Анализ современных способов и средств, применяемых для извлечения трубных колонн из скважин при проведении буровых и ремонтных работ

DOI: http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-6-142-80-81
УДК: 622.24

В.И. Склянов, канд. техн. наук, зав. кафедрой «Разработка месторождений полезных ископаемых»ФГБОУ ВО«Норильский государственный индустриальный институт»

М.А. Перепелкин, канд. техн. наук, доц. кафедры «Автомобильного транспорта» ФГБОУ ВО «Северо-Восточный государственный университет»

Е.Г. Бунас, вед. спец. ЧОУ ДПО «Корпоративный университет «Норильский никель»

З.Г. Уфатова, доц. кафедры «Разработка месторождений полезных ископаемых»ФГБОУ ВО«Норильский государственный индустриальный институт»

Осложнения при бурении и эксплуатации скважин возникают по различным причинам. Большинство из них – результат нарушения технологии, часть объясняется недостаточным знанием геолого- физических условий (особенно в разведочном бурении), непониманием первопричин явлений, предшествующих осложнению, и осложнений, связанных непосредственно с процессом бурения (осыпи, обвалы, потеря циркуляции бурового раствора и др.). Иногда исполнители при выполнении сложных технологических операций идут на так называемый «обоснованный риск», в результате чего возникают осложнения или аварии.

Сюда может быть отнесено значительное количество случаев, неучтенных документально и не приведших к аварии, но потребовавших на их ликвидацию много времени, следовательно, дорогостоящих.

Распространено мнение, что осложнения (при бурении – это нарушение технологического процесса по различным причинам) и их ликвидацию не следует рассматривать как ремонт [1]. Такая точка зрения может быть легко оспорена, особенно с учетом того, что ликвидация осложнений осуществляется методами, многие из которых используются при различных видах ремонта при эксплуатации скважин.

Одним из самых распространенных, серьезных и дорогостоящих видов ремонта скважин, иногда оканчивающихся ликвидацией скважины или бурением нового ствола, являются прихваты колонн бурильных и обсадных труб.

Наиболее часто происходят прихваты бурильных труб, реже – обсадных колонн и колонн насосно-компрессорных труб.

Прихватом (по А.К. Самотою) следует считать непредвиденный при сооружении скважин и их эксплуатации процесс, характеризующийся потерей подвижности колонны труб или скважинных приборов, которая не восстанавливается даже после приложения к ним максимально допустимых нагрузок с учетом запаса прочности стали [2].

Интервал прихвата, а не только его верхнюю границу, во всех возможных случаях целесообразно находить с помощью акустического цементомера (АКЦ) [3]. Для этого регистрируют относительную амплитуду продольной волны (Ак) и время распространения продольной волны по породе (Тп), поскольку интервал прихвата характеризуется максимальным Ак и минимальным Тп значениями.

Определение интервала прихвата позволяет с большей точностью определить группу (прилипание, заклинивание, обвал и т.п.) и место прихвата, а следовательно, дает возмож- ность выбрать наиболее действенный способ его ликвидации. В настоящее время имеются средства и материалы, позволяющие ликвидировать любые аварии, если на эти работы можно затрачивать неограниченное число материалов и средств. Однако необходимо учитывать экономические факторы и добиваться ликвидации аварии в возможно короткие сроки и с минимальными затратами.

В зарубежной практике максимально возможное время на ликвидацию аварий оценивается следующим уравнением:

Nс = (V + Cр.б) :Cр ,

где V – суммарная стоимость инструмента, оставленного в скважине, руб.; Cр.б– суммарная стоимость по забуриванию и бурению нового ствола, руб.; Ср. – среднесуточная стоимость работ и затраты по использованию и эксплуатации ловильного инструмента, руб/сутки.

Ориентировочно для наших условий это уравнение можно применять, если имеется возможность своевременно доставить на буровую необходимый инструмент и материалы.

Соответственно и выбор эффективного метода ликвидации прихвата во многом зависит от наличия средств для его осуществления в нужный момент на буровой или на предприятии. Действия исполнителя при ликвидации прихвата базируются на совокупности накопленного им опыта и имеющейся информации о причине происшедшего прихвата. В сложной ситуации, особенно в условиях, характеризующихся неопределенностью обстановки в скважине при возникновении прихвата, не всегда удается принять оптимальные решения о путях ликвидации прихвата. В работе А.К. Самотоя [4] предлагается в этих условиях выбирать решения, обеспечивающие минимальные потери времени и средств, исходя из методов теории статистических решений.

