собой переводник 6 с тремя лопастями длиной 700 мм. Лопасти аРМированы твердосплавными штырями. На них расположены гидромониторные насадки 3 и щетки 5. Насадки с различными внутренними диаметрами расположены на разном расстоянии от оси переводника. Истекающая из нижней насадки струя бурового раствора смывает рыхлую часть фильтрационной корки 2, а из верх — Неи насадки — уплотняет кольматационной слой 4. Устройство
|
|||
|
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|||
устанавливается в компоновке бурильной колонны между долотом / и валом забойного двигателя или УБТ.
Разработан размерный ряд ОГМБ, выпускаемый под шифрами ОГМБ 190; ОГМБ 216; ОГМБ 269 (при необходимости могут ; быть разработаны и для других диаметров скважин).
Разработчик и поставщик: ОАО НПО «Буровая техника*. | Очиститель гидромеханический типа ОГМ (рис. 7.2) предназна — | чен для обработки ствола скважины с углом наклона не более 20“ перед спуском обсадной колонны.
Устройство типа ОГМ состоит из корпуса 7очистителя длиной около 1 500 мм с тремя вертикальными пазами, в которых установлены калибрующие элементы 4 и щетки 6. Вставки со тетками и калибрующими элементами выполнены со специальными скосами 8, отбрасывающими жидкость при вращении устройства к стенке скважины, которая дополнительно смывает с нее вновь образующуюся фильтрационную корку 2. Для смывания первоначального рыхлого слоя корки насадка 3 установлена в нижней части корпуса под углом к его оси, а насадка н верхней части корпуса расположена под углом 90° к его оси и обеспечивает уплотнение кольматационного слоя 5.
разработан размерный ряд ОГМ, выпускаемый под шифрами ОГМ 190; ОГМ 215; ОГМ 242; ОГМ 295.
Разработчик и поставщик: ОАО НПО «Буровая техника».
Очиститель гидромеханический для турбинного бурения типа ОГМТ (рис. 7.3) предназначен для обработки интервалов проницаемых пород при бурении забойными двигателями и устанавливается в компоновке бурильного инструмента между долотом и турбобуром с полым валом. В корпусе 3 устройства имеется эксцентрично расположенная втулка 2, которая разделяет поток жидкости на две части. Одна часть потока по каналу 4 подается к долоту. Другая часть потока, минуя турбины забойного двигателя, подается через полость 5 на насадки /. Такое конструктивное решение позволяет обеспечить работу очистительного устройства, не уменьшая расход жидкости на долоте. Насадки / оснащены гидравлическим вибратором, что позволяет создавать более глубокий и прочный кольматационный слой. Гидравлический вибратор состоит из седла 7 с сердечником 8.
Разработчик и поставщик: ОАО НПО «Буровая техника».
типа ОГМТ: ~~ насадка гидромониторная; 2 ВТУЛкч* ? по ~ корпус; 4 — канат; 5 л°сгь; 6 — пружина; 7— седло; 8 сердечник |
Устройство для заключительных работ типа УЗР предназначено для обработки ствола скважины перед спуском обсадной колонны в условиях Западной Сибири, где заключительные каро-
Рис. 7.4. Устройство для заключительных работ типа УЗР:
а — в качестве воронки; б — при обработке ствола скважины; I — седло; 2 — переводник: 3 — корпус; 4 — щетки; 5 — насадки гидромониторные; 6 — отверстие промывочное; 7 — пробка
тажные работы проводятся в основном через бурильную колонну Устройство типа УЗР позволяет по окончании геофизических исследований осуществлять проработку ствола скважины, не поднимая инструмента, с закупоркой водоносных интервалов гидро — механическим способом.
