2. Попередження аварій під час кріпленні свердловин

• З метою попередження аварій під час кріплення свердловин необхідно виконувати нижченаведені вимоги:

• до початку робіт із підготовки свердловини до спуску обсадної колони провести підготовку бурового обладнання;

• провести підготовку обсадних труб та елементи технологічної оснастки обсадних колон:

• провести підготовку стовбура свердловини:

• спуск обсадних колон проводити при постійному контролі ІТП, не порушуючи план робіт;

• після спуску обсадної колони свердловину потрібно промити до вирівнювання параметрів бурового розчину, але не менше одного циклу;

• спущену обсадну колону слід підвісити на талевій системі для забезпечення можливості її розходжування або переміщення при зміні розтягувальних зусиль при цементуванні і в період ОЗЦ. Розвантаження колони на вибій та ротор, навіть часткове, забороняється.

• відповідально провести підбір рецептур тампонажного розчину для цементування свердловин;

• контроль і управління процесом цементування обсадних колон слід здійснювати за допомогою СКЦ;

• грамотно провести випробування обсадної колони на герметичність.

6.3. Ліквідація аварій при кріпленні свердловин

► Ліквідація негерметичності обсадних колон

Залежно від типу і інтервалу зони негерметичності вибирають метод ремонту обсадної колони. Перш за все треба визначити місцеположення пошкодження. Для цього краще використовувати знімний пакер. З його допомогою проводять серію опресовувань колони, починаючи знизу і поступово підіймаючись вгору до тих пір, поки не буде знайдена негерметичність.

● Найпоширенішим методом ліквідації негерметичності обсадних колон, мабуть, слід рахувати цементування під тиском.

● Зона негерметичності може бути перекрита хвостовиком, "голова" якого розташовується над цією зоною, а башмак може знаходитися на вибої свердловини. У комплекс пристрою для підвіски хвостовика може входити пакер, який забезпечить герметизацію простору між "головою" хвостовика і обсадною колоною. Для підвищення надійності герметичності за хвостовиком піднімають цементний розчин до пакера.

Якщо місце негерметичності розташоване неглибоко і спуск хвостовика до вибою недоцільний, то може бути спущений укорочений хвостовик - вставка. Верхній і нижній кінці такої вставки обладнують якірними вузлами і пакерами, внаслідок чого простір між хвостовиком і обсадною колоною виявляється загерметизованим знизу і зверху. Недолік такого способу ліквідації негерметичності - утворення місцевої звуженої зони.

● Іноді обсадну колону обрізають нижче місця негерметичності (місце негерметичності розташоване неглибоко). Вирізану частину обсадної колони (не зацементовану) піднімають, а на її місце спускають нові труби і сполучають їх з тими, що залишилися в свердловині за допомогою ремонтного овершота.

● Ця робота включає наступні операції:

• визначають нижню межу негерметичності або зони пошкодження обсадних труб, для чого спускають відповідні інструменти;

• механічною труборізкою (рисунок 6.3), яку спускають на бурильних трубах, відрізують обсадну колону нижче за цю зону.

Такі труборізки призначені для роботи з обсадними трубами діаметром від 114,3 до 339,7 мм складається з вузла тертя (гальмівні блоки або пружини), який допомагає встановити інструмент в трубі, вузла з плашками для кріпленні інструмента, та ріжучого вузла, який в транспортному положенні захований в корпусі труборізки. Для різання труб різного діаметру інструмент звичайно не вимагає іншої модифікації, найчастіше, потрібно замінити тільки плашки та фрикційні блоки.

Труборізка також забезпечена автоматичною гайкою, що дозволяє багато разів встановлювати її заново і звільняти без його підйому на поверхню. Така труборізка звільняється і встановлюється заново в транспортне положення («спуску») автоматично після відрізання обсадної труби;

• обсадну колону з пошкодженою зоною витягують з свердловини за допомогою спеціальних інструментів для розгвинчування обсадної колони , або трубоуловлювачів (при цьому можна використати внутрішній трубоуловлювач, наприклад стандартний трубоуловлювач 2М ).