Согласно существующим представлениям о причинах прихватов А.К. Самотой выделяет три основные категории прихватов (по терминологии теории статистических решений – «состояние природы»): 1 – прихват под действием перепада давления; 2 – заклинивание (в том числе при спуско- подъеме, вращении, в желобных выработках); 3 – прихват вследствие сужения поперечного сечения ствола скважины (при обваливании пород, сальникообразований, оседания шлама, течении высокопластичных пород и т.д.).

Результативность известных способов ликвидации прихватов во многом определяется «состоянием природы». Так, использование ванн наиболее результативно при ликвидации прихватов, происшедших под действием перепада давления, а устройства импульсного воздействия (яссы, вибраторы) наиболее эффективны при ликвидации прихватов, вызванных заклиниванием.

Существующие способы ликвидации прихватов классифицируются по четырем группам (по терминологии теории статистических решений – «действия»): 1– установка ванны; 2 – механическое, гидромеханическое и другие методы импульсных воздействий; 3 – обуривание труб; 4 – установка моста и забуривание нового ствола скважины.

Критерием оценки сравнительной эффективности способов принимается время Т, затраченное на ликвидацию прихвата, которое определяется с учетом проведения необходимых операций при производстве работ (расхаживание и определение зоны прихвата, подготовка агента ванны, его закачивание и продавливание, время воздействия или сборка ясса, отвинчивание и подъем свободной части колонны, работа яссом и т.д.).

К сожалению, этот метод из рамок теории пока не вышел. Поэтому выбор метода и проведение в короткие сроки большинства ловильных работ по ликвидацию прихватов под силу только опытным специалистам. Как правило, наиболее оптимальное и быстрое решение выявляется в результате коллективного анализа причин аварии и практики ловильных работ в данном районе [5, 6].

На основании проведенного обзора научно-технической и патентной литературы выявлены способы ликвидации прихватов колонн труб, которые в большей или меньшей степени нашли практическое применение в деятельности организаций, занимающихся бурением, ремонтом и ликвидацией скважин.

В работе И.П. Пустовойтенко [7] предлагаются следующие общие принципы выбора метода ликвидации прихвата. Вначале рекомендуются методы, позволяющие ликвидировать прихват силами буровой бригады без привлечения дополнительных материалов. Расхаживание и создание допустимого крутящего момента с целью освобождения колонны труб, гидровибрирование насосами, гидроимпульс, способ снижения давления в зоне прихвата путем понижения уровня раствора в затрубном пространстве или закачивания жидкости с меньшей плотностью, чем буровой раствор (воды, нефти, солярки и др.).

Далее выявляют возможность ликвидации прихвата без разъединения колонны над местом прихвата (жидкостная ванна, встряхивание торпедами, импильсноволновой способ), но уже с применением дополнительных сил (геофизиков) и затратой дополнительных материалов. Если эти методы, исключающие разъединение колонны, не дали положительного результата, приступают к более трудоемким методам.

Пытаются освободить трубы с помощью испытателя пластов, ударных механизмов, для установки которых требуется разъединение бурильной колонны над верхней границей прихвата. Если и эти методы не дали положительного результата, целесообразно провести оценку дальнейших работ, имея в виду забуривание нового ствола или продолжение работ по ликвидации аварии длительными и трудоемкими методами (обуриванием, извлечением по частям и т.д.). Как правило, сложные случаи прихвата заклиниванием колонны труб в результате нарушения устойчивости горных пород ликвидируются обуриванием и извлечением колонны методом развинчивания по частям.

Ключевые слова: бурение, скважина, колонна, ремонт, эксплуатация

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:

1. Басарыгин Ю.М., Будников В.Ф., Булатов А.И. Теория и практика предупреждения осложнений и ремонта скважин при их строительстве и эксплуатации: Справ.пособие: В 6 т. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. Т. 1. 510 с.

2. Булатов А.И., Кошелев Н.Н., Кеворков С.А. Об одном из основных факторов, способствующих возникновению прихвата труб: Тез. докл. на Всесоюз. совещ. по проблеме прихватов, современных способов их предупреждения и ликвидации. Краснодар: ВНИИКРнефть, 1973.

3. Войцеховский А.П. Перепад давления как причина прихватов бурильных труб

4. Самотой А.К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бурении скважин. М.: Недра, 1979.

5. Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению. М.: Недра, 1995. Т. 1–4.

6. Сулейманов А.Б., Карапетов В.А., Яшин А.С. Техника и технология капитального

7. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. М.:

Журнал "Горная Промышленность" №6 (142) 2018, стр. 80