Устройство для заключительных работ типа УЗР (рис. 7.4) состоит из переводника 2, корпуса 3, нижняя часть которого выполнена в виде воронки. Устройство снабжено щетками 4 и насадками 5. По окончании каротажных работ и после подъема приборов на поверхность в бурильные трубы сбрасывают пробку 7, которая, опустившись вниз, садится в специальное седло / в корпусе и перекрывает отверстие 6. При промывке скважины (рис. 7.4,
б) за счет воздействия струи жидкости и щеток производится гидромеханическая обработка стенок скважины. В процессе обработки инструмент несколько раз «расхаживается» на 6… 12 м и проворачивается на 15…30°. Кроме того, он может использоваться вместо воронки (рис. 7.4, а).
Устройство разработано для стволов диаметром 216 мм.
Разработчик устройства и технологии его применения: ОАО НПО «Буровая техника».
Изготовитель устройств ОГМБ, ОГМТ, ОГИ и УЗР: Опытный завод ВНИИ БТ,
При необходимости используют специальные технические средства для работы в поглощающих скважинах.
Устройство типа ТПП предназначено для ликвидации катастрофических поглощений бурового раствора при бурении скважин в трещиноватых, кавернозных породах и породах, имеющих горные выработки, путем их перекрытия. Устройство типа УПП позволяет использовать беструбный способ крепления осложненных: участков ствола скважины без изменения ее конструкции. В зоне! поглощения создается искусственная пористость путем установки в осложненном интервале ячеистой оболочки. При заполнении оболочки цементным раствором она расширяется, воспроизводя в объеме конфигурации каверн, трещин и т. д.
Устройство типа ТПП состоит из двух частей: многократно используемой, которая по окончании цементирования извлекается на поверхность, и сменной — оставляемой в скважине. Основными элементами многократно используемой части являются^ корпус, башмак предохранительный, труба центральная и пере-^ водник. Она служит для предохранения ячеистой оболочки от повреждений во время спуска устройства в зону поглощения. Основным элементом сменной части является высокопрочная ячеистая! оболочка, закрепленная на перфорированной трубе, Многократщ используемая и сменная части соединяются при помощи штифт*« срезаемого под давлением, возникающим при прокачке раствор2 в момент перекрытия отверстия в башмаке спускаемым в бурильные трубы шаром. Для центровки перфорированной трубы в корпусе устройства она снабжена центратором.
Техническая характеристика устройства типа УПП конструкции ОАО НПО «Буровая техника»
TOC o "1-5" h z Диаметр скважины минимальный, мм………………………….. 190,5
Интервал перекрытия, м……………………………………………………………. До 25
Перепад давления внутри корпуса
(максимальный), МПа……………………………………………………………………. 20
Присоединительная резьба по ГОСТ 5286-75…………………………….. 3-133
Размер оболочки, мм:
диаметр……………………………………………………………………….. 200… 1 ООО
длина……………………………………………………………………….. 4 ООО… 25 ООО
Габаритные размеры устройства, мм:
диаметр………………………………………………………………………………… 160
длина……………………………………………………………………….. 44 612…39 240
УПП, присоединенное к бурильным трубам, устанавливают на естественный забой, искусственный мост или пакер-пробку. Затем в трубы бросают шар, перекрывающий отверстие в башмаке и прокачивают буровой раствор для срезания штифта. После этого бурильную колонну и корпус приподнимают от забоя на расчетную высоту для обеспечения полного выхода оболочки. Затем в бурильные трубы закачивают порцию чистого цементного раствора и в конце — с добавкой наполнителя.
Благодаря высокой пластичности и растяжимости оболочка по мере заполнения расширяется до контакта со стенками скважины (каверны), тем самым воспроизводя ее объемную конфигурацию. После истечения срока ожидания затвердения цемента цементный мост разбуривается долотом вместе с дюралюминиевыми деталями УПП, оставшимися в скважине в процессе выполнения изоляционных работ.
Изготовитель: Опытный завод ВНИИБК (устройство без оболочки), ВНИИЛтекмаш (ячеистые оболочки).
