Файл: Реферат Дисциплина Предупреждение и ликвидация осложнений и аварий при строительстве скважин Тема реферата Методы и устройства для исследования поглощающих пластов в разрезе бурения скважины.docx
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 460
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1.1. Основные понятия поглощений промывочной жидкости.
1.2. Факторы, влияющие на появление поглощений промывочной жидкости
1.4. Методы исследования потенциальных зон поглощений.
2. Классификация зон поглощений и мероприятия по их ликвидации.
2.1. Мероприятия по ликвидации поглощений.
2.3.Тампонажные смеси и пасты для изоляции зон поглощений
2.5. Применение перекрывающих устройств
3. Профилактика поглощений промывочной жидкости.
3.2.Рекомендации по технологии бурения при вскрытии и прохождении поглощающих горизонтов.
4.1. Кольматация поглощающих горизонтов
4.2. Бурение скважин с промывкой аэрированными буровыми растворами.
5. Современные разработки для решения проблемы бурения в условиях интенсивных поглощений
удерживающие резиновый элемент, который за счет сил упругости и потока промывочной жидкости, проходящей внутри труб и выходящей через отверстия в них, прижимается к стенкам скважины в расширенной части ее ствола. Далее по тем же каналам осуществляют заливку цементного раствора. При подъеме инструмента прорезиненный рукав полностью освобождается от тросов. Устройство предназначено для применения в скважинах диаметром 190 мм.
Полиэтиленовая или поролоновая оболочка и устройство для доставки их до зоны поглощения (рисунок 14, схема VI). Устройство спускают в скважину и устанавливают вверху расширенной части ствола скважины. В бурильные трубы бросают шар, который перекрывает отверстие в башмаке, и за счет создавшегося перепада давления срезаются шпильки. Перфорированная труба с укрепленными на ней при помощи штифтов башмаком и оболочкой перемещается вниз до упора на переводнике. Верхняя часть оболочки освобождается и за счет потока промывочной жидкости, выходящей через отверстия в перфорированной трубе, прижимается к стенкам ствола скважины в расширенной его части. Далее закачивают цементный раствор. При подъеме инструмента срезаются штифты и освобождается перфорированная труба.
Когда существующие способы изоляции зон поглощения не дают положительных результатов, их перекрывают обсадными трубами. Сплошной колонной обсадных труб перекрывают поглощающие пласты, залегающие на небольшой глубине. Башмак колонны при этом цементируют [4].
Перекрывающие устройства используются для изоляции поглощающих горизонтов с интенсивностью более 20-50 м3/час и коэффициентом поглощающей способности К п.с. более 15-25. Как правило, другие способы изоляции таких горизонтов положительных результатов не дают.
Наиболее эффективны расширяющиеся по диаметру трубы (профильные перекрыватели) рисунок 15 и устройства с сеткой рисунок 16, ограничивающие растекание тампонажной смеси по крупным поглощающим каналам и удерживающие смесь возле ствола скважины до ее твердения.
Рисунок 15: Профильные перекрыватели
Схема профильного перекрывателя, разработанного в ТатНИПИнефти ,приведена на рисунке 15. Перекрыватель состоит из профильных труб 2, суммарную длину которых выбирают из условия перекрытия зоны поглощения снизу и сверху не менее, чем по 1,5 м. На нижней трубе устанавливают чугунный башмак 4, а на верхней — левый переводник . Профильные трубы соединяются между собой с помощью конусных упорных резьб. Перед спуском перекрывателя в скважину проводят подготовительные работы, включающие проработку скважины в интервале установки перекрывателя, шаблонировку перекрывателя на проходимость шара 3 по обоим каналам профильных труб, шаблонировку бурильных труб. В случае необходимости готовят герметизирующую пасту из битума марки БП-4 и наносят ее во впадины перекрывателя с интервалом 10 см, предварительно прогрев место нанесения пасты до 50 - 70 °С. После спуска перекрывателя в бурильные трубы бросают шар, навинчивают ведущую трубу и устанавливают перекрыватель в необходимом интервале. Нагнетанием бурового раствора доводят шар до отверстия в башмаке и дальнейшим повышением давления расширяют перекрыватель, который плотно прижимается к стенкам скважины. Разгрузкой инструмента на 150 - 200 кН проверяют надежность закрепления перекрывателя на стенках скважины.
