Аннотация
Рассмотрены способы ликвидации аварий с помощью погружных гидровибраторов.
Привод всех механизмов может осуществляться от стандартных насосов, техническая характеристика которых соответствует расходу и перепаду давлений промывочной жидкости. Дополнительно необходимо учитывать потери напора и утечки в системе «колонна – скважина».
В качестве рабочего агента используется вода, нормальные глинистые и естественные растворы с параметрами, не превышающими следующих значений: плотность – 1,2 г/см3, водоотдача – 30 см3/30 мин; вязкость – 30 с; содержание песка – 4%, статическое напряжение сдвига через 1 мин – 20 мгс/см2. Предварительно производится осмотр и отбраковка бурильных труб, муфт и замков; проверяется исправность насоса и состояние нагнетательного манифольда; приемный клапан с фильтром (храпок) крепятся к поплавку, чтобы предупредить всасывание осевшего шлама. В зависимости от типа аварий рекомендуется следующая методика их ликвидации.
При боковом прихвате колонкового набора шламом, обрушившейся горной породой или отдельными вывалами, а также прилипании его к стенкам скважины сначала извлекают всю бурильную колонну, спускают на ней гидровибратор и с помощью отсоединительного переходника или ловильного, инструмента соединяются с расклиненным снарядом. Запускают гидровибратор при натяжении, равном массе колонны. После вывода механизма на оптимальный режим работы начинают расхаживание с усилием 2‒3 тс сверх массы бурового снаряда. Заметив признаки движения снаряда, увеличивают натяжение до 5‒7 тс и частоту расхаживания до 10‒20 двойных ходов в 1 мин, а в тиксотропных породах – до 40 ходов в 1 мин. Когда снаряд расклинен кусками металла, натяжение задается максимально возможным. Убедившись в том, что снаряд освободился полностью, останавливают гидровибратор и поднимают буровой снаряд на поверхность.
В случае прижога породоразрушающего инструмента все операции выполняются в той же последовательности, но натяжение колонны должно быть больше ее массы на 10‒12 тс. При спекании иногда удается освободить весь снаряд, при сваривании чаще разрушается верхняя или нижняя резьба колонковой трубы, а коронка остается на забое. Вероятность ликвидации прижога незначительна, поэтому после неудачных попыток необходимо обрезать колонковую трубу на расстоянии 30‒40 см от коронки и извлечь ее гидровибратором. Коронка и отрезок трубы фрезеруются.
Если колонковый набор затянут в шламовые пробки или желоба, то его с помощью гидравлического вибратора стараются сбить вниз. Для предупреждения остаточных деформаций осевое усилие, направленное к забою, не должно превышать 7‒10 тс. Во избежание усложнения аварии расхаживание допускается только по выходе снаряда из желоба. Когда снаряд сбит вниз, его начинают медленно вращать и с включенным гидровибратором проходят опасную зону.
Опыт применения гидровибраторов показывает, что при вибрации уменьшается затяжка резьб. Это явление может использоваться для облегчения развинчивания сильно затянутой бурильной колонны и извлечения ее из скважины по частям, когда другие способы отделения труб от прихваченного снаряда (отсоединительные переходники, торпедирование и т. д.) не дают положительных результатов. Аварийный инструмент собирается в таком порядке: колокол или метчик, отсоединительный переходник, гидровибратор с левыми резьбами на корпусе, бурильные трубы. После соединения с оставшейся в скважине колонной дается натяжка и запускается вибратор. Через каждые 10‒15 мин работы механизма стараются провернуть левый, инструмент против часовой стрелки, пока не произойдет развинчивание.
Для предотвращения обрушения стенок, скважины в неустойчивых породах при вибрировании на колонну надеваются протекторы, и она поддерживается в растянутом состоянии. Чтобы уменьшить диссипацию энергии колебаний и не передавать удары бурильным трубам, над гидровибратором ставится разъединитель. В процессе устранения прихватов нужно стремиться, чтобы частота возбуждаемых гидровибратором колебаний была равной или кратной частоте собственных колебаний аварийного снаряда, так как соблюдалось условие абсолютного или субгармонического резонанса, тогда амплитуда колебаний будет максимальной. Круговая частота гидравлического вибратора задается путем изменения хода бойка и количества подаваемой в механизм промывочной жидкости.
При извлечении обсадных труб величина натяжения не должна превышать допустимых нагрузок. Колонна, как правило не расхаживается. Когда поднимаются обсадные колонны длиной 100 м, необходимо применять комбинированный метод – гидравлический домкрат с гидровибратором. В качестве напорного трубопровода следует использовать бурильные трубы диаметром 73 или 63,5 мм. Вибрирование колонны необходимо производить в течение 6‒8 ч, и только после этого, не выключая гидровибратора, домкратом производится увеличение натяжения колонны до ее срыва. Обычно гидродомкратом захватывается верхняя часть обсадной колонны, а вибратор раскрепляется над башмаком или в зоне прихвата.
В случае завала колонкового набора горной породой или скопления над ним шлама предварительно производится чистка скважины промывочным снарядом.
Время непрерывного вибрирования, необходимое для полного устранения прихвата, зависит от многих факторов: энергии (силы) единичного удара, амплитуды и частоты колебаний, геологических условий и др. Например, извлечение обсадной колонны диаметром 127 мм и длиной 37 м, перекрывавшей пучащиеся глины, продолжалось 10 ч. При этом использовался гидровибратор ВГ-89 с приводом от насоса 11 ГрБ. Причем лишь через 8 ч непрерывного вибрирования подъемное усилие снизилось до 14 тс, что позволило поднять трубы гидроцилиндрами станка ЗИФ-1200А. Следовательно, для таких целей следует применять более мощные механизмы со значительным межревизионным периодом и моторесурсом.
На рис.1 показано влияние времени вибрирования на величину подъемного усилия. Когда наблюдался прихват шламом (кривая 1), снаряд сдвинулся с места через 15 мин при полной натяжке гидроцилиндрами станка ЗИФ-1200А, равной 15 тс. После этого подъемное усилие начало резко снижаться и через 100 MHH только на 10‒25% превышало массу снаряда. Без включения гидровибратора инструмент не перемещался даже двойной тягой (гидравликой и лебедкой) 25 тс. Устранение аналогичной аварии гидровибратором ВГ-57 длилось 200 мин. Если шламовый прихват осложнен вывалами размером 10‒55 мм, то снаряд начинает двигаться лишь через 20 мин (кривая 3) с усилием 15 тс, которое даже в последний момент было в 2 раза больше массы снаряда. При расклинке колонкового набора металлическими остроугольными осколками напильника он за счет вибрации то освобождался и проскальзывал, то снова заклинивался в суженых местах ствола скважины. Подъемное усилие уменьшалось и увеличивалось скачками, и через 120 мин оно превышало массу снаряда в 2,5‒3 раза. На графике (кривая 2) процесс ликвидации этой аварии изображен ломаной линией.
Рис. 1 – Влияние времени вибрирования на величину подъемного усилия.
Общие рекомендации по технологии ликвидации аварий погружными гидровибраторами должны всегда уточняться с учетом конкретных геолого-технических условий бурения.