Комплекс для перекрытия зон осложнения (тонкостенные потайные колонны труб диаметром 194 мм и долота 175 СЗ-ГНУ). Перекрытие зон осложнения тонкостенными трубами диаметром 194 мм с толщиной стенки 7…8 мм и дальнейшее углубление скважины из-под ее башмака долотами диаметром 175 мм показали высокую надежность и эффективность этого метода борьбы с поглощениями бурового раствора. Минимальные зазоры между обсадной колонной и долотом позволяют увеличить диаметр долота До максимально возможного — 175 мм, что позволяет, в свою очередь, за счет конструктивных особенностей увеличить прочность и соответственно надежность.
Гонкостенные обсадные трубы спускают в скважину либо свар — ыми, либо свинченными при помощи трапецеидальной резьбы.
Специально для бурения ниже потайной колонны разработан® долото 175 СЗ-ГНУ с твердосплавным вооружением шарошек, Долото выпускается с наружными диаметрами 175 и 171,5 мм.
Комплекс разработан ВНИИБТ совместно с ПО «Татнефть».
Ограничитель растекания тампонажной смеси типа О РТС (рис, 7.5) предназначен для проведения работ по ликвидации катастрофических поглощений в два этапа:
• перевод катастрофических поглощений в категорию средней и низкой интенсивностей;
• ликвидация остаточного поглощения.
Технология реализуется с помощью простого устройства, ограничивающего растекание тампонажной смеси. Оно размещается на конце колонны бурильных труб и доставляется в зону поглощения. Устройство состоит из промежуточного переводника jj регулирующего штуцера 2, переводника J, корпуса 6, центральной трубы 7с закрепленным на ней хомутом 4, расширяющегося рукава 5, башмака //, соединенного с перфорированным патрубком 9, на котором хомутами крепится расширяющийся рукав, а также из шара 10.
Основные параметры ограничителя растекания тампонажной смеси
Ширина растекающегося рукава в сложенном
виде, мм…………………………………………………………………………. .’…… 350…440
TOC o "1-5" h z Растяжимость в радиальном направлении, %, не менее…………… 300
Осевое разрывное усилие, кН, не менее……………………………………. 30
Разработчики: ОАО НПО «Буровая техника^ УкрНИИПВ. |
5 6 7 8 9 5 и |
Продавочная пробка для тампонажной смеа типа ППТС (рис. 7.6) предназначена для постепенной продавки тампонажной смеси с использованием специальной разбуриваемой пробки прі ликвидации поглощений. ППТС состоит из пере’ водника /, штока 2, шпонок 3, толкателя 4, седШ 5, пробки 6, проставки 10 и наконечника //.
%
Рис. 7.5. Ограничитель растекания тампонажной смев типа ОРТС:
1,3— переводник; 2 — штуцер регулируемый; 4, 8 — * мут; 5 — рукав расширяющийся; 6 — корпус; 7 — трУ< центральная; 9 — патрубок перфорированный; Ю — шаР сбрасываемый; II — башмак
Рис. 7.6. Продавочная пробка для тампонажной смеси типа ППТС:
/ __ переводник: 2 — шток: 3 — шпонка: 4 — толкатель; ^ __ седло; 6 — пробка; 7 — кольцо пружинное; 8 — замок: 9 — элемент уплотнительный резиновый; 10 — проставка; II — наконечник
Устройство работает следующим образом.
После спуска пробки в скважину на необходимую глубину через бурильную колонну и пробку закачивают тампонажную смесь с оптимальными параметрами. Затем в бурильную колонну сбрасывается пробка 6, которая садится в седло 5 и перекрывает в нем центральное отверстие. При создании в трубах избыточного давления седло 5 вместе с пробкой 6 перемещается вниз. Вместе с седлом перемещаются шпонки 3 и с ними толкатель 4, сжимающий уплотнительный элемент 9до его контакта со стенками скважины. В этом положении происходит фиксация седла 5 при помощи пружинных колец 7, входящих в соответствующие пазы замка 8.
Величина перемещения подвижных деталей устройства и деформация уплотнительного резиновый резинового элемента 9 зависит от диаметра скважины, в которой используется продавочная пробка. После запакеровки устройства в стволе скважины колонну бурильных труб вращают по часовой стрелке и отсоединяют вместе с переводником / от штока 2.
