Осложнения, вызывающие нарушение целостности стенок скважины

Произведенные исследования и накопленный опыт бурения позволяют выделить основные виды нарушений целостности сте­нок скважины (рис. 6.1).

Обвалы (осыпи) происходят во время прохождения уп­лотненных глин, аргиллитов или глинистых сланцев. В результате увлажнения буровым раствором или его фильтратом снижается предел прочности этих слоев, 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 обрушению (осыпанию). Небольшие осыпи могут проис­ходить из-за механического воздействия бурильного инструмента на стенки скважины. Обвалы (осыпи) могут происходить в резуль­тате действия тектонических сил, обусловливающих сжатие пород. В этом случае горное давление значительно превышает давление со стороны столба бурового раствора. Характерными признаками обвалов (осыпей) являются: резкое повышение давления на вы-киде буровых насосов, обильный вынос кусков породы, интен­сивное кавернообразование и недохождение бурильной колонны до забоя без промывки и проработки, затяжки и прихваты буриль-

ной колонны, 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 следует умень­шать нагрузку на долото, что ве­дет к снижению механической скорости бурения.

Основными мерами предуп­реждения и ликвидации обвалов (осыпей) являются:

бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой бу­ровым раствором, имеющим минимальную водоотдачу и макси­мально высокую плотность;

организация работ, обеспечивающая высокие скорости про­ходки;

выполнение следующих рекомендаций:

• бурить скважины по возможности меньшего диаметра;

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

• поддерживать скорость восходящего потока в затрубном про­
странстве не менее 1,5 м/с;

• подавать бурильную колонну на забой плавно, без рывков;

• избегать значительных колебаний плотности бурового раствора;

• перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, до­
водя его плотность до необходимой, если в процессе бурения про­
изошло 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 аргиллитов, при значительном содержании минералов типа монт­мориллонита, которые и набухают, сужая ствол скважины. Это приводит к затяжкам, посадкам, недохождениям до забоя и при­хватам бурильного инструмента.

Для предупреждения и ликвидации набухания необходимо: бурить 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;

организовывать работу, обеспечивающую высокие механичес­кие скорости проходки;после приготовления глинистого раствора заполнять им сква­жину и выждать определенное время, необходимое для протека­ния физико-химических процессов;выполнять меры предупреждения и ликвидации обвалов.

Ползучесть происходит в случае прохождения высокоплас­тичных 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 сложены устойчивыми породами, не склонными к ползучести. Осложнение может происходить и вследствие того, что кровля 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, при­хват и смятие бурильной или обсадной колонны.

Основными мерами предупреждения и ликвидации ползучести являются:разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести с промывкой утяжеленными буровыми растворами;организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки; использование при бурении вертикальных скважин такой ком­поновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к нулю;

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 пол­
зучести (вытеканию);

• при креплении скважины обсадной колонной в интервале по­
род, склонных к ползучести, устанавливать трубы с повышенной
толщиной стенок для предотвращения смятия обсадной колонны.

Желобообразование может происходить при прохожде­нии любых пород, кроме очень крепких. Основные причины жело-бообразования — 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 желобообра-зования опасность заклинивания возрастает, если диаметр буриль­ных труб превышает ширину желоба в 1,14... 1,2 раза.

Основными мерами предупреждения и ликвидации желобооб-разования являются:использование при бурении вертикальных скважин такой ком­поновки бурильной колонны, при которой искривление скважин сводится к минимуму; недопущение различных азимутальных из­менений;

стремление к максимальной проходке на долото;

использование предохранительных резиновых колец;

выполнение следующих рекомендаций:

• при прохождении уплотненных глин, аргиллитов, глинистых
сланцев соблюдать меры предупреждения обвалов (осыпей);

• при бурении наклонно-направленных скважин для предуп­
реждения заклинивания труб в желобах соблюдать отношения на­
ружного диаметра спускаемых труб к диаметру желоба не менее
1,35... 1,40;

• колонну бурильных труб поднимать на пониженной скорос­
ти, 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 (ТДШ).Растворение происходит во время прохождения соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, раство­ряются под действием потока жидкости. Характерным призна­ком растворения соляных пород является интенсивное кавернооб-разование, 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, 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 надежным средством предотвращения их интенсивного растворения является бурение с применением безводных буровых растворов. Хорошие результаты Дает использование солестойких буровых растворов и растворов, Приготовленных из палыгорскита.

Во второй половине 1950-х гг. Ю.В.Вадецким было предло­жено использовать многократную кавернометрию для оценки ус­тойчивости горных пород при бурении скважин. С тех пор этот способ нашел широкое применение в практике бурения сква­жин на нефть и газ. Многократная кавернометрия позволяет су­дить о состоянии ствола скважины в процессе бурения, опреде­лять эффективность применяемых методов для предотвращения осложнений, разрабатывать мероприятия по предотвращению осложнений, связанных с нарушениями целостности стенок сква­жин.