Бурение в сложных геологических условиях. Аварии, их предупреждение и ликвидация - СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ

Для ликвидации прихватов применяют следующие способы [2, 5, 6, 7, 9]:

- установка жидкостных ванн,

- встряхивание прихваченного участка колонны взрывом торпед;

- установка цементного моста и зарезка нового ствола;

- применение ударных механизмов;

- использование гидроимпульсного способа;

- обуривание или фрезерование прихваченного участка колонны;

- развинчивание бурильной колонии левым инструментом и подъем труб по частям;

- снижение уровня бурового раствора в стволе скважины;

- импульсно-волновое воздействие на трубы в зоне прихвата;

- использование испытателей пластов;

- расхаживание и проворот колонны ротором;

- восстановление циркуляции и промывка скважины;

- гидровибрирование колонны труб.

Необходимо отметить, что три последних способа не следует рассматривать в качестве самостоятельных. Практика буровых работ показывает, что раздельное применение их неэффективно [12]. Эти способы рекомендуется применять в качестве первоочередных мер буровой вахты, в сочетании с некоторыми другими способами, а также для недопущения увеличения зоны прихвата вверх по стволу при дифференциальном прихвате.

Определение границ прихвата.

Большая часть применяемых способов позволяет уточнить только верхнюю границу прихвата. Нижнюю границу можно определить с помощью акустических цементомеров (АКЦ).

Определение верхней границы прихвата по упругому удлинению свободной части колонны.

Буровая бригада при возникновении прихвата не может незамедлительно использовать способы, требующие применения специальной аппаратуры и оборудования. При нормальном процессе углубления скважины такое оборудование обычно не хранится на буровой и доставка его требует определенных затрат времени, что может значительно усложнить освобождение инструмента. Самым простым способом определения верхней границы прихвата является расчет свободной части колонны по упругому удлинению ее под действием растягивающей нагрузки, превышающей собственный вес труб.

Для одноразмерной по наружному диаметру и толщине стенки колонны длина ее свободной неприхваченной части определяется в соответствии с законом Гука зависимостью [5]:

clip_image043                                                  (4.1)

где: 1,05 - коэффициент, учитывающий увеличение жесткости колонны за счет замковых соединений;

Е - соответственно модуль упругости (2,1×105 МПа для стали и 0,7×105 МПа для сплава Д16Т);

F - площадь поперечного сечения труб, м2;

Dl - удлинение колонны, м;

DР - растягивающее усилие. Н.

Удлинение колонны Dl и растягивающее усилие DР (DP=P2 - P1) определяют в следующей последовательности:

Бурильщик делает натяжение колонны Р1, которое на пять делений превышает показание ГИВ, соответствующее собственному весу труб до прихвата, а на ведущей трубе делается отметка в плоскости стола ротора.

Для исключения погрешностей, вызванных трением в блоках талевой системы, производится повторное натяжение с усилием, на пять делений превышающим первоначальное, с быстрым снятием натяжения до первоначального и фиксацией второй отметки на ведущей трубе. Расстояние между двумя отметками делится пополам, а средняя черта принимается за первую отметку, соответствующую усилию P1.

Вторая отметка фиксируется аналогичным образом при натяжении инструмента усилием P2, которое на 10 - 20 делений по ГИВ больше усилия Р1. Искомое удлинение Dl равно расстоянию между отметками.

Величины растягивающих нагрузок P1и P2 пересчитываются в соответствии с паспортными данными индикатора веса.

Для многоразмерной комбинированной колонны верхняя граница прихвата рассчитывается из исходной формулы, в которой получена величина суммарного удлинения всех секций колонны выше зоны прихвата Dl в зависимости от приложенной нагрузки DР [11]:

clip_image045                    (4.2)

где: li, Еi, Si, qi, ri, ni - соответственно длина, модуль упругости, площадь поперечного сечения, масса единицы длины, плотность металла каждой одноразмерной секции, число секций колонны.

Расчетное значение удлинения сравнивается с фактическим удлинением D, получаемым в вышеописанной последовательности. При равенстве расчетного и фактического удлинений длина свободной части колонны определяется по формуле

clip_image047                                                     (4.3)

Рассмотренный способ применяется в качестве приблизительного, особенно при проходке наклонных и горизонтальных скважин, в которых силы сопротивления при движении колонн велики, поэтому большие погрешности в расчетах неизбежны. Более точно границы прихватов определяются с помощью специальных аппаратов.