По окончании продавки тампонажной смеси колонна бурильных труб извлекается на поверхность. Разбури ван ие пробки не представляет затруднений, поскольку она изготавливается из легко разбуриваемых материалов.
Изготовитель: Опытный завод ВНИИБТ.
Сепаратор тампонажныи типа СТ-190(рис. 7.7) предназначен Для повышения концентрации наполнителей в тампонажной смеси на основе глинистых буровых растворов при намыве наполнителей в зону поглощений. Он позволяет экономить не менее 30% бурового раствора, резко повышать закупоривающую способность тампонажной смеси и рекомендуется для ликвидации поглоще — ний при глубине скважины до 1 500 м в условиях, исключающих опасность прихвата бурильной колонны.
Сепаратор тампонажный типа СТ-190 состоит из корпуса 4, Узла, состоящего из втулки 13, шнека 5, переводника / для под-
Рис. 7.7. Сепаратор тампонажный типа СТ-190-
/, 14 — переводник; 2 — втулка-фильтр; 3 — отвод трубный: 4 — корпус; 5 — шнек; 6 — полость рабочая; 7, 13 — втулка; 8, 12 — шайба антифрикционная; 9 — шаровое запорное устройство; Ю — пробка; 11 — кольцо уплотнительное резиновое
соединения заливочной головки или ведущей (квадратной трубы). Втулка 13 и шнек
5 образуют с корпусом 4 рабочую полость
6 для прохождения вниз раствора с наполнителем в колонну бурильных труб. Кон — ‘ центрично корпусу 4 установлена втулка-
4—Ґ] фильтр 2. Для выхода отфильтрованного I
X— раствора из рабочей полости 6 в корпус 4
встроен отвод трубный 3. Вращающаяся часть устройства (/, 5, 13) связана с не — , подвижной частью — корпусом 4, фигур — і ной втулкой 7 и переводником 14 с помо — ! шью шарового запорного устройства 9 (25 шаров). Отверстие для ввода шаров закрыто пробкой 10. Для улучшения условий вращения шнека установлены антифрикцион« ные шайбы 812, а на фигурной втулке 7 сделаны пазы, в которые помещены у плот-! нительные резиновые кольца 11.
Устройство используется следующим образом (рис. 7.8). В поглощающую скважину спускается бурильная колонна /. Верхня^ груба с муфтой 4 помещается на роторе 2 с элеватором 3. На муфту 4 наворачивается сепаратор 5, а на него — ведущая труба 8. Боковой трубный отвод сепаратора 11 соединяется с шлангом 10, отводящим отфильтрованный раствор в приемные емкости насоса.
В скважину закачивается буровой раствор с наполнителя который проходит через сепаратор. Из сепаратора часть раствор® через фильтр выводится наружу с помощью бокового отвода //• Для очистки фильтра производится непрерывное проворачиваний шнека сепаратора с помощью ключа 9 типа АКБ-3.
Применение сепаратора типа СТ-190 позволяет в несколько раз повысить эффективность изоляции зон поглощений путем намыва в них наполнителей.
Изготовитель: Опытный завод ВНИИБТ.
Сепаратор тампонажный роторный типа СТР (рис. 7.9) преДт назначен для проведения изоляционных работ в глубоких скваяоС’
рис. 7.8. Схема обвязки сепаратора СТ-190 на устье:
I __ бурильная колонна; 2 — ротор; 3 — элеватор: 4— муфта; 5 — сепаратор; 6 — муфта сепаратора; 7 — хомут подгонный; 8 — ведущая бурильная труба: 9 — ключ АКБ-3; 10 — шланг соединительный: II — отвод трубный сепаратора
нах, когда опасно оставлять бурильную колонну без вращения и осевого перемещения из-за возможного прихвата.
Его применяют при ликвидации поглощений бурового раствора способом намыва наполнителей в зону трещиноватых или крупнопористых пород. Он позволяет повысить концентрацию наполнителей в нагнетаемом в скважину растворе до 40% и более. Отфильтрованный через СТР раствор попадает обратно в приемные емкости насосов и может вновь использоваться.
