Description:

"Басарыги н Ю.М., Булато в А.И., Проселко в Ю.М. ОСЛОЖНЕНИЯ И АВАРИИ при бурении нефтяных и газовых скважин 2000" ВВЕДЕНИЕ Одно из важнейших специальных дисциплин, определяющих профиль горного инженера по специальности "бурение нефтяных и газовых скважин", являет собой дисциплину "Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин". Геологические условия современного бурения на нефть и газ, сравнительно большая глубина скважин, наличие в разрезе проницаемых пластов с аномально высоким и аномально низким пластовым давлением диктуют необходимость постоянного совершенствования технологий и техник бурения скважин. К сожалению, даже при использовании современных достижений в области конструирования и технологического сооружения скважин зачастую не удается избежать осложнений, препятствующих скоростному и эффективному бурению. Наиболее часто возникают такие осложнения как поглощение бурового промывочного и тампонажного раствора, нефте-, водо-газопроявления, осыпание и обвалы стенок скважины, затяжка и посадки бурового инструмента при спускоподъемных операциях. Мировой опыт последних лет показывает, что практически все скважины в той или иной степени осложнены технологической несовместимостью отдельных интервалов бурения. Именно поэтому в большинстве случаев используют многоколонные конструкции скважин разнообразные по технологическим свойствам буровые растворы. Современный горный инженер должен уметь успешно бурить скважины в осложненных горно-технологических условиях, отдавая себе отчет в том, что при соблюдении технологических требований и условий технического проекта все осложнения преодолимы известными и приемами и методами. Как видим, к осложнениям при бурении скважин относят нарушение непрерывности технологического процесса сооружения скважины при соблюдении технического проекта и правил безаварийного ведения буровых работ, вызванных горно-геологическими условиями и проходимыми породами. Однако, несмотря на то что осложнения считаются в сущности ожидаемой ситуацией и для их преодоления предусмотрены технологические приемы, иногда они переходят в категорию аварий. Аварии считают нарушением непрерывности технологического процесса сооружения скважины, требующего для его ликвидации проведение специальных работ, не предусмотренных техническим проектом. Затяжка и посадки бурового инструмента могут привести к его неосвобождаемому захвата; пластовые флюидопроявления и поглощение бурового раствора могут перерасти в открытую аварийную ситуацию, т. д. Обычно такие ситуации возникают из-за халатного отношения к осложнениям производителем буровых работ или их низкой квалификации. В ряде случаев, особенно при бурении первых разведочных скважин, аварийные ситуации возникают из-за недостаточной изученности вскрываемого скважинного разреза горных пород. Другая группа аварий связана с браком и плохим качеством изготовления бурового инструмента: непредвиденная поломка в скважине долота или бурительной трубы, поломка забойного двигателя, смятие или обрыв обсадной колонны, обрыв геофизического снаряда или кабеля. Но и в этой группе аварий часто повинны не посредственные производители буровых работ, которые невнимательно контролируют спускаемые в скважину буровой инструмент, не своевременно проводят контрольно-профилактические мероприятия с бурительной трубы и допускают их чрезмерный износ, превышающий технологические и режимные ограничения (осевые нагрузки на буровой инструмент, давление внутри колонны и др.). В третьей группе аварий: падение различных предметов в открытую скважину, оставление шарошечного долота из-за передержки его на забое, падение инструмента в скважину из-за захвата элеватором одним штропом или недокрепления резьбовой полноты; повинны непосредственные производители буровых работ. В процессе изучения дисциплины "Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин" студенты должны получить знания по гидроаэромеханике применительно к условиям бурения, необходимые для расчета и выбора режимных параметров при промывке и возникающих в этом процессе давлений в скважине, от которых во многом зависит степень осложненности процесса бурения и эффективность приемов для преодоления осложнений. Они должны научиться распознавать признаки зарождающихся поглощений и флюидопроявлений, осыпания и обвалов, возникновения желобных выработок. Они должны иметь конкретные представления о физической сущности различных осложнений и аварий при бурении скважин, о методах и устройствах для их ликвидации. Изучение курса "Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин" базируется на знаниях, полученными по естественнонаучным и общеинженерным дисциплинам (физика, математика, химия, теоретическая механика), а также по специальным дисциплинам (бурение нефтяных и газовых скважин, буровые промывочные и тампонажные растворы, геология и геофизические исследования скважин). Приобретенные по данной дисциплине знания используются в дальнейшем при изучении других специальных дисциплин и при дипломном проектировании. Настоящий учебник составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом и примерной программой дисциплины "Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин", разработанной Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по