Осложнения в стволе скважины 1 1/31/2018 Confidential Information

Скачать презентацию Осложнения в стволе скважины 1 1/31/2018 Confidential Information

Осложнения в скважине.ppt

Количество слайдов: 47

Основные причины осложнений при бурении Под осложнением в скважине следует понимать затруднение ее углубления, вызванное нарушением состояния буровой скважины. • поглощения бурового раствора • нефте-, газо- или водопроявления • Наиболее распространенные виды осложнений: • осложнения, вызывающие нарушения целостности стенок скважины • прихваты инструмента • другие. 2 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Осложнения, вызывающие нарушение целостности стенок скважины Рис. 1 Классификация нарушений целостности стенок скважины (по Ю. В. Вадецкому) Виды нарушений целостности стенок скважин Обвалы (осыпи) Набухание Ползучесть Желобообразование • Произведенные исследования, а также накопленный опыт бурения в качестве основных позволяют выделить следующие виды нарушений целостности стенок скважины. • На рис. 1 приведена классификация видов нарушения целостности стенок скважин. Растворение 3 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Воздействие на горные породы Проникновение бурового раствора или фильтрата в пласт снижение предела прочности горных пород набухание, выпучивание горных пород механическое воздействие бурильного инструмента на стенки скважины Обвалы (осыпи) 4 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO действие тектонических сил, определяющих сжатие пород

