Осложнения, приводящие к нарушению целостности стенок скважин. Причины последствия, методы предупреждения и ликвидации

 

Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния буровой сква­жины. Наиболее распространенные виды осложнений — осложне­ния, вызывающие нарушения целостности стенок скважины, по­глощения бурового раствора, нефте-, газо- или водопроявления. Произведенные за последнее время исследования, а также накопленный опыт бурения позволяют выделить основные виды нарушений целостности стенок скважины.

Обвалы (осыпи) происходят при прохождении уплотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлаж­нения буровым раствором или ее фильтратом снижается предел прочности уплотненной глины, аргиллита или глинистого сланца, что ведет к их обрушению (осыпям). Обвалам (осы­пям) может способствовать набухание. Проникновение свобод­ной воды, которая содержится в больших количествах в рас­творах, в пласты, сложенные уплотненными глинами, аргилли­тами или глинистыми сланцами, приводит к их набуханию, выпучиванию в ствол скважины и в конечном счете к 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 давления на выкиде буровых насосов, обильный вынос кусков по­роды, интенсивное кавернообразование и недохождение бу­рильной колонны до забоя без промывки и проработки, за­тяжки и прихват бурильной колонны; иногда — выделение газа. Интенсивное кавернообразование существенно за­трудняет вынос выбуренной породы на дневную поверхность, так как уменьшается скорость восходящего потока и его подъемная сила, 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 механики скорости прохода.

Основными мерами предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей) являются:

1) бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промыв­кой буровым раствором, имеющим минимальный показатель фильтрации и максимально возможно высокую плотность;

2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки;

3) выполнение следующих рекомендаций:

а) бурить скважины по возможности меньшего диаметра;

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

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

г) подавать бурильную колонну на забой плавно;

д) избегать значительных колебаний плотности бурового раствора;

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

ж) не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения.

 

Набухание происходит при прохождении глин, уплотненных глин, в отдельных случаях аргиллитов (при значительном со­держании минералов типа монтмориллонита). В результате действия бурового раствора и его фильтрата глина, уплотнен­ная глина и аргиллиты набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к. затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и часто к прихватам бурильного инструмента.

Основными мерами предупреждения и ликвидации набуха­ния являются:

1) бурение в зоне возможных сужений с промывкой утяже­ленными буровыми растворами, в фильтрате которых содер­жатся химические вещества, способствующие увеличению пре­дельного напряжения сдвига, а также степени и давления на­бухания;

2) правильная организация работ, обеспечивающая высо­кие механические скорости проходки;

3) после приготовления глинистого раствора, отвечающего требованиям, указанным в п. 1, следует заполнить им скважину и выждать некоторое время, необходимое для протекания фи­зико-химических процессов. Это нужно делать потому, что про­цесс бурения связан с резкими колебаниями давления при спускоподьемных операциях;

4) выполнение рекомендаций б), в), г), д), е) и ж), пере­численных выше, как мер предупреждения и ликвидации обва­лов (осыпей).

Ползучесть происходит при прохождении высокопластичных пород (глин, глинистых сланцев, песчанистых глин, аргилли­тов, ангидрита или соляных пород), склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т. е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате недо­статочного противодействия на пласт глина, песчаные глины, ангидриты, глинистые сланцы или соляные 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 (горизонта) глины или аргиллита ползет, вы­давливая последние в скважину. При этом кровля и подошва пласта (горизонта) глины, глинистых сланцев или аргиллита сложены породами (например соляными), склонными к ползу­чести. Явление ползучести особенно проявляется с ростом глу­бины бурения и увеличения температуры пород. Характерные признаки ползучести — затяжки, посадки бурильной колонны, недохождение бурильной колонны до забоя; иногда прихват и смятие бурильной или обсадной колонны.

Основными мерами предупреждения и ликвидации ползу­чести являются:

1) разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести, с промывкой утяжеленными глини­стыми растворами;

2) правильная 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) подъем при цементировании обсадных колонн цементного раствора в затрубном пространстве на 50—100 м и выше отло­жений, которые представлены породами, склонными к ползу­чести (вытеканию);

5) при креплении скважины обсадной колонной в интер­вале пород, склонных к ползучести, установка трубы с повы­шенной толщиной стенки для предотвращения смятия обсадной колонны.

Желобообразование может происходить при прохождении любых пород, кроме очень крепких. Основные причины желобообразования — большие углы перегиба ствола скважины, боль­шой вес единицы длины бурильной колонны, большая площадь контакта бурильных труб с горной породой. Особенно часто желоба вырабатываются при проводке искривленных и наклон­но-направленных скважин. Характерные признаки образования в скважине желоба — проработки, посадки, затяжки, прихваты, а также заклинивание бурильных и обсадных труб. Опыт буре­ния показал, что желообразование происходит не сразу, а по­степенно с ростом числа рейсов бурильного инструмента. В ус­ловиях желобообразования опасность заклинивания возрастает, если диаметр бурильных труб превышает ширину желоба в 1,14—1,2 раза. Основными мерами предупреждения и ликвидации желобо­образования 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) при прохождении уплотненных глин, аргиллитов, глини­стых сланцев в целях предупреждения желобообразования, ко­торое может предшествовать обвалам (осыпям), соблюдение всех рекомендаций, перечисленных как меры предупреждения обвалов (осыпей);

5) при бурении наклонно-направленных скважин для пре­дупреждения заклинивания труб в желобах соблюдение отно­шения наружного диаметра спускаемых труб к диаметру же­лоба не менее 1,35—1,40;

6) колонну бурильных труб следует поднимать на понижен­ной скорости, чтобы не допустить сильного заклинивания;

7) при заклинивании трубы надо сбивать вниз.

Желоба ликвидируют проработками ствола скважины в ин­тервале их расположения. Одной из распространенных мер ликвидации образовавшихся желобов является взрыв шнуро­вых торпед (ТДШ).

Растворение происходит при прохождении соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, растворяются под действием потока жидкости. Характерный признак раство­рения соляных пород — интенсивное кавернообразование, а в особо тяжелых случаях — потеря ствола скважины. Устойчивость (по отношению к растворению) стенок сква­жины, сложенных однородными породами, независимо от ско­рости восходящего потока, может быть достигнута лишь при условии полного насыщения бурового раствора солью (соль, со­держащаяся в растворе, должна быть такой же, как соль, из которой сложены стенки скважины). При небольшой мощности неоднородных солей основной мерой предупреждения их рас­творения является максимальное форсирование режима буре­ния с последующим спуском колонны и ее цементирование. При большой мощности неоднородных солей наиболее надеж­ное средство предотвращения их интенсивного растворения — бурение с применением безводных буровых растворов. Хоро­шие результаты дает использование солестойких буровых рас­творов и растворов, приготовленных из палыгорскита.