Файл: Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении.pdf

песков. Чередуясь с песками, глинистые слои в некоторых местах увеличиваются в мощности и становятся границей между нефтя­ ными пластами. Граница эта имеет условный характер и не может быть прочной разобщающей перемычкой. Пласты в процессе вскрытия вследствие испытываемого ими противодавления и влия­ ния глинистой корки остаются в спокойном состоянии. Затем при эксплуатации около фильтра появляются зоны пониженной депрес­ сии, которые могут привести к прорыву одной или нескольких раз­ деляющих их глинисто-песчаных перемычек, и в пласт прорвется жидкость или газ вышележащего пласта. При движении вниз про­ рвавшиеся жидкость или газ увлекают за собой песок пласта, ко­ торый, оседая на выступах цементной оболочки, будет увеличивать осевую нагрузку на фильтр.

Таким образом, песчаная пробка, создавая вертикальную на­

При сломе от продольного изгиба труба сплющивается. Окружаю­ щий колонну песок из нарушенного опускающегося пласта может достигать высоты, равной мощности всех эксплуатируемых выше­ лежащих продуктивных пластов. Вес этой массы песка вместе с весом цементной оболочки и колонны вызывает вверху растяги­ вающее, а внизу сжимающее напряжения.

В верхней части колонны, растянутой оседающей песчаной мас­ сой, наиболее слабым местом будет муфтовое соединение, в ниж­ ней части — фильтровая или перфорированная часть колонны. При этом максимальные усилия будут прежде всего передаваться верх­ ним отверстиям, которые наиболее разработаны потоком. Нару­ шение колонны может быть и от действия горизонтальных сил, возникающих от бокового давления пород. Они могут проявляться при значительном снижении противодавления на продуктивные пласты. Нефть и газ, устремляясь при резкой депрессии к отвер­ стиям в обсадной колонне, разрушают глинистую и цементную обо­ лочки, окружающие эти отверстия. Если отверстий окажется мало, то равнодействующая сила давления нефти и газа и пришедших в движение пород будет приложена на небольшую площадь, что вызовет смятие колонны у отверстия.

Для предупреждения поломок обсадных труб Т. Е. Еременко предлагает следующее.

1. При вызове притока нефти из пласта в момент освоения скважины не допускать значительного опорожнения колонны от

не была удалена в период подготовки скважины к цементиро­ ванию.

2.Применять для фильтра трубы более высокой прочности на разрыв с гладкими снаружи соединениями.

3.Применять в каждом конкретном районе заливку скважин цементным раствором выше продуктивного пласта.

6G

Как видно из изложенного, смятие обсадных колонн в зоне зацементированных участков происходит в результате движения неустойчивых пластов, залегающих в месте установки фильтров и над ними, что создает нагрузки, превышающие допустимые по расчету на смятие.

Отвинчивание и обрыв обсадных труб. Обсадные трубы отвин­ чиваются как в верхней части колонны, так и в нижней. Напри­ мер, в скважину глубиной 1970 м была спущена обсадная 219-мм колонна и зацементирована на 240 м от башмака. После углубле­ ния скважины ниже башмака на 14 м колонна оборвалась на глу­ бине 161 м. При подъеме колонны на шести верхних трубах было обнаружено частичное развинчивание в местах заводского крепле­ ния муфты к трубе. Последняя труба была поднята с муфтой, на которой была хорошая резьба. Колонну извлекли специально из­ готовленным колоколом при натяжении с усилием 36 тс. Причиной этой аварии явилось слабое крепление муфт с трубами.

Основные причины отвинчивания труб в верхней части колонны следующие.

1. Недостаточно прочное соединение муфты с трубой по резьбе. Отвинчивание происходит в основном в тех соединениях, где муфта свинчивалась с трубой на заводе и главным образом при спуске обсадной колонны на элеваторах. Если же обсадную колонну спу­ скают с применением клиньев, то в верхней части колонны трубы почти не отвинчиваются. При проверке качества крепления муфты с трубой с помощью цепных ключей среди партии обсадных труб, полученных с завода, почти всегда встречается несколько труб со слабым креплением муфты. Кроме того, надо иметь в виду, что в соответствии с техническими условиями на обсадные трубы дли­ ной до 6 м муфты навинчиваются вручную, а не на муфтонаверточном станке. Применение клиньев при спуске обсадных колонн позволяет докреплять муфты на трубе, чем создается прочное со­

2. Отсутствие связи колонны со стенками скважин. При отсут­ ствии за колонной цементного камня механическое воздействие бурильной колонны на стенки обсадных труб расслабляет резьбо­ вые соединения, что со временем приводит к окончательному вырыву муфты из трубы. Вращение бурильной колонны, особенно в искривленных скважинах, значительно влияет на состояние резь­ бовых соединений. Кроме того, на участках колонны обсадных труб, где нет цементного кольца за трубами и где муфты перед спуском недокрепляли, также создаются благоприятные условия для расслабления резьбовых соединений.