После отсоединения и подъема бурильных труб в скважину спускают развальцеватель, с помощью которого расширяют трубы в резьбовых соединениях, шаблонируют профильную часть перекрывателя и развальцовывают нижний конец трубы.
В настоящее время выпускаются перекрыватели, имеющие сечение в виде «восьмерки» и «звездочки». Профильные трубы соединяются с помощью резьбовых соединений или сваркой.
Работы ТатНИПИнефти показали, что поперечное сечение перекрывателя в виде восьмерки является наиболее рациональным, обеспечивающим весьма полное восстановление первоначально круглой формы трубы. Разработана компоновка, позволяющая за один рейс инструмента провести все операции, включая развальцовку. Возможность аварийной ситуации при установке перекрывателя, конечно, возрастает с увеличением длины секции и числа резьбовых соединений в ней, В отдельных случаях длину перекрывателя доводили до 120 м.
Таблица 21: Техническая характеристика перекрывателя
Рисунок 16: Устройство с сеткой:
1 – установочная втулка; 2 – левая резьба; 3 – верхний стабилизатор (алюминниевый); 4 – шариковый запорный клапан; 5- медная пружина; 6 – алюминиевая прокладка; 7, 11 – зажим; 8 – алюминиевая труба сердечника с наружным диаметром 2 3/4" и внетренним – 2"; 9 – нейлоновый мешок необходимого диаметра; 10 – девять отверстий диаметром 7/8"; 12 – нижний стабилизатор (алюминиевый)
Устройство с сеткой (капроновой, нейлоновой, металлической со специальным плетением и др.) разработано во ВНИИБТ. Схема изоляции пласта устройством с сеткой приведена на рисунке 16. Перед проведением изоляционных работ необходимо установить искусственный забой (если нет естественного) на 1—1,5 м ниже подошвы поглощающего пласта. В случае необходимости расширяют ствол скважины в зоне поглощения. Устройство на
бурильных трубах спускают в скважину, устанавливают на 0,5—0,8 м от забоя и промывают. Затем в бурильные трубы бросают шар, с помощью которого срезаются шпильки, удерживающие башмак, и инструмент медленно приподнимается от забоя на длину сетчатой оболочки. Устройство поднимают с одновременной подкачкой в бурильные трубы 1—1,5 м3 воды, за которой закачивают чистый цементный раствор, приготовленный из 1,5—2 т цемента. После этого закачивают остальное количество тампонажной смеси с добавлением 3—4 % наполнителя. После продавки смеси буровым раствором инструмент поднимают с обязательным доливом скважины [4].
2.6. Изоляция зон поглощений с помощью взрыва.
Эффективность изоляции поглощающих горизонтов после взрыва будет зависеть от того, насколько уменьшится сечение поглощающих каналов, по которым происходит фильтрация жидкости.
Взрыв заряда резко снижает растекаемость и плотность бурового раствора. После обработки взрывом раствора плотностью 1,4 г/см3 получается нерастекаемый пенообразный раствор, который остается стабильным в течение нескольких суток.
При взрыве образуются две зоны разрушения: зона раздавливания породы и зона взрыва, или трещиннообразований. Система радиальных и тангенциальных трещин во второй зоне наряду с существующими каналами поглощения приводит к образованию крупных кусков породы, больших, чем в первой зоне. За пределами второй зоны взрыв вызывает лишь упругопластичную деформацию или колебания среды.
Разрушение, вызываемое взрывом, в обеих зонах приводит к снижению первоначальной интенсивности поглощения. Разногабаритные обломки из разрушенных взрывом пород увлекаются вязкопластичной жидкостью и перекрывают поглощающие каналы (см. рисунок 17) [4].
