книги из ГПНТБ / Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении

Требуемое число рядов детонирующего шнура марки ДШ-В определяют по номограмме, показанной на рис. 88. Для этого со­ единяют прямой линией точки, указывающие гидростатическое давление рт в месте взрыва и толщину стенки трубы о, в которой будет произведен взрыв. Из точки пересечения этой прямой с про­ межуточной прямой без делений проводят прямую линию до точки, указывающей наружный диаметр труб dTp. В точке пересечения этой прямой со шкалой п получим искомое число рядов шнура

Рис. 88. Номограмма для определения числа рядов детонирующего шнура для торпед ТДШ.

ДШ-В для скважины с плотностью бурового раствора, равной 1 г/см3 .

Для бурового раствора большей плотности число рядов будет больше, поэтому необходимо полученное число рядов шнура раз­ делить на коэффициент С, который приведен в табл. 55, составлен­ ной по данным Азербайджанского филиала ВНИИгеофизика.

Длина торпеды ТДШ для ликвидации прихвата должна быть равна или немного больше длины зоны прихвата с таким расчетом, чтобы общий вес заряда не превышал 5 кг.

Для ликвидации прихвата с помощью торпеды ТДШ проводят следующие работы:

— определяют верхнюю точку прихвата;

248

— спускают в скважину торпеду выбранной по расчету длины

иустанавливают против зоны прихвата;

—натягивают бурильную колонну с максимально возможным усилием;

—производят взрыв.

После взрыва торпеды ТДШ немедленно начинают расхаживание бурильной колонны с отбивкой ее ротором. Для повышения эффективности этого метода в нижнем конце бурильных труб с турбобурами в тресте Волгограднефтегеофизика разработана новая конструкция ТДШ, состоящая из стального корпуса диа­ метром 58 мм с пятью продольными каналами-выемками по всей его длине для укладки детонирующего шнура. Гнездо для уста­ новки взрывопатронов, шнур и патрон закрепляют изоляционной лентой. Корпус имеет вверху серьгу для соединения с кабелем и направляющий конус внизу [73]. При взрыве такой торпеды ослаб­ ляется резьбовое соединение, находящееся против нее, и колонна развинчивается.

Торпеду спускают в скважину на каротажном кабеле. Свобод­ ную часть бурильной колонны отсоединяют следующим образом. Определяют место прихвата и нахождение муфты или замка под ним с помощью прихватоопределителя или локатора. Бурильную колонну закрепляют поворотом ротора. Затем разгружают замко­ вое соединение в месте торпедирования путем натяжения колонны с усилием, равным весу колонны в интервале до развинчиваемого соединения. Натянутую колонну зажимают трубными клиньями и завинчивают на расчетное число оборотов в соответствии с табл. 51. Спускают шаблон торпеды, а затем торпеду и взрывают ее. Диа­ метр шаблона должен быть на 15—20 мм меньше диаметра про­ ходного отверстия замка бурильных труб. Вращением влево ко­ лонну отвинчивают, поднимают одну свечу, восстанавливают цир­

249

замков, а также от давления и температуры в интервале торпеди­ рования. Чем глубже интервал, тем больший требуется заряд, т. е. тем больше рядов шнура должна иметь торпеда, так как в условиях высокого гидростатического давления сила взрыва намного умень­ шается. Заряд торпеды выбирают также по номограмме, приведен­ ной на рис. 88, где для труб разного диаметра дана зависимость между величиной заряда (числом отрезков детонирующего шнура)

трубах величина заряда уменьшается в соответствии с процентом износа труб.

Длину детонирующего шнура торпеды выбирают в зависимости от способа определения местонахождения замкового соединения, против которого устанавливается торпеда. Если замковое соеди­ нение определено магнитным локатором, то длина торпеды должна быть 3—5 м. При торпедировании без определения местонахожде­ ния замкового соединения длину торпеды берут на 2—3 м больше длины трубы (в зоне торпедирования), чтобы обеспечить располо­ жение заряда против замкового соединения.

В практике часто встречаются случаи, когда колонна прихва­ чена на большую длину и 5 кг заряда недостаточно для ее осво­ бождения. Тогда делают несколько последовательных операций встряхивания и развинчивания колонны по частям. Преимущест­ вом последнего способа является управляемость процессом раз­ винчивания, что исключает разъединение колонны в опасных зо­ нах-кавернах, под башмаком обсадной колонны и т. д.

Технология проведения работ по освобождению колонны встря­ хиванием подобна технологии при развинчивании в резьбовом со­ единении.

Последовательность работ при освобождении прихваченной ко­ лонны развинчиванием ее с помощью взрыва следующая. Опреде­ ляют место прихвата прихватоопределителем. Бурильную колонну закрепляют ротором. В зависимости от длины торпеды (с учетом веса заряда) намечают длину отвинчиваемых труб. Натягивают бурильную колонну с усилием, равным ее весу до замка, в котором намечается развинчивание колонны.