Рисунок 6.3 – Механічні труборізки:

а – з гальмівними блоками;

б – пружинного типу

Стандартний трубоуловлювач 2М (рисунок 6.4), володіючи чудовими характеристиками передачі обертового моменту, є ідеальним для виконання відповідальних операцій, таких як звільнення систем донної підвіски на самопідйомних бурових установках. Трубоуловлювач 2М може також використовуватися для захоплення дуже коротких шматків обсадної колони в ситуаціях, коли здійснюється різання обсадної колони на шматки і її витягання.

Комбінація трубоуловлювача серії 2М з 18 захопленнями і несучого пристрою вважається найпростішою у використовуванні і найнадійнішою з великорозмірних систем трубоуловлювачів, що є на ринку. Конструкція захоплення допускає значну зміну захоплюваного розміру (від127 до324 мм), що підвищує допуск на знос обсадних труб. Міцність інструменту, що складається з двох частин, обмежується тільки міцністю зв'язуючого ці частини з'єднувача згідно API, яка звичайно вища, ніж міцність бурильної колони;

Рисунок 6.4 – Стандартний трубоуловлювач 2М

Обертовий трубоуловлювач 2М (рисунок 6.5) призначений для витягання за один рейс таких трубних виробів як кондукторні труби, морські стояки, або для різання і витягання секцій обсадних колон в ході робіт по "виправленню" свердловини. Використовування цих трубоуловлювачів в роботах по різанню обсадних колон дозволяє виключити необхідність в двох рейсах. Обсадна труба захоплюється трубоуловлювачем до різання, потім механічно роз'єднується звичною труборізкою і витягується на поверхню - все за одну операцію. Ці інструменти прості, але надійні, і допомагають заощадити значну кількість часу при ліквідації аварій.

Рисунок 6.5 – Обертовий трубоуловлювач 2М

Вага обсадної колони постійно підтримується обертовим трубоуловлювачем. Труборізка для обсадних труб може працювати в нейтральному положенні або при невеликому натягу.

Якщо виникне необхідність звільнити трубоуловлювач, бурильна колона опускається, закриваючи муфту. Додатковим спуском верхній шпиндель переміщається через вузол захоплення, звільняючи собачки від захоплення.

Потім бурильна колона повертається на одну восьму обороту управо. Після цього трубоуловлювач може бути звільнений з обсадної труби. Установка трубоуловлювача проходить в зворотній послідовності, а бурильна колона повертається вліво.

Номер патенту: GB 2154633 (Запатентовано у Великобританії і інших країнах).

• ремонтний овершот спускають на нових обсадних трубах і сполучають його з трубами, що залишилися в свердловині, за правилами, прийнятими при роботі з овершотом: обережно накривають "голову" труб з поворотом управо. Після того, як пройшло захоплення труб, які знаходилися в свердловині і пакер герметизував простір між трубою і корпусом овершота, обсадну колону натягують до розрахункового навантаження і садять на підвіску колонної головки.

Застосування ремонтного овершота дозволяє створити розрахункове натягнення колони і забезпечити постійність її внутрішнього каналу. По зовнішньому діаметру овершоти небагато перевершують звичні муфтові з'єднання стандартних обсадних труб. Після посадки в колонну головку колону з ремонтним овершотом опресовують для перевірки герметичності ущільнення.

Слід відзначити, що замість ремонтного овершота можна використати звичайну муфту обсадної колони, проточивши одну із її сторін під гладкий конус. Такою муфтою оснащують низ нових обсадних труб, які планують спустити в свердловину.

Для кращого накриття гладким конусом «голову» залишених в свердловині обсадних труб необхідно попередньо фрезерувати.

● Якщо на порівняно невеликій глибині обсадна колона сильно протерта або негерметична, можна відгвинтити її верхню пошкоджену частину за допомогою спеціальних інструментів і замінити новими трубами, з'єднавши їх з частиною, що залишилася в свердловині, спеціальним мітчиком (або дзвоном). Цей спосіб набув поширення на глибинах до 300 м. Проте, якщо колона, яка підлягає заміні, знаходиться в обсадженій свердловині, то область застосування такого способу може бути розширена до глибини 900 м.

