Предупреждение газовых, нефтяных и водяных проявлений и борьба с ними

Газо-, нефте- и водопроявления.В разбуриваемых пластах могут находиться газ, вода и нефть. Газ через трещины и поры проника­ет в скважину. Если пластовое давление выше давления бурово­го раствора, заполняющего скважину, газ с огромной силой выб­расывает жидкость из скважины — возникает газовый, а иногда и нефтяной фонтан. Это явление нарушает нормальный процесс бурения, влечет за собой порчу оборудования, а иногда и пожар. Вода или нефть под очень большим пластовым давлением также может прорваться в скважину. В результате происходит выброс бу­рового раствора, а затем воды или нефти с образованием водяного или нефтяного фонтана.

Выбросы происходят не только в результате проникновения газа в скважину под превышающим пластовым давлением. Газ может постепенно проникать в раствор в виде мельчайших пузырьков через плохо заглинизированные стенки скважины или вместе с выбу­ренной породой. Особенно сильно раствор насыщается газом во время длительных перерывов в бурении. Пузырьки газа на забое скважины находятся под сильным давлением, отчего газ сильно сжат, а размеры пузырьков чрезвычайно малы. При циркуляции буровой раствор поднимается вверх и выносит с собой пузырьки газа. При этом, чем выше они поднимаются, тем меньше стано­вится давление на них и тем больше они увеличиваются в размерах. Наконец, пузырьки становятся настолько крупными, что занима­ют большую часть объема раствора, и плотность его значительно уменьшается. Масса столба бурового раствора уже не может проти­востоять давлению газа и происходит выброс. Постепенно проса­чиваясь в скважину, вода и нефть также уменьшают плотность ра­створа, в результате чего возможны выбросы. Выбросы могут воз­никнуть и в случае понижения уровня бурового раствора в сква­жине, которое происходит или вследствие потери циркуляции, или же во время подъема труб в случае недолива скважины.

К признакам начала газопроявлений относятся:выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек бурового раствора, насыщенного газом;кипение в скважине при ограниченном поступлении из плас­тов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора;

слабый перелив раствора из скважины;повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых на­сосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему);появление газа по показаниям газокаротажной станции.

В этих случаях следует усилить промывку скважины, приоста­новить бурение или спускоподъемные операции до особого распо-

ряжения и одновременно принять меры к дегазации раствора. Что- бы предотвратить выброс, гидростатическое давление столба жид­кости в скважине должно быть на 5...15% выше пластового, в зависимости от глубины скважины. Избыточное давление на пласт достигается применением утяжеленных глинистых растворов. При утяжелении глинистого раствора обращают внимание на вязкость, сохраняя ее по возможности минимальной. Однако нельзя ограни­чиваться только утяжелением глинистого раствора как мерой борь­бы с выбросами газа, нефти или интенсивным переливом воды, так как выброс может быть неожиданным или начаться довольно бурно в чрезвычайно короткий отрезок времени, а утяжеление растворов — операция длительная.

Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо не­медленно закрыть скважину, что легко осуществить, если ее устье герметизировано специальным противовыбросовым оборудовани­ем. Противовыбросовое оборудование для герметизации устья сква­жин устанавливается на колонном фланце кондуктора и состоит из превенторов, переходных фланцевых катушек, задвижек, ко­лонных головок и другой специальной арматуры.В настоящее время изготавливается несколько типов превенто­ров. При использовании плашечных превенторов скважины пере­крываются сдвигающимися к центру плашками, изготовленными из специальной резины с металлической арматурой. Как правило, на устье скважины устанавливают два превентора, оснащенных плашками, размеры которых соответствуют наружному диаметру труб, находящихся в скважине. Глухие плашки устанавливаются в превенторе по мере необходимости перекрытия всего сечения скважины. Закрывать плашки можно как ручным способом при помощи штурвала, так и с помощью гидравлического или элект­рического приводов. Конструкция плашек выполнена таким обра­зом, что за счет давления, возникающего внутри скважины, обра­зуется дополнительное усилие, способствующее еще большему их уплотнению.

В универсальных превенторах ствол скважины перекрывается специальным резиновым уплотнением, смонтированным в корпу­се (рис. 6.4). В открытом состоянии уплотнение обеспечивает про­хождение долота. Универсальные превенторы можно закрывать на трубах различного размера и вида (бурильных, УБТ и т.д.). Враща­ющиеся автоматические превенторы предназначаются для автома­тической герметизации устья скважины в процессе бурения. Они позволяют вращать и расхаживать бурильную колонну при закры­том превенторе. Выпускаются на рабочее давление 7,5 и 20 МПа.Типы и основные параметры противовыбросного оборудования (ОП) определены ГОСТ 13862—80 (табл. 6.1).Установлены следующие типовые схемы противовыбросного оборудования с гидравлическим управлением (рис. 6.5):

Таблица 6.2