Натянутую колонну закрепляют в клиньях и вращают на число оборотов в соответствие с табл. 51. Спускают в трубы шаблон тор­ педы и взрывают ее, поднимают кабель с остатками узлов тор­ педы, развинчивают трубы влево и восстанавливают циркуляцию раствора. Промывают скважину и приступают к подъему колонны. Затем снова спускают ее, соединяют и повторяют описанный выше цикл работ.

с помощью прихватоопределителя. Отвинчивают неприхваченную часть колонны и сразу же восстанавливают циркуляцию бурового

250

раствора. После выравнивания его параметров поднимают буриль­ ную колонну, затем спускают ее с яссом и соединяют с прихва­ ченной колонной. При этом над яссом должно быть 50—100 мУБТ .

Эффективность работы ясса зависит от следующего.

1. От места его установки. Чем ближе ясс помещается к при­ хваченным трубам, тем больше вероятность освобождения ко­ лонны, так как установка его непосредственно над прихваченными трубами исключает поглощение силы удара неприхваченными тру­ бами.

2. От длины прихваченной колонны. Ясс целесообразно исполь­ зовать в случае прихвата долот, турбобуров и труб небольшой длины (до 100—200 м).

3. От состояния ствола в зоне прихвата. При наличии каверн в зоне прихвата и в месте установки ясса может произойти быст­ рый излом труб. То же произойдет, если прихват ликвидируется яссом в зоне резко искривленного ствола скважины. Кроме того, механический эффект от работы ясса в зоне кривизны быстро га­ сится.

Работа ясса по освобождению прихваченных обсадных колонн дает положительные результаты реже, чем при ликвидации при­ хватов бурильных колонн, так как в случае аварии с обсадными трубами требуется прилагать значительно большие усилия на еди­ ницу длины труб.

хвата бурильных колонн в результате заклинивания долота. При­ знаком такой аварии при бурении скважины забойными двигате­ лями является невозможность поднять или опустить бурильную колонну, хотя вращать ее можно. При бурении роторным способом явных признаков заклинивания долота нет, поэтому утверждение об аварии такого вида основывается на предположениях, часто ошибочных.

Заклиненные долота извлекают следующими способами. Если нет забойного двигателя, то долото отбивают ротором. Расхаживание и отбивку ведут в пределах допустимых нагрузок и скоро­ стей вращения ротора, приведенных в табл. 51 и 52.

При освобождении заклиненных долот отбивкой ротором при турбинном бурении необходимо, чтобы турбобур имел стопорное устройство на валу турбобура.

Попытки заклинить вал турбобура в корпусе с помощью за­ брасывания в трубы кусочков проволоки диаметром 4—5 мм и гвоздей такого же диаметра не дают эффекта. Заклиненный таким способом вал быстро начинает проворачиваться. Попытки заклини­ вания вала турбобура, как правило, заканчиваются прекращением циркуляции бурового раствора.

Для надежного заклинивания вала в корпусе турбобура ре­ комендуется все турбобуры оснастить стопорными устройствами, разработанными в тресте Волгограднефтегазразведка. Стопорное

251

устройство, показанное на рис. 89, устанавливают в верхней части турбобура. Состоит оно из внутренней / и наружной 2 полумуфт, имеющих на стыке пять-шесть пазов, в которых полумуфты сто­ порятся шарами 3. Наружная полумуфта размещается в корпусе турбобура между торцом верхнего переводника и распорной втулкой. Неподвижность ее обеспечивается обычным креплением

статоров в корпусе. Внутренняя по­ лумуфта крепится с помощью пра­ вой муфтовой замковой резьбы на валу турбобура над контргайкой и имеет в верхней части ниппель с замковой резьбой. Пазы полумуфт

при их совмещении свободное опу­ скание шара. Площадь отверстий в пазах и просвета между полумуф­ тами должна быть не меньше пло­ щади отверстий статоров для иск­ лючения потерь давления.

Для заклинивания вала в буриль­ ную колонну бросают 20—25 шаров соответствующего диаметра и вос­ станавливают циркуляцию раство­ ра. Определив момент их попадания в турбобур по увеличению давле­ ния, медленно проворачивают ро­ тор. При совмещении пазов они за­ полняются шарами, а следователь­ но, заклинивается вал в корпусе.

ский стержень), который стопорит вал в переводнике. Такие сто­ порные устройства применяют на предприятиях Поволжья, Че­ чено-Ингушетии [73].

Если эти работы не дали положительных результатов, устанав­ ливают кислотную или нефтяную ванну или торпедируют буриль­ ную колонну над долотом. Ваннам следует отдать предпочтение.