Основные причины осложнений при бурении Обвалы (осыпи) Происходят при прохождении: • уплотненных глин • аргиллитов • глинистых сланцев Причины: • снижение предела прочности горных пород • набухание, выпучивание горных пород 5 1/31/2018 • 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 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). Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Обвалы (осыпи) • Небольшие осыпи могут происходить из-за механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины. Причины: • механическое воздействие бурильного инструмента на стенки скважины • действие тектонических сил, обусловливающих сжатие пород 6 1/31/2018 • 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. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Обрушение ствола скважины Обрушение стенок ствола скважины и интенсивность кавернообразования зависят от: • напряжения в породе • тектонических напряжений • поровых давлений в глинах • угла падения пластов • величины фильтрации • физико-химических свойств фильтрата • плотности раствора • времени нахождения ствола в открытом состоянии 7 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Обвалы (осыпи) Характерные признаки обвалов (осыпей): • резкое повышение давления в нагнетательной линии буровых насосов • обильный вынос кусков породы • интенсивное кавернообразование • недоход бурильной колонны до забоя без промывки и проработки • затяжки и прихват бурильной колонны • иногда - выделение газа 8 1/31/2018 • 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 механической скорости бурения. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Осыпание стенок скважины / Кавернообразование 4 Проблемы: § Увеличение диаметра скважины • Объем и стоимость раствора • Слом или прихват инструмента, удорожание работ • Трудности в проведении каротажных работ и испытание пласта • Зарезка бокового ствола • Центрирование обсадной колонны, Качество цементирования • Эффективность очистки ствола • Геофизические исследования • Механическое бурение и СПО § Шламовая подушка на забое после СПО • Не производительное время на проработку § Избыточное количество шлама на виброситах • Низкая эффективность системы очистки 9 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Основные меры предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей} следующие: • 1) бурить в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой буровым раствором, имеющим минимальную водоотдачу и максимально высокую плотность • 2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие скорости проходки • 3) бурить скважины по возможности меньшего диаметра • 4) бурить от башмака (нижней части) предыдущей колонны до башмака последующей колонны долотами одного размера 10 1/31/2018 • 5) поддерживать скорость восходящего потока в затрубном пространстве не менее 1, 5 м/с • 6) подавать бурильную колонну на забой плавно, без рывков • 7) избегать значительных колебаний плотности бурового раствора • 8) перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, доводя его плотность до необходимой, если в процессе бурения произошло ее снижение • 9) не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Последствия Набухание Происходят при прохождении: • глин В результате действия бурового раствора и его фильтрата глина, уплотненная глина и аргиллиты набухают: • сужая ствол скважины • уплотненных глин • в отдельных случаях аргиллитов (при значительном содержании минералов типа монтмориллонита) Это приводит к: • затяжкам • посадкам Причины: • действие бурового раствора и его фильтрата 11 1/31/2018 • недоходами до забоя • прихватам бурильного инструмента Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Основные меры предупреждения и ликвидации набухания следующие: • 1) бурение 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 • 2) правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки • 3) после приготовления глинистого раствора, который отвечает требованиям, указанным в пункте 1), следует заполнить им скважину и выждать некоторое время, необходимое для протекания физикохимических процессов. Это нужно делать потому, что процесс бурения связан с резкими колебаниями давления при спуско-подъемных операциях • 4) выполнение рекомендаций 4), 5), 6), 7), 8), 9), перечисленных выше, как мер предупреждения и ликвидации обвалов (осыпей) 12 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Ползучесть Происходят при прохождении: Характерные признаки ползучести: • глины, песчанистые глины • глинистые сланцы • аргиллитов • ангидрит • соляные породы 13 1/31/2018 • затяжки • посадки бурильной колонны • недоход бурильной колонны до забоя • иногда прихват и смятие бурильной или обсадной колонны. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Причины: Основные причины осложнений при • недостаточное противодавление на Причины: бурении пласт Ползучесть • С проблемой сталкиваемся при прохождении высокопластичных пород, склонных под действием возникающих напряжений деформироваться со временем, т. е. ползти и выпучиваться в ствол скважины. В результате недостаточного противодавления на пласт 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. 14 1/31/2018 • кровля и подошва пласта (горизонта) глины или аргиллита ползет, выдавливая последние в скважину • 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. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Основные меры предупреждения и ликвидации ползучести следующие: • 1) разбуривание отложений, представленных породами, которые склонны к ползучести, с промывкой утяжеленными буровыми 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 15 1/31/2018 • 4) подъем цементного раствора в затрубном пространстве при цементировании обсадных колонны проводить на 50 -100 м выше отложений, которые представлены породами, склонными к ползучести (вытеканию) • 5) При креплении скважины обсадной колонной в интервале пород, склонных к ползучести, необходимо устанавливать трубы с повышенной толщиной стенки для предотвращения смятия обсадной колонны. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Происходит при прохождении: Желобообразование • любых пород, кроме очень крепких Характерные признаки: • посадки, Основные причины: • большие углы перегиба ствола скважины • затяжки, • прихваты, • большой вес единицы длины бурильной колонны • также заклинивание бурильных и обсадных труб. • большая площадь контакта бурильных труб с горной породой Примечание: • желобообразование 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. Примечание: • Особенно часто желоба вырабатываются при проводке искривленных и наклоннонаправленных скважин. 16 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурениимерами предупреждения и ликвидации Основными желобообразования следующие: • 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 17 1/31/2018 • 3) применение 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) Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Основные причины осложнений при бурении Основными мерами предупреждения и ликвидации желобообразования следующие: • 5) при бурении наклоннонаправленных скважин для предупреждения заклинивания труб в желобах, соблюдение отношений наружного диаметра спускаемых труб к диаметру желоба не менее 1, 35— 1, 4 18 1/31/2018 • 6) колонну бурильных труб следует поднимать на пониженной скорости, чтобы не допустить сильного заклинивания • 7) при заклинивании трубы надо сбивать вниз • 8) Желоба ликвидируют проработками ствола скважины в интервалах их расположения Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Что такое прихват? Прихват бурильной колонны – это часто встречающееся и одно из Прихватом называются наиболее серьезных осложнений при бурении скважин. случаи, когда бурильная колонна не может: • свободно двигаться вверх – вниз • вращаться • и / или пропускать буровой раствор Примечание: При этом работы на скважине приостанавливаются, так как нет возможности сдвинуть буровую колонну, хвостовик, обсадную колонну или каротажный кабель с данной позиции. 20 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Прихват бурильной колонны Последствия: Когда происходит ? Прихват может произойти: • во время бурения • каротаже • испытании скважины • проработки ствола скважины • или при выполнении других работ, связанных со спуском в скважину съемных частей бурового оборудования 1/31/2018 К чему приводит? • невозможность подъема бурильных труб • непроизводительные потери времени и денег • наращивания труб 21 • прекращение ведения буровых работ • возможный слом бурильного инструмента • оставления в скважине КНБК • зачастую потеря буримого ствола скважины и бурение второго или последующего стволов скважины • иногда потери всей скважины. Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Механизмы образования прихватов Ø Закупоривание твердыми частицами – Packoff bridge Ø Дифференциальный прихват - Differential Ø Геометрия ствола скважины, заклинка – Wellbore Geometry 23 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Типы прихвата Механический прихват вследствие: • Зашламовывания ствола, обрушения стенок скважины • Заклинивания инструмента по геометрическим причинам скважины • Заклинивание инструмента из-за упавшего металла в скважину или из-за оставленного металла в скважине Дифференциальный прихват 25 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Причины прихвата Механического Дифференциального • Плохая очистка ствола, особенно в наклонных скважинах • Набухание и обрушение глинистых пород • Пластичное течение солевых отложений • Образование жёлоба • Интенсивное искривление ствола наряду с жесткой компоновкой инструмента • Диаметр ствола меньше нормального 26 1/31/2018 • Разница между давлением раствора в скважине и пластовым давлением в проницаемых отложениях Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Механический прихват Прихват вследствие неадекватной очистки ствола Причины: • Слишком высокая скорость бурения • Неадекватная технология промывки • Неадекватная реология раствора Меры предотвращения: • Снизить скорость бурения • Обеспечить адекватность очистки ствола 27 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Механический прихват Прихват в водочувствительных глинистых отложениях Причины: • Набухание активных (водочувствительных) глин Индикаторы бурения в активных глинах: • Увеличение условной вязкости, ДНС, СНС, MBT, плотности раствора • Увеличение крутящего момента и трения • Рост давления на стояке 28 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Прихват при бурении песчаных/гравийных отложений Индикаторы осыпей: • Увеличение крутящего момента и трения • Неадекватно большое количество шлама на ситах 30 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Признаки прихвата при плохой очистке или обрушении ствола • До прихвата имелись признаки некачественной очистки ствола от шлама • Прихват произошел при подъеме инструмента • Движение инструмента вниз ограничено • Вращение инструмента ограничено или невозможно • Циркуляция раствора ограничена или невозможна 31 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Предотвращение прихвата в неустойчивых отложениях • Применение ингибирующих буровых растворов или РУО • Применение растворимых асфальтенов • Повышение плотности раствора (если возможно) • Ламинарный режим течения раствора • Улучшение реологических свойств раствора • Снижение скоростей СПО и СНС раствора 32 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Признаки прихвата по геометрическим причинам • До прихвата признаки некачественной очистки ствола от шлама отсутствовали • Прихват произошел во время движения инструмента вверх или вниз • Возможно движение инструмента вниз • Возможно вращение инструмента • Свободная циркуляция раствора 37 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Дифференциальный прихват Два необходимых условия, при которых возможен дифференциальный прихват: 1. Гидростатическое давление бурового раствора должно превышать пластовое давление 2. Наличие пористых проницаемых отложений 38 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Механизм дифференциального прихвата Усилие = разность давлений площадь контакта коэффициент трения Коэффициент трения = 0, 2 0, 35 (РВО); 0, 1 0, 2 (РУО) 39 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Признаки дифференциального прихвата – Прихват произошел после того, как бурильная колонна оставалась достаточно долго неподвижной – Невозможно вращать или расхаживать бурильную колонну – Циркуляция бурового раствора в скважине свободная 40 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Предотвращение дифференциального прихвата • Минимально возможная плотность раствора • Использование УБТ со спиральным/квадратным сечением • Снижение водоотдачи раствора • Уменьшение толщины фильтрационной корки • Ограничение времени неподвижности бурильной колонны • Ввод в раствор смазки и инертных наполнителей (M-I-X II) • Использование в компоновке яса 41 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Освобождение от дифференциального прихвата 1. Механическое - с использованием яса 2. Физико-химическое – с установкой ванн, разрушающих фильтрационную корку (нефть, РУО, соленасыщенный раствор, кислота, линия продуктов PIPE-LAX ) 3. Промедление снижает вероятность успеха! 42 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

PIPE-LAX – PIPE-LAX создаёт и заполняет трещины в фильтрационной корке, уменьшая площадь ее соприкосновения с бурильной колонной – PIPE-LAX имеет отличные смазывающие свойства и снижает коэффициент трения 43 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Линия продуктов PIPE-LAX • Поверхностно активное вещество, добавляемое в: – Нефть (при использовании неутяжеленного бурового раствора) – Раствор на углеводородной основе (VERSADRIL, VERSACLEAN и др. ) • Один галлон PIPE LAX на баррель (33 л/м 3) нефти или РУО 44 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Линия продуктов PIPE-LAX PIPE LAX W • Смесь дизельного топлива, бутилового спирта и жирных кислот для приготовления утяжеленных ванн • Состав ванны: – Дизтопливо или нефть – PIPE LAX W – Вода – Барит/гематит • Количественный состав компонентов выбирается по таблице в зависимости от необходимой плотности ванны и используемого утяжелителя 45 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Линия продуктов PIPE-LAX ENV – Безопасен для окружающей среды – Не нуждается в разбавлении в нефти – Готов к употреблению, следует только утяжелить до нужной плотности баритом/гематитом – Во избежания сильного загущения нельзя допускать попадания в PIPE-LAX ENV воды или бурового раствора – При плотности ванны выше 1, 8 г/см 3 необходимо использовать в ее составе смазку LUBE-167 (табл. ) 46 1/31/2018 Confidential Information © 2010 M-I SWACO

Технология установки ванны Используйте следующие рекомендации для освобождения УБТ: – Рассчитайте объем кольцевого пространства от зоны прихвата до долота с учетом кавернозности ствола V= S L k (S– площадь кольца; L – длина УБТ; k – коэффициент кавернозности) – Увеличьте рассчитанный объем на 25% для возможности периодического освежения зоны контакта – Рассчитайте время продавки ванны на длину УБТ – Закачайте ванну и выключите насос – Производите периодическое расхаживание и вращение колонны 47 – Каждые 30 минут включайте насосы и прокачивайте 0, 1 -0, 2 м 3 Confidential Information © 2010 M-I SWACO жидкости для освежения зоны контакта 1/31/2018