12 11 10 |
Схема обвязки СТР с бурильной колонной следующая. Сепаратор через переводник 2 соединен с ведущей бурильной трубой /. Входящий раствор с наполнителем 16 поступает в сепаратор через верхнее входное отверстие 15, а выходит из него загущенным 9 через выходное отверстие 8. Шнек 5сепаратора соединяет ведущую бурильную трубу 1 с короткой трубой 12 квадратного сечения и колонной бурильных труб 10через переводник //. Корпус сепаратора 3 под-
Рис. 7.9. Схема обвязки сепаратора СТР с бурильной колонной:
I ~ ведущая бурильная труба; 2 — переводник ведущей бурильной трубы; 3 — корпус сепаратора; 4 — фильтр; 5 — шнек; 6 — отвод труб — ный сепаратора; 7 — выход облегченного раствора; 8 — отверстие выходное; 9 — загущенный раствор; Ю — колонна бурильных труб;
~~ переводник; 12 — труба квадратная короткая; 13— ротор; 14 — подшипник упорный; *“ отверстие входное; 16 — входящий раствор с наполнителем
вижен относительно шнека 5. Между корпусом и шнеком установлен фильтр 4. Для отвода отфильтрованного раствора в корпус 3 сепаратора встроен боковой трубный отвод 6. Кроме того, в нижней части корпуса 3 сепаратора установлен упорный подшипник 14.
Разработчик: ОАО НПО «Буровая техника».
Изготовитель: Опытный завод ВНИИБТ.
Гидроииучате. Iь типа ГИ-203 предназначен для предотвращения и ликвидации поглощений буровых растворов различной интенсивности, а также для предупреждения газо-, нефте — и водо- проявлений (ГНВП), сохранения коллекторских свойств продуктивного пласта и повышения прочности горных пород, слагающих разрез скважины. Гидроизлучатель состоит из цилиндрического корпуса с двумя рядами опорно-центрирующих элементов (калибраторов) с встроенными в лопасти одним или двумя гидромониторными узлами. Требуемый перепад давления в гидроиз* лучателе — от 3,5 до 6,0 МПа. Диапазон генерируемых частот — о*
0, 2 до 6,0 кГц. * 1
Технические характеристики гидроизлучателей конструкции НПЯ «Азимут» для обработки стенок скважины приведены в табл. 7.3 Гидроизлучатели устанавливаются над долотом, применяются в широком интервале проницаемых пород и повышают их проч4 ность до 0,02 М Па/м.
Табл и ца 7^
Технические характеристики гидроизлучателеи конструкции НПП «Азимут»
|
Рис. 7.10. Устройство вихревое типа УОК-215,9 для очистки и кольматации стенок скважины:
/ — цилиндр; 2 — излучатель вихревой; 3 — долото
Изготовитель и поставщик: НПП «Азимут».
Устройство вихревое типа УОК-215,9 (рис.
7.10) предназначено для предотвращения и уменьшения интенсивности поглощений бурового и цементного растворов в пористо-трещино — ватых породах, предупреждения ГНВП, предотвращения загрязнения околоскважинной зоны продуктивных пластов, уменьшения кавернообразован ия.
Устройство состоит из цилиндра 1, в котором размещен сменный вихревой излучатель 2, устанавливаемого над долотом 3.
Техническая характеристика устройства типа УОК-215,9
Требуемый перепад давления на устройстве, МПа… 2,5…4,0 Расход промывочной жидкости через
вихревой излучатель, л/с…………………………………………………. 5,0
Диапазон генерируемых частот, кГц………………………………. 0,1… 10,0
Габаритные размеры, мм……………………………………………….. 420x200x146
Масса, кг…………………………………………………………………………. 34,0
Типы выпускаемых изделий: УОК-93; УОК-98,4; УОК-120,6; УОК-132; УОК-139,7; УОК-151; УОК-161; УОК-190,5; УОК-215,9; УОК-244,5; УОК-269,9; УОК-295,3; УОК-320.
Изготовитель и поставщик: НПП «Азимут».