Відгвинчування починають зверху. За допомогою внутрішнього трубоуловлювача, бурильних труб з лівими різьбами і високомоментного бурового ключа (ротора) відгвинчують на три – чотири обороти вліво одну або декілька верхніх труб обсадної колони. Потім трубоуловлювач спускають в наступну трубу і відгвинчують її теж на три – чотири обороти. При обертанні труби вліво її нижнє різьбове з'єднання розгвинчується, а верхнє згвинчується з розташованими вище нерухомими трубами. Оскільки труби відгвинчують поодинці, а дякуючи тому, що при відгвинчуванні нижньої різьби ті труби, що знаходяться вище цієї різьби загвинчуються, практично виключається вірогідність відгвинтити і упустити в свердловину яку-небудь трубу.

Таким чином відгвинчують по черзі всі труби до наміченої глибини, де повністю відгвинчують всю розташовану вище колону.

У компоновку бурильної колони включають труби з центраторами, щоб підтримувати співвісність верхньої і нижньої частин обсадної колони як при відгвинчуванні, так і при з'єднанні їх між собою.

● Встановлення сталевих перекривачів для обсадних колон

Суть методу полягає у тому, що зона негерметичності обсадної колони перекривається зсередини, як пластиром, тонкостінною (товщина стінки 2-3 мм, рисунок 6.6) трубою, яка виготовляється з м'якої сталі (досить легко деформується). Трубу спочатку піддають відпалу, потім на ній прокатують подовжні гофри, зменшуючи таким чином її зовнішній діаметр, і знову відпалюють для зняття залишкових напружень які виникають в процесі прокату (сплющення). Зовнішній діаметр труби підбирають з урахуванням розміру і товщини стінки обсадної колони в інтервалі, що перекривається. Це дуже важливо, оскільки після деформації перекривач повинен щільно прилягати до внутрішньої поверхні обсадної колони.

Зазвичай, зовнішнє коло поперечного перетину труби-перекривача повинно бути на 2 % довше за внутрішнє коло поперечного перетину обсадної колони.

Зовні на перекривач наноситься шар скловолокна, який насищають епоксидним клеєм, термін схоплювання якого підбирається з урахуванням тривалості робіт і температурних умов в свердловині і який служить ущільнюючою прокладкою.

Рисунок 6.6 – Схема установки гофрованої манжети в обсадній колоні:

1 - гофрована манжета; 2 - конус оправки; 3 - розпрямлена ділянка манжети;

4 - обсадна колона; 5 - кульова пружинна цанга; 6 - стопор; 7 – доливний клапан;

8 - пошкоджена ділянка колони

У комплект інструментів для установки перекривача входить гідравлічний поршень, який проштовхує двохступеневу оправку усередині гофрованої труби-перекривача.

Оправка складається з монолітного направляючого конуса і наступної за ним кульової пружинної цанги. Виготовлений з м'якої сталі перекривач деформується і, розправляючись, щільно прилягає до внутрішньої поверхні обсадної колони. Оскільки первинний його розмір більше, ніж йому дозволяє поперечний перетин свердловини, то після місцеположення перекривач виявляється як би затиснутим зовні обсадною колоною.

● Ізолюючий хвостовик-пластир ЕХРІО компанії Smith Services (рисунок 6.7) забезпечує надійну ізоляцію існуючих або заново виконаних стовбурів свердловин з використовуванням простої, економічно ефективної технології розширення і ущільнення. Система ЕХРІО поєднує в собі постійну механічну установку за допомогою трубчастого вузла, що розширяється, з сучасними еластомірними елементами ущільнювачів. Завдяки такому ущільнювальному пристрою система ЕХРІО сумісна з будь-якою конфігурацією обсадженого стовбура свердловини. Робочі характеристики ущільнень можна міняти, пристосовувавши ізолюючий хвостовик ЕХРЮ до самих різних значень тиску в свердловині і температурних умов.

Система ЕХРІО встановлюється в робоче положення на бурильних трубах за допомогою стандартного гідравлічного посадочного устаткування, яке дозволяє створити 100 відсотків механічного зусилля, необхідного для постійного ущільнення. Завдяки зниженню сил натягнення, діючих на інструмент вище за посадочний пристрій під час установки в робоче положення, ізолюючий хвостовик ЕХРІО є найбільш відповідним рішенням для ремонту обсадних колон.

Перед встановленням перекривачів (пластирів) внутрішню поверхню обсадної колони рекомендується очистити фрезером.