Одновременно с установкой ванны решается вопрос о возмож­ ности встряхивания или торпедирования долота. Если эти работы

252

окажутся безрезультатными или их нельзя осуществить, целесооб­ разно отвернуть с помощью шнуровой торпеды или обрезать тор­

предприятий с успехом применяют гидроимпульсный способ ликви­ дации прихвата бурильных колонн, созданный во ВНИИБТ. Способ основан на сбивании прихваченной колонны вниз возбуждением волн разгрузки путем снятия предварительно созданных напряже­

в движение, возбуждаются волны разгрузки в жидкости, запол­ няющей бурильную колонну. В зону прихвата передаются значи-

Рис. 90. Бросовое стопорное устройство.

тельные усилия от веса бурильной колонны, направленные сверху вниз. В результате перетока бурового раствора из затрубного про­ странства в трубы размывается глинистая корка на стенках сква­ жины и снижается гидростатическое давление на проницаемые пласты.

Гидроимпульсный способ предназначен для ликвидации всех видов прихватов (затяжки в желобах, возможное заклинивание, прихват из-за перепада давления и образовавшихся сальников) независимо от времени его возникновения. Этот способ не реко­ мендуется применять, если невозможно создать перепад давления между внутритрубным и затрубным пространствами более 40 кгс/см2 , когда бурильная колонна не герметична и когда она прихвачена обвалившейся породой.

Эффективность способа снижается, если прихваченная колонна находится на забое. Предпочтение этому способу дается, когда прихваченная колонна находится над забоем.

При гидроимпульсном способе ликвидации прихвата проводят следующие работы:

промывают скважину до полного выравнивания параметров бу­ рового раствора;

натягивают бурильную колонну с усилием, равным весу ее неприхваченного участка, и устанавливают на элеватор;

253

к бурильной колонне присоединяют наголовник, состоящий из переводника под бурильные трубы с двумя отводами к цементиро­ вочным агрегатам и с фланцем под превенторную задвижку, превенторных задвижек и диафрагменной камеры (для повышения эф­

90 кгс/см2 и не допустить при этом выхода воды в затрубное про­ странство. Желательно, чтобы при выбранном перепаде вода в ко­ лонне занимала не более 2 /з ее длины. Закачка воды большего объема, чем расчетный, приводит к разрыву первой диафрагмы и встряхиванию бурильной колонны; непрерывная закачка воды ве­ дет к порыву второй и последующей диафрагм, что будет сопро­ вождаться очередным встряхиванием бурильной колонны и обра­ зованием волн разгрузки. После порыва диафрагм (а по возмож­ ности и выпуска определенного объема воды из труб) закрывают превенторную задвижку наголовника. Затем расхаживают буриль­ ную колонну в течение 10 мин с усилием, превышающим вес ко­ лонны не более чем на 25 тс. Если прихват не ликвидирован с пер­ вого раза, повторяют гидроимпульсный способ до 3—4 раз. Если положительного результата не будет, то работы по ликвидации прихвата прекращают; из труб удаляют воду, а в затрубное про­ странство закачивают буровой раствор. Бурильную колонну натя­ гивают с усилием, равным ее весу, и медленно отбирают воду с помощью цементировочного агрегата.

Если ствол скважины сложен устойчивыми породами, жела­ тельно при безрезультатности гидроимпульсного способа ликвида­ ции прихвата попытаться освободить прихваченную колонну мето­ дом перетока жидкости, как указано при описании ванн.

Об эффективности многократного гидроимпульса свидетельст­ вует следующий случай. В скв. 6 М-Девица Прилукской экспеди­ ции глубокого бурения при забое 3998 м произошел прихват бу­ рильной колонны во время наращивания очередной трубы. Уста­ новка двух нефтяных ванн, встряхивание с помощью шнуровой торпеды и непрерывное расхаживание результатов не дали. При­ менили ступенчатый гидроимпульс. После второго встряхивания бурильная колонна освободилась и была извлечена из скважины.

с помощью испытателя пластов. Сущность этого метода заключа­ ется в снижении давления на прихваченные трубы с помощью ис­

колонн труб, прихваченных в результате действия перепада дав­ ления, особенно в проницаемых породах.

254

Благоприятными условиями для освобождения прихваченной бурильной колонны испытателем пластов являются небольшой вы­ ход ее из-под башмака промежуточной колонны, а также нахожде­ ние долота выше забоя. В первом случае имеется возможность установить пакер в обсадной колонне, а также создать условия для развинчивания бурильной колонны на участке, находящемся в об­ садной колонне, что будет способствовать надежному распакерованию и легкому соединению с извлекаемыми трубами. Во втором случае при освобождении прихваченной колонны труб сразу же заметно ее движение.

