Источник: Коломоец А.В., Ветров А.К. Современные методы предупреждения и ликвидации аварий в разведочном бурении. – М.: Недра, 1977. – 200с. С. 3-4.
Сооружение скважины – трудоемкий инженерно-технологический процесс, нередко осложняющийся различного рода авариями, которые снижают производительность труда и повышают себестоимость буровых работ. На устранение аварии в год тратится от 5 до 10 % рабочего времени. Часто причинами списания скважин, не выполнивших геологического задания, также являются аварии и осложнения.
Один из самых распространенных, многообразных, сложных и трудоемких типов аварии в разведочном бурении – прихваты. На их долю приходится до 60-80 % аварийного времени. Кроме того, обрывы, развертывания и падения инструмента часто сопровождаются прихватами или предшествуют им. С ростом глубин разведочного бурения и уменьшением диаметров скважин сложность и тяжесть прихватов, а также процесса их ликвидации непрерывно возрастают. Причем если на устранение одного обрыва затраты ежегодно сокращаются, то на ликвидацию одного прихвата – увеличиваются. Значительно повышаются затраты на вспомогательные операции, связанные с предупреждением и ликвидацией прихватов, а также предшествующих им осложнений. Большая часть металла в разведочном бурении расходуются на крепление скважин из-за низкой оборачиваемости обсадных труб вследствие их прихвата. Обсадные колонны длиной свыше 30 м, при закрытии скважин грузоподъемными приспособлениями не извлекаются.
Потеря устойчивости ствола скважины является самым распространённым видом осложнений, вызывающим тяжелые прихваты бурового снаряда и обсадных труб. Прихваты, обусловленные нарушением устойчивого состояния приствольной зоны, происходят при бурении сжимаемых вязкопластичных отложений; слабо связанных, сильнотрещиноватых и крутозалегающих пород; интервалов осыпей, обвалов и кавернообразований; пересечение старых горных выработок и карстовых пустот, заполненных обломочным, сыпучим материалом и плывунами.
В глинах, которые входят в состав пород, слагающих стенки скважины, одновременно протекают два противоположно направленных процесса: пластическое вытекание в ствол под действием разности горного и гидростатического давления, сопровождающееся сужением, а также разрушение и осыпание, приводящие к кавернообразованию и увеличению диаметра скважины.
Несоответствие фильтрата промывочной жидкости составу поровых солей глинистых пород приводит к разупрочнению последних в результате диффузионных и осмотических явлений. Проработка ствола скважины с прогнозом по нему потерянного керна, постановка колонкового набора на забой и разбуривание оставшихся кусков являются весьма трудоёмкими и длительными операциями. При устранении этих осложнений очень быстро выходят из строя долота и коронки, особенно алмазные, происходят прихваты и обрывы снаряда. Керн нередко застревает в кавернах, желобах и трещинах. Во время бурения изогнутая вращающаяся колонна, ударяясь о стенки скважины, может вытряхнуть керн, что приведёт к мгновенному расклиниванию снаряда и его обрыву. В процессе подъёма инструмента также возможна затяжка его между керном и стенками скважины. С увеличением прикладываемых нагрузок возрастает сила прихвата.
В осложненных скважинах, где велика вероятность прихвата задолго до соединения с извлекаемым предметом, желательно спускать ловильные инструменты (труболовки, ловители, колокола и метчики) с яссом или яссом-вибратором, снабженным также безопасным переводником.
Извлечение труб из алюминиевых сплавов требует большей осторожности, чем извлечение стальных, чтобы не допустить усложнения аварии. При этом необходимо иметь в виду следующие особенности.
Аварийные концы труб из алюминиевых сплавов вводят в ловильный инструмент осторожно и с возможно минимальной осевой нагрузкой.
В случае невозможности захватить извлекаемые трубы их разбуривают до бурильного замка долотами типа Т или ТЗ или комбинированным фрезером, желательно турбинным способом при максимально допустимой подаче насосов с нагрузкой 20—40 кН. При разбуривании зацементированных АБТ нагрузка может достигать 60-110 кН.
Во время разбуривания АБТ бурильную колонну следует приподнимать на 10—15 м через каждые 1,5—2 м проходки. При разбуривании АБТ турбинным способом бурильную колонну надо вращать с минимальной частотой.
Прихват – сложный вид аварии, которая не происходит мгновенно. Прихват требует анализа обстоятельств аварии, изучения состояния ствола, показателей и особенностей работы бурильной колонны в период, предшествующий аварии. Особенно подробно изучается наличие зон осыпей, обвалов, нефте-, водо- и газопроявлений, сужений ствола, расположения неустойчивых пластов и уступов; состояние бурильной колонны, продолжительность ее работы, время и качество проведения профилактических проверок; состояние циркуляции, изменение подачи насосов и давления прокачиваемой промывочной жидкости.
При возникновении прихвата задача старшего по смене – принять первоочерёдные меры по предотвращение усложнения аварии и уведомить техническое руководство о случившемся.
Первоочередные действия при прихвате заключаются в следующем.
При прихвате во время нахождения бурильной колонны без движения в течение определенного времени (ремонтные работы, на-ращивание труб и т.д.) сначала восстанавливают циркуляцию раствора (если ее не было) и пытаются провернуть бурильную колонну, но ни в коем случае не начинают сразу расхаживание. При безрезультатности двух-трех попыток провернуть колонну приступают к ее расхаживанию с натяжением до 100 кН сверх собственного веса, не превышая грузоподъемности и прочности буровой вышки, оборудования и предельные значения растягивающих нагрузок для бурильных и обсадных труб. Через 5—10 мин расхаживания бурильную колонну пытаются провернуть ротором, приподняв предварительно колонну до ее собственного веса перед прихватом, число оборотов ротора берется согласно данным для колонн, состоящих из труб одного размера. Если бурильная колонна составлена из труб, отличающихся диаметром, толщиной стенки и группой прочности металла, то число оборотов ротора берется как для труб наибольшего диаметра, находящихся в колонне, и наименьшей группы прочности. При безрезультатности изложенных выше работ в течение 30—45 мин для исключения распространения зоны прихвата снижают нагрузку до величины, не превышающей 15% веса свободной части бурильной колонны, продолжают непрерывно расхаживать с периодическими попытками провернуть колонну через 15— 30 мин в пределах допустимого числа оборотов. При возникновении затяжек подъем бурильной колонны немедленно прекращается, восстанавливается циркуляция с постепенным увеличением расхода постепенным увеличением расхода бурового раствора до требований ГТН и прорабатывается интервал затяжек до их ликвидации.