Рисунок 6.7 – Ізолюючий хвостовик-пластир

ЕХРІО компанії Smith Services

● Пілотні фрезери (рисунок 6.8) призначені для розбурювання інтервалів з трубчастими уламками і можуть використовуватися як очисні фрезери для установки ремонтних пластирів для обсадних труб. Їх можна також використовувати для фрезерування підвісок хвостовиків і іншого устаткування свердловини з наскрізним отвором. Пілотні фрези випускаються в розміром від 82,5 до 432 мм.

Рисунок 6.8 – Пілотний фрезер

● Зовнішні пластири для обсадних колон та НКТ (рисунок 6.9) призначені для швидкого і економічно ефективного ремонту пошкоджених обсадних колон або колон НКТ без зменшення їх внутрішнього діаметру. Обсадну колону або колону НКТ необхідно витягнути до перерізу, який знаходиться нижче пошкодженої секції. Потім верхній торець уламка обсадної колони або колони НКТ обробляють фрезером, після чого на обсадну колону або колону НКТ спускається зовнішній пластир на глибину, достатню для установки захоплення.

Пластири для обсадних труб випускаються в стандартному виконанні або у виконанні для свердловин малого діаметру. Такі пластири випускаються з ущільнювальними пристроями свинцевого або пакерного типу.

Рисунок 6.9 – Зовнішній пластир

для обсадних колон

● Розширюваний пристрій для ремонту обсадної колони MetalSkin^TM (рисунок 6.10) використовується для зміцнення зношених, перекриття поржавілих обсадних труб а також перекриття зони перфорації.

Рисунок 6.10 – Розширюваний пристрій

для ремонту обсадної колони MetalSkin^TM

● Секційний фрезер К-Mill (рисунок 6.11) може бути використаний для фрезерування, різання труб в однорядних колонах а також для забурювання нових стовбурів свердловин. Такий фрезер має шість ріжучих лап, які оснащені карбідом вольфраму, які забезпечують оптимальну ефективність фрезерування.

При створенні циркуляції (перепад тиску) висовуються три лапи і починають різання колони. Після повного розкриття перших трьох лап в автоматичному режимі відкривається наступна група відрізних лап в положення фрезерування. При цьому всі шість ріжучих лап щільно лягають на верхню частину обсадної колони і забезпечують її руйнування (фрезерування).

Рисунок 6.11 – Секційний фрезер К-Mill

● Гідравлічна труборізка (рисунок 6.12) є перевіреним і надійним засобом роз'єднування одинарних або багаторядних колон обсадних труб.

Три високоміцні лапи, оснащені крихтою карбіду, здатні здійснювати відрізні операції в обсадних трубах, кондукторах і морських стояках будь-якої ваги і марки матеріалу.

Гідравлічні труборізки випускаються в широкому асортименті і можуть використовуватися для різання концентричних, ексцентричних, зацементованих і незцементованих колон обсадних труб від 114 до 914 мм.

Рисунок 6.12 – Гідравлічна труборізка

Для фрезерування, різання труб можна застосовувати також фрези Barracuda (рисунок 6.13), в яких використовуються твердосплавні ріжучі пластини Millmaster, які забезпечують максимальну величину проходки і високі механічні швидкості буріння при видаленні довгих секцій зацементованих обсадних труб, НКТ або хвостовиків.

Конструкція безперервного подрібнення стружки формує таку сталеву стружку, яка може легко бути видалена з свердловини циркуляцією при мінімальних спеціальних вимогах до підготовки бурового розчину.

Рисунок 6.13 – Фрез Barracuda

Контрольні питання:

• які види аварій з обсадними колонами ви знаєте?

• перечисліть основні причини виникнення аварій з обсадними колонами;

• перечисліть основні причини руйнування (зрив) різьбових з'єднань обсадних труб;

• перечисліть основні причини падіння обсадних колон у свердловину;

• перечисліть основні заходи попередження аварій з колонами обсадних труб;

• перечисліть основні причини прихватів обсадних колон;

• перечисліть основні заходи попередження прихватів обсадних колон;

• перечисліть основні заходи попередження прихватів, спричинених заклинюванням обсадних колон;

• які підготовчі роботи потрібно провести перед спуском обсадної колони?

• які вимