Осложнения, возникающие в процессе бурения, могут быть вызваны множеством геологических факторов, даже при строгом соблюдении всех технологических стандартов. Такие ситуации представляют собой серьёзные вызовы, требующие быстрого реагирования и применения специальных методов для их устранения.
Ключевые слова: авария, осложнение, прихватывание инструмента, нефтегазопроявления, ГНВП, фонтан.
При бурении скважин на нефтяных месторождениях могут возникать различные осложнения, которые связаны с отклонениями от установленных параметров процесса и технологическими нарушениями [1]. Рассмотрим основные из них:
– Частичное поглощение бурового раствора (в палеогене, меле) может происходить из-за отклонений от проектных характеристик бурового раствора или увеличения скорости спуска бурильной колонны. Это может привести к снижению эффективности бурения и необходимости корректировки параметров раствора;
– Обвалы и ссыпи стенок скважины (в четвертичных отложениях, палеогене, меле и юре) зачастую происходят из-за неправильного выполнения технологического процесса бурения, а также превышения допустимой скорости спуско-подъемных операций. Проблемы могут быть усугублены организационными простоями и нарушениями в поддержании оптимальных параметров бурового раствора, таких как его плотность и водоотдача;
– Газонефтеводопроявления (ГНВП) могут возникать, когда гидростатическое давление в скважине снижается, что связано с недостаточным количеством жидкости в скважине, эффектом поршневания или снижением плотности бурового раствора ниже требуемых норм;
– Выбросы бурового раствора и воды могут быть вызваны наличием межмерзлотных напорных вод, что приводит к увеличению давления в скважине и выбросу жидкостей на поверхность;
– Прихваты бурильной колонны могут быть результатом отклонений параметров бурового раствора от проектных значений, а также плохой очистки раствора от шлама. Это также может происходить при длительном нахождении бурильной колонны в открытом стволе без должного контроля;
– Заколонные перетоки пластового флюида возникают, если цементирование обсадных колонн выполнено с нарушением технологий, что приводит к проникновению флюидов в межколонное пространство;
– Негерметичность эксплуатационной колонны может возникнуть по целому ряду причин, включая дефекты в материалах или технологиях монтажа колонны, что нарушает герметичность и снижает безопасность работы скважины.
Кроме того, возможны аварийные ситуации, такие как [2]:
– Аварии, связанные с элементами бурильной колонны, что может привести к поломке или застреванию колонны в скважине;
– Прихваты бурильных и обсадных колонн, которые могут осложнить дальнейшее бурение и требовать применения специальных методов для устранения застревания;
– Проблемы с обсадными колоннами и их элементами (оснасткой), которые могут привести к утечкам или повреждениям конструкции;
– Аварии с забойными двигателями, которые могут нарушить стабильность работы и привести к неэффективному бурению;
– Падение посторонних предметов в скважину, что может вызвать серьёзные трудности в процессе бурения или ремонта.
Эти осложнения и аварии требуют оперативного реагирования и строгого соблюдения технологических процессов для обеспечения безопасности и эффективности буровых работ.
Пример посторонних предметов, поднятых из скважины показан на рисунке 1.
Рис. 1.Пример посторонних предметов, поднятых из скважины
Забойные двигатели (ЗД) используются для обеспечения вращения бурильной колонны в сложных условиях, например, при бурении с небольшими углами наклона или в условиях повышенных нагрузок. Аварии с ЗД могут быть вызваны различными причинами [3]:
– Механические повреждения — неисправности или износ элементов двигателя, таких как подшипники, обгонные муфты или корпус;
– Проблемы с охлаждением — недостаточное охлаждение забойного двигателя может привести к перегреву, что снижает его производительность или вызывает поломку;
– Неправильное применение — использование неэффективных методов бурения или неправильная эксплуатация двигателя в условиях, не предусмотренных для данного типа оборудования, может привести к его выходу из строя;
– Неисправности в электросистемах — в случае использования электрических забойных двигателей, проблемы с питанием или управления могут привести к его аварийной остановке.
Прихваты бурильной колонны происходят, когда колонна застревает в стволе скважины, что может повлечь за собой остановку процесса бурения и дополнительные затраты на устранение застревания. Причины прихватов могут включать:
– Нарушение технологии бурения — неправильная настройка параметров бурового раствора или нарушение методов спуска и подъема колонны могут привести к застреванию. Например, недостаточная очистка ствола скважины от шлама или загустение раствора может вызвать сопротивление движению колонны;
– Недостаток смазки или плохое качество бурового раствора — отсутствие необходимого уровня смазки в процессе бурения приводит к повышенному трению и, как следствие, застреванию колонны;
– Проблемы с геометрией ствола скважины — искривление ствола или образование обвалов стенок может заблокировать колонну, сделав дальнейший спуск или подъем невозможным.