Для осуществления этого способа необходимо определить верх­ нюю границу прихвата, ослабить замковое соединение над этой границей, в расчетном месте левым вращением разъединить бу­ рильную колонну и извлечь ее. Затем спускают бурильную ко­ лонну со следующей компоновкой низа: переводник для соедине­ ния с извлекаемыми трубами; бурильные трубы; перфорированный переводник (труба УБТ) для создания сообщения затрубного про­ странства с внутритрубным (перфорированный переводник по воз­ можности надо устанавливать в обсадной колонне); пакер; испы­ татель пластов; бурильные трубы. Над испытателем пластов реко­ мендуется устанавливать ясс, конструкция которого исключает пропуски жидкости внутрь бурильной колонны.

После соединения с извлекаемыми трубами разгружают бу­ рильную колонну и создают нагрузку на резиновый элемент ис­ пытателя пластов. После распакеровки открывают испытатель пла­ стов, чем снижают давление под пакером на прихваченную часть бурильной колонны. Признаком освобождения ее является увели­ чение веса и проседание пакера, а также снижение уровня жид­ кости в затрубном пространстве.

Обрыв бурильной колонны торпедированием. В практике извле­ чения прихваченных колонн встречается много случаев, когда ряд первоочередных работ по ликвидации прихвата не дает желаемого эффекта. В тех случаях, когда через долото или перфорированные бурильные трубы циркуляция не восстанавливается, а расхаживание с проворачиванием бурильной колонны с помощью ротора ре­ зультатов не дали, применяют торпедирование бурильной колонны над долотом, турбобуром или УБТ.

Непременным условием проведения торпедирования является свободное прохождение торпеды до места взрыва. Торпедирование следует применять при условии, если есть уверенность, что после него бурильная колонна будет поднята без особых затруднений.

Предпочтение торпедированию отдается при условиях, когда: 1) имеется возможность быстро и точно определить место при­

хвата и быстро провести торпедирование;

2)в районе работ имеются специалисты, которые в короткий срок могут быстро забурить новый ствол;

3)верхняя граница прихваченной бурильной колонны нахо­ дится далеко от башмака предыдущей обсадной колонны;

255

4)разрез скважины в зоне нахождения бурильной колонны имеет много каверн и диаметр скважины не менее чем в 1,5 раза больше диаметра бурильной колонны;

5)бурильная колонна состоит из длительное время эксплуати­ рующихся труб.

Торпедирование позволяет одновременно извлечь все трубы, на­ ходящиеся над верхней границей прихвата. При этом исключается нахождение верха бурильных труб в зоне каверны, развинчивание бурильной колонны одновременно в нескольких местах, а также установка секций труб в два ряда.

Для торпедирования рекомендуется применять кумулятивные торпеды — труборезы. Если нет надобности извлекать оставленную часть труб, то применяют торпеды ТШ, ТШТ, Ф-2, Ф-60 и т. д. Конструкция и принципы работы их подробно изложены в главе IV.

На характер разрушения труб влияют величина отношения

ства среды в месте, положение заряда относительно центра трубы или скважины, а также гидростатическое давление и темпера­ тура.

Максимальное действие заряда на стенки трубы достигается, когда длина его равна 4—6 диаметрам разрушаемой трубы. При этом согласно инструкции диаметр заряда при использовании в ка­ честве взрывчатого вещества флегматизированного гексогена плот­ ностью 1,6 г/см3 определяется по формулам:

для обсаженных скважин

со вспомогательной прямой соединяют с точкой, определяющей значение внутреннего диаметра разрушаемой трубы dTp. внТочка

256

пересечения последней прямой со шкалой d3 показывает диаметр

для стальных труб. Для обрыва колонны в замковом и муфтовом

Рис. 91. Номограмма для определения диаметра заряда:

а — ствол скважины о б с а ж е н колонной о б с а д н ы х труб; б — ствол скважины не о б с а ж е н .

Порядок работы при обрыве труб следующий. Определяют место прихвата труб с помощью прихватоопределителя, натяги­ вают колонну при максимальном усилии и спускают в нее сначала шаблон, а затем торпеду и производят взрыв. После подъема тор­ педы восстанавливают циркуляцию бурового раствора и делают попытки поднять бурильную колонну при помощи талевой системы. Как показал опыт, бурильные колонны не извлекаются сразу после торпедирования без приложения значительных усилий, поэтому после торпедирования следует расхаживать колонну и проворачи­ вать ее с помощью ротора, но без больших усилий. Хорошие ре­ зультаты дает натяжение колонны с помощью гидравлических домкратов.

Извлечение бурильной колонны по частям. Отвинчивание бу­ рильной колонны с правой резьбой, находящейся в скважине,— процесс сложный, требует опыта и большой осторожности. Причи-