высшему нефтегазовому образованию. По дисциплине "Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин" учебники и учебные пособия отсутствуют, так что такого рода учебник написан впервые. Глава Гидроаэродинамические процессы в бурящихся скважинах Современная технология бурения скважин предполагает систематическое использование циркулирующих промывочных агентов для транспортирования разрушенной горной породы на дневную поверхность, обеспечения необходимого противодавления на проходимые скважинные горные породы, подачи энергии к долоту и забойному двигателю, ликвидации пластовых флюидопроявлений, а также для задавливания открытых фонтанирующих скважин и т. д. Чтобы правильно выбрать технологические характеристики и гидравлическое оборудование и определить для каждого конкретного случая необходимые параметры циркуляционного потока в скважине для безаварийной ее проводки или ликвидации аварии, необходимо рассмотреть основы теории и расчетных зависимостей применительно к гидродинамическим процессам в бурящихся скважинах. Достижения в этой области знаний базируются на реологических уравнениях И. Ньютона, Ф.Ф. Шведова и Е. Бингама, В. Оствальда, на формулах для оценки распределения давлений в потоках флюидов, полученных Ж. Пуазейлем, Г. Стоксом, Е. Буссинеском, М.П. Воларовичем и А.М. Гуткиным, А. Фредриксоно и Р. Бердом. Существенные результаты получены в результате использования теории пограничного слоя, разработанной Л. Прандтлем, а также расширения понятий физической сущности потоков посредством разграничения режимов течения через понятие критического без размерного комплекса, характеризующего отношение сил инерции к силам вязкостного трения, предложенного О. Рейнольдсом и дальнейшее развитие Б. Хедстремом (критические числа Рейнольдса и Сен-Венана). Значительно обогащены отдельные разделы гидродинамики бурочных процессов исследованиями гидродинамических сопротивлений в турбобурах (П.П. Шумилов), коэффициентов гидравлических сопротивлений в трубах (А.Д. Альтшуль), местных сопротивлений потока (X. Геррик). Ключевые слова: резьба, стенка скважина, талевый система, долото, подъём, соединение, нефтеэмульсионный раствор, корка, цементировочный агрегат, смесь, жидкость, наличие, объём, поглощать пласт, рис, давление, цементный, поглощающий пласт, водоотделяющий колонна, глиноцементный раствор, цементный раствор-камень, обычный, показание плотномер, прочность, вследствие, минус, глубина, коэффициент, подъем, метод, случай, перепад, буровой, цементный камень, диаметр, процесс, глинистый, наполнитель, колонна труба, мавлют, расчёт, движение, вор, кольцевой канать, часть, раствор, цементный мост, масса раствор, ствол скважина, трещина, удаляющий сила, помощь, цементный раствор, вина исполнитель, труба, зона поглощение, насос, десяток микрометр, условие, ловильный, желобный выработка, мерзлый зона, мпа, знакомый минус, кольцевой, обуренный колонна, газообразный фаза, следующий, малый, возникновение, заколонный пространство, образцовый твердевший, прихват, поглощать, уравнение, обсадный колонна, течение, карбид вольфрам, буровой раствор, тип, канал, газ, блокирующий поясок, поверхность, мм, углеводородный основа, система, ож н, должный, детонирующий шнур, стенка, дизельный топливо, значительный, раствор приготовленный, кольцевой пространство, ческий ная, проселок, признак нефтегазоносность, транспортный положение, способ, межколонный пространство, результат, колонна, пластовой, поглощение, подпакерный зона, хлорид кальций, тампонажный камень, территория канада, брезентовый оболочка, промывка, латекс коагулировать, схема, забой, скорость, аб л, тампонажный, раствор замедлитель, кисельман, длина, сернокислый глинозем, начальный уровень, штуцерный манифольд, верхний, применение, известково-битумный раствор, ыр аб, пакер, сургучев, переходной зона, обурочный колонна, частица, размер, скважина, ы х, положение стопа, изменение, роджерс, поглощающий горизонт, сечение, скважинный прибор, пол буровой, затрубный пространство, циркуляционный система, радиальный поток, смена режим, осложнение, время, глинистый отложение, снижение, авария, действие, сл ож, использование, выпрессовка замазка, сила, количество, уплотняющий узел, корпус, вид, зона, работа, интервал, желобную выработка, расход, свойство, аж ин, собственный вес, мч, гидродинамический сопротивление, геотермический градиент, бурильный труба, индикатор вес, промывочный агент, температура, инструмент, макет заряд, разрушение, поток, перепад давление, штуцерный батарея, плотность, городнов, смещенный грань, глина, бурение, механический, малеванский, копьеобразный головка, устье, циркуляция, угленосный свитый, пласт, цемент, нефть, цементный стакан, обуриваемый колонна, формула, зависимость, продуктивный горизонт, обсадный, мочь, расчет, скважинный фотоаппарат, вода, материал, поглощающий, фонтан, увеличение, причина, нижний, каспийский нрэ, замковый деталь, бурильный, кабель, пластовый, опорный горизонт, гипсовый раствор, порода, равный, направляющий воронка, бурильный колонна, спуск, ликвидация, закон дарси, объем, значение, охрана недра, буровой бригада, пространство, ствол, пространственный структура, якорный механизм, устройство, аварийный