Рисунок 17: Схемы изоляции зон поглощений взрывным способом:
1 – скважина; 2 – кабель; 3 – торпеда; 4- бурильные трубы; 5 –воронка;
6- корпус контейнера; 7 – ускоритель; 8 – заряд ВВ; 9 – тампонажная смесь; 10 – заливочная головка; 11 – левый переводник; 12 – отверстия в переводнике; 13 – отверстия в контейнере
Полиэтиленовая или поролоновая оболочка и устройство для доставки их до зоны поглощения (рисунок 14, схема VI). Устройство спускают в скважину и устанавливают вверху расширенной части ствола скважины. В бурильные трубы бросают шар, который перекрывает отверстие в башмаке, и за счет создавшегося перепада давления срезаются шпильки. Перфорированная труба с укрепленными на ней при помощи штифтов башмаком и оболочкой перемещается вниз до упора на переводнике. Верхняя часть оболочки освобождается и за счет потока промывочной жидкости, выходящей через отверстия в перфорированной трубе, прижимается к стенкам ствола скважины в расширенной его части. Далее закачивают цементный раствор. При подъеме инструмента срезаются штифты и освобождается перфорированная труба.
Когда существующие способы изоляции зон поглощения не дают положительных результатов, их перекрывают обсадными трубами. Сплошной колонной обсадных труб перекрывают поглощающие пласты, залегающие на небольшой глубине. Башмак колонны при этом цементируют [4].
2.5. Применение перекрывающих устройств
Перекрывающие устройства используются для изоляции поглощающих горизонтов с интенсивностью более 20-50 м3/час и коэффициентом поглощающей способности К п.с. более 15-25. Как правило, другие способы изоляции таких горизонтов положительных результатов не дают.
Наиболее эффективны расширяющиеся по диаметру трубы (профильные перекрыватели) рисунок 15 и устройства с сеткой рисунок 16, ограничивающие растекание тампонажной смеси по крупным поглощающим каналам и удерживающие смесь возле ствола скважины до ее твердения.
Рисунок 15: Профильные перекрыватели
Схема профильного перекрывателя, разработанного в ТатНИПИнефти ,приведена на рисунке 15. Перекрыватель состоит из профильных труб 2, суммарную длину которых выбирают из условия перекрытия зоны поглощения снизу и сверху не менее, чем по 1,5 м. На нижней трубе устанавливают чугунный башмак 4, а на верхней — левый переводник . Профильные трубы соединяются между собой с помощью конусных упорных резьб. Перед спуском перекрывателя в скважину проводят подготовительные работы, включающие проработку скважины в интервале установки перекрывателя, шаблонировку перекрывателя на проходимость шара 3 по обоим каналам профильных труб, шаблонировку бурильных труб. В случае необходимости готовят герметизирующую пасту из битума марки БП-4 и наносят ее во впадины перекрывателя с интервалом 10 см, предварительно прогрев место нанесения пасты до 50 - 70 °С. После спуска перекрывателя в бурильные трубы бросают шар, навинчивают ведущую трубу и устанавливают перекрыватель в необходимом интервале. Нагнетанием бурового раствора доводят шар до отверстия в башмаке и дальнейшим повышением давления расширяют перекрыватель, который плотно прижимается к стенкам скважины. Разгрузкой инструмента на 150 - 200 кН проверяют надежность закрепления перекрывателя на стенках скважины.
После отсоединения и подъема бурильных труб в скважину спускают развальцеватель, с помощью которого расширяют трубы в резьбовых соединениях, шаблонируют профильную часть перекрывателя и развальцовывают нижний конец трубы.
В настоящее время выпускаются перекрыватели, имеющие сечение в виде «восьмерки» и «звездочки». Профильные трубы соединяются с помощью резьбовых соединений или сваркой.
Работы ТатНИПИнефти показали, что поперечное сечение перекрывателя в виде восьмерки является наиболее рациональным, обеспечивающим весьма полное восстановление первоначально круглой формы трубы. Разработана компоновка, позволяющая за один рейс инструмента провести все операции, включая развальцовку. Возможность аварийной ситуации при установке перекрывателя, конечно, возрастает с увеличением длины секции и числа резьбовых соединений в ней, В отдельных случаях длину перекрывателя доводили до 120 м.
Таблица 21: Техническая характеристика перекрывателя
| Тип перекрывателя | П219/216 | П219/190 |
| Диаметр наружный, мм | 200 | 180 |
| Толщина стенки, мм | 8 | 8 |
| Давление, при котором обеспечивается расширение, МПа | 12—14 | 12—14 |
| Диаметр скважины для установки перекрывателя, мм | 215,9 | 190,5 |
Рисунок 16: Устройство с сеткой:
1 – установочная втулка; 2 – левая резьба; 3 – верхний стабилизатор (алюминниевый); 4 – шариковый запорный клапан; 5- медная пружина; 6 – алюминиевая прокладка; 7, 11 – зажим; 8 – алюминиевая труба сердечника с наружным диаметром 2 3/4" и внетренним – 2"; 9 – нейлоновый мешок необходимого диаметра; 10 – девять отверстий диаметром 7/8"; 12 – нижний стабилизатор (алюминиевый)
Устройство с сеткой (капроновой, нейлоновой, металлической со специальным плетением и др.) разработано во ВНИИБТ. Схема изоляции пласта устройством с сеткой приведена на рисунке 16. Перед проведением изоляционных работ необходимо установить искусственный забой (если нет естественного) на 1—1,5 м ниже подошвы поглощающего пласта. В случае необходимости расширяют ствол скважины в зоне поглощения. Устройство на
бурильных трубах спускают в скважину, устанавливают на 0,5—0,8 м от забоя и промывают. Затем в бурильные трубы бросают шар, с помощью которого срезаются шпильки, удерживающие башмак, и инструмент медленно приподнимается от забоя на длину сетчатой оболочки. Устройство поднимают с одновременной подкачкой в бурильные трубы 1—1,5 м3 воды, за которой закачивают чистый цементный раствор, приготовленный из 1,5—2 т цемента. После этого закачивают остальное количество тампонажной смеси с добавлением 3—4 % наполнителя. После продавки смеси буровым раствором инструмент поднимают с обязательным доливом скважины [4].
2.6. Изоляция зон поглощений с помощью взрыва.
Эффективность изоляции поглощающих горизонтов после взрыва будет зависеть от того, насколько уменьшится сечение поглощающих каналов, по которым происходит фильтрация жидкости.
Взрыв заряда резко снижает растекаемость и плотность бурового раствора. После обработки взрывом раствора плотностью 1,4 г/см3 получается нерастекаемый пенообразный раствор, который остается стабильным в течение нескольких суток.
При взрыве образуются две зоны разрушения: зона раздавливания породы и зона взрыва, или трещиннообразований. Система радиальных и тангенциальных трещин во второй зоне наряду с существующими каналами поглощения приводит к образованию крупных кусков породы, больших, чем в первой зоне. За пределами второй зоны взрыв вызывает лишь упругопластичную деформацию или колебания среды.
Разрушение, вызываемое взрывом, в обеих зонах приводит к снижению первоначальной интенсивности поглощения. Разногабаритные обломки из разрушенных взрывом пород увлекаются вязкопластичной жидкостью и перекрывают поглощающие каналы (см. рисунок 17) [4].
Рисунок 17: Схемы изоляции зон поглощений взрывным способом:
1 – скважина; 2 – кабель; 3 – торпеда; 4- бурильные трубы; 5 –воронка;
6- корпус контейнера; 7 – ускоритель; 8 – заряд ВВ; 9 – тампонажная смесь; 10 – заливочная головка; 11 – левый переводник; 12 – отверстия в переводнике; 13 – отверстия в контейнере