Отвинчивание обсадных труб в нижней части колонны проис­ ходит по различным причинам. Например, в скважину на глубину 355 м был спущен 325-мм кондуктор и зацементирован до устья. После разбуривания цементного стакана продолжали углубление

скважины. Во время спуска второго долота бурильные трубы ос­ тановились в обсадной колонне на глубине 323,4 м. С помощью свинцовой печати и последующим каротажем был установлен раз­

только трехшарошечными долотами со средними зубьями, которые свободно доходили до забоя. Для пропуска долота в интервале разрыва периодически слегка поворачивали бурильную колонну цепными ключами. Трехшарошечные долота с мелкими зубьями через зону разрыва не проходили. После спуска промежуточной колонны бурение скважины продолжалось.

Изучением причин этой аварии было установлено, что обрыв кондуктора произошел вследствие спуска колонны без приварки муфтовых соединений нижних труб, хотя это предусмотрено про­ ектом и планом спуска.

Таким образом, нарушение правил спуска колонны, т. е. спуск без приварки первых нижних труб, привело к обрыву колонны.

Отвинчивание обсадных труб в нижней части колонны происхо­

роды, которые легко поддаются разрушению потоком бурового ра­ створа. Такими породами являются каменная соль, слабосцементированные пески, глинистые породы и др. При бурении ниже башмака эти породы размываются и между цементным кольцом и породой образуется свободное пространство. Постепенное воз­ действие бурильной колонны на обсадную, особенно при разгрузке в момент бурения, приводит к отвинчиванию нижних труб. Пра­ вильно проведенные спуск и цементирование колонны, а также наличие плотного цементного кольца у башмака предотвращают

ееразрыв обсадной колонны.

2.Когда цементный раствор поднят выше башмака обсадной колонны и низ колонны оказывается незацементированным. Связь обсадной колонны со стенками скважины при этом отсутствует. Обсадные трубы, находящиеся в подвешенном состоянии, легко подвергаются механическим воздействиям со стороны колонны бу­ рильных труб.

3.Когда углубление скважины продолжают при недостаточно окрепшем цементном камне за колонной, в результате чего це­ ментное кольцо разрушается и цемент выпадает на забой. При этом нарушается связь стенок скважины с обсадными трубами и происходит обрыв нижних труб.

При нарушении связи колонны со стенками скважины обрыву

68

труб способствуют разбуривание стоп-кольца трехшарошечными долотами, отсутствие приварки нижних труб и неиспользование предохранительных резиновых колец на бурильных трубах. Все это особенно проявляется при продолжительном бурении ниже башмака обсадной колонны. Например, обсадная 219-мм колонна была спущена на глубину 2500 м, а затем скважину углубили еще на 1500—2000 м. Вследствие большого числа вынужденных спусков бурильной колонны, а следовательно, и большого числа запусков турбобуров на забое происходило частое вращение бурильной ко­ лонны. При отсутствии предохранительных колец на бурильных трубах сравнительно большие усилия от их вращения передава­ лись на обсадную колонну и приводили к отвинчиванию или об­ рыву нижних труб.

Часто при цементировании обсадных колонн поднимают це­ ментный раствор против пластов каменной соли. Так, в Восточной Сибири, где мощность солевых отложений достигает 1000 м и бо­ лее, при цементировании обсадных колонн диаметрами 273, 219 и 168 мм цементный раствор поднимали на 500 м от башмака ко­ лонны, причем приблизительно на 300 м против толщи пластов ка­ менной соли. Как впоследствии выяснилось, цементный раствор против пластов соли не схватился. Известно, что добавки в не­ больших количествах соли к цементному раствору ускоряют время его схватывания, а наличие мощных пачек каменной соли пре­ пятствует схватыванию цементного раствора, приготовленного на пресной воде. При цементировании обсадной колонны это не было учтено и отдельные интервалы остались незацементированными.

Отвинчивание и обрыв обсадных колонн чаще наблюдаются в искривленных скважинах и приурочиваются к местам резких пе­ регибов колонны.

колонны на нижние трубы, что ведет к изгибу нижней части ко­ лонны над цементным камнем. Изгибы приурочены к участкам, не­ прочно укрепленным со стенками скважины, и часто к таким ин­ тервалам, где диаметр колонны в несколько раз меньше диаметра скважины. Такими местами являются интервалы, сложенные по­ родами, легко поддающимися размыву или обвалам.

Часто изгиб обсадной колонны происходит против башмака предыдущей колонны, обычно перед кондуктором, если цементный раствор поднят не до башмака предыдущей колонны и последняя полностью разгружена. Если под башмаком или немного ниже его есть каверна, то отвинтившаяся колонна отклоняется. Например, после спуска 325-мм кондуктора на глубину 650 м скважину бу­ рили долотами № 11. При глубине 3170 м была спущена 146-мм эксплуатационная колонна и зацементирована. После ОЗ Ц устье

69