Падение роторных клиньев в устье скважины — это авария, которая может произойти в процессе подъема бурильной колонны ведущей трубой. В этом случае при подъеме бурильной колонны, вкладыш ротора поднимается вместе с клином. При выходе из ротора, вкладыш отодвигается по столу ротора, что освобождает клин, и тот падает в скважину. Эта ситуация может быть усугублена эксцентричностью ротора или вышки относительно оси скважины, что способствует дополнительным наклонным движениям и увеличивает вероятность падения клиньев.
Падение пневматических клиньев ротора (ПКР) в устье скважины также возможно в ряде случаев. Например, это может произойти при резком сажании бурильной трубы в клинья ПКР в процессе спуска колонны. Такая авария может быть вызвана и другими причинами, такими как удар клиньев о бурильный замок, ствол вертлюга или при чрезмерном вращении забойных двигателей на клиньях ПКР. Также стоит отметить, что в некоторых случаях при извлечении ПКР из ротора с использованием талевой системы, одна или две параллели могут выйти из направляющих и упасть в скважину, что также приводит к падению клиньев.
Когда речь идет о бурении зарезки боковых стволов (ЗБС), горизонтальных скважин (ГС) или КРС (контурных рудниковых скважин) на месторождении, основными причинами проведения ловильных работ можно выделить три ключевых фактора:
- Человеческий фактор — ошибки операторов и технический персонал, которые могут привести к несанкционированному или неконтролируемому падению предметов в скважину;
- Отказ оборудования — сбои в работе бурового оборудования, таких как роторные устройства, буровые замки или системы управления;
- Неустойчивость ствола скважины — нарушения в геометрии скважины, такие как искривления или обвалы, которые могут способствовать попаданию объектов в скважину.
Кроме того, стоит отметить, что практически все предметы, которые могут попасть в скважину, обладают потенциалом стать аварийным инструментом. Например, даже объекты, размер которых меньше просвета конуса подвески главного вкладыша стола ротора, в неблагоприятных условиях могут привести к необходимости проведения ловильных работ. Это может произойти, если они застрянут в ограниченных участках скважины или повредят компоненты бурового оборудования(рисунок 2).
Таким образом, важность соблюдения всех технологических норм и контроля за состоянием оборудования на буровой платформе становится очевидной, поскольку даже малые или незначительные объекты могут привести к серьезным аварийным ситуациям.
Рис. 2. Главный вкладыш ротора
Трубы бурильные, обсадные могут подвергаться смятию, разрывам, обрывам или поломкам вследствие скручивания (рисунок 3).
Рис. 3. Обрыв бурильной колонны
Буровые долота могут подвергаться повреждениям, замковые соединения — отвинчиваться от колонны труб, а сами трубы — застревать в скважине. Каждая из этих поломок оставляет за собой аварийный инструмент, который необходимо извлечь, что, в свою очередь, требует выбора подходящего метода ловильных работ. Каждое происшествие на скважине требует точного и оперативного подхода, что обусловливает разнообразие используемых методов для устранения последствий.
Ловильный инструмент представляет собой набор приспособлений и механизмов, предназначенных для извлечения различных предметов из скважины, таких как бурильная колонна, забойные двигатели, телесистемы, долото, геофизический кабель или обсадные колонны. Эти инструменты необходимы для того, чтобы устранить препятствия, мешающие дальнейшей работе на скважине [4].
Аварии с забойными двигателями (ВЗД) являются одними из наиболее распространенных на месторождениях. Эти устройства активно используются при строительстве горизонтальных скважин, бурении вторых стволов, работе внутри обсадных колонн, а также при разбуривании цементных и песчаных пробок. ВЗД показывают свою высокую эффективность при проведении ремонтно-восстановительных работ, что свидетельствует о широком спектре задач, в которых они могут быть полезны.
Таким образом, успешная ликвидация аварий и осложнений требует применения различных методов и инструментов в зависимости от конкретной ситуации. Выбор наиболее эффективных средств и методов для устранения последствий аварий на скважине помогает минимизировать время простоя и повысить безопасность работ на месторождении.
Литература:
- Алмамедов Я. Л., Фадеев М. В. Геологические осложнения при бурении геологоразведочных скважин // Геология, география и глобальная энергия. — 2012. — № 4 (47). — С. 41–46.
- Булатов А. И., Савенок О. В. Осложнения и аварии при строительстве нефтяных и газовых скважин. Краснодар: Просвещение — Юг, 2010. 522 с.
- Веревкин А. В., Молодило В. И. О повышении эффективности бурения нефтяных и газовых скважин гидравлическими забойными двигателями // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. — 2013. — № 1. — С. 16–19.
- Кудинов В. И. Основы нефтегазопромыслового дела. Москва–Ижевск: Институт компьютерных исследований; Удмуртский госуниверситет. 2015, 720 с.
