Применение жидкостных ванн для ликвидации прихватов при строительстве нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск); К.А. Чернокалов, аспирант, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (Иркутск)

Применение жидкостных (нефтяных, водяных, кислотных) ванн – один из основных и наиболее распространенных способов ликвидации прихватов, – элементов конструкции скважин. Он эффективен для освобождения труб в проницаемых породах, когда колонна прижата к стенке скважины перепадом дифференциального давления. Способ не рекомендуется для освобождения колонн, заклиненных посторонними предметами, обвалившейся горной породой, в желобах, в суженной части ствола, а также бурильных труб в нарушенной обсадной колонне. Основное условие эффективного применения жидкостной ванны – сохранение циркуляции бурового раствора при прихвате. В зависимости от литологического состава пород в зоне прихвата применяют нефть, дизельное топливо, воду, кислоты, щелочи, а также комбинированные по составу ванны [1]. Ликвидация прихвата с помощью установки нефтяных ванн Нефть является наиболее активным агентом жидкостной ванны, которую устанавливают в первые моменты возникновения прихвата, но не позже 3–5 часов после начала аварии. Перед установкой нефтяной ванны необходимо выполнить следующие мероприятия:

- определить верхнюю границу прихвата;

- проверить надежность работы противовыбросового оборудования, насосов и других элементов циркуляционной системы;

- установить в бурильной колонне обратный клапан.

Объём нефти для ванны определяется из расчёта перекрытия интервала прихвата в затрубном пространстве и подъёма выше верхней границы прихвата не менее чем на 50–100 м.

Гидростатическое давление в стволе скважины после установки ванны должно превышать пластовое в целях недопущения нефтегазоводопроявлений. Буровой раствор в стволе скважины должен иметь по возможности минимальные величины вязкости, статического напряжения сдвига и плотности.

Для предупреждения всплывания нефти и ухода ее из зоны прихвата рекомендуется перед подачей порции нефти и продавочной жидкости закачать порцию буферной жидкости.

При возможности выбора рекомендуется применять безводную высокоподвижную с малой плотностью и с малым содержанием парафина нефть. Для повышения эффективности ванны в нефть добавляются поверхностно-активные вещества. Закачка компонентов ванны производится насосами в последовательности: буферная жидкость – нефть – буферная жидкость – продавочная жидкость при максимальной подаче. Для предотвращения распространения зоны прихвата рекомендуется расхаживать инструмент во время действия ванны не реже двух раз за 1 час.

Продолжительность действия ванны должна быть не менее 15 часов. При освобождении колонны производят промывку с вымывом нефти на устье и складированием ее для повторных установок ванн. После подъема колонны труб из скважины проводится тщательный контроль их состояния, включая дефектоскопию. Ствол скважины в осложненных интервалах прорабатывается.

Водяная ванна применяется в том случае, если геологический разрез представлен устойчивыми породами, не склонными к осыпям и обвалам. Установка водяных ванн наиболее эффективна в скважинах, для промывки которых используется глинистый раствор на основе выбуренных. Преимущества водяной ванны по сравнению с нефтяной следующие:

- установка ванны может проводиться буровыми насосами;

- возможность немедленной установки в случае отсутствия нефти на буровой, что важно для буровых, удаленных от баз управления буровых работ;

- вода тяжелее нефти, поэтому меры по предотвращению проявлений флюидов выполняются быстрее;

- вода как агент – активна, легко проникает в тонкие каналы фильтрационных корок и менее интенсивно, по сравнению с нефтью, всплывает в стволе скважины, заполненной глинистым раствором;

- безопасность в пожарном отношении.

Эффективность действия водяных ванн возрастает при добавках 1–2% поверхностно-активных веществ.

Кислотная ванна применяется при ликвидации прихватов труб в карбонатных породах, глинистых известняках и доломитах, а также в глинистых породах. Основой способа является способность кислоты растворять перечисленные породы. В основном для кислотных ванн применяется техническая соляная кислота, смеси соляной кислоты и воды или нефти. Для растворения глинистых корок используется смесь соляной и плавиковой кислот. Скорость воздействия кислот на карбонатные породы в большой степени зависит от температуры и давления. Не допускается установка ванн с соляной и смеси соляной и плавиковой кислот при наличии в компоновке бурильной колонны труб из алюминиевого сплава. Для уменьшения коррозионного воздействия кислот на стальные трубы в них вводят поверхностно-активные вещества.

Колонна должна находиться под действием кислотной ванны в течение 3–6 часов. Через 1 час инструмент расхаживают и продавливают в зону прихвата. Необходимо обращать большое внимание на соблюдение правил охраны труда, так как работы с кислотами представляют опасность для здоровья рабочих буровой бригады [2].

Информационные источники:
1. Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ. М.:ВНИИОЭНГ, 1979. 26 с.
2. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. М.: Недра, 1988. 279 с.
Ключевые слова: жидкостная ванна, водяная ванна, нефтяная ванна, кислотная ванна, прихват, раствор.

Журнал "Горная Промышленность"№3 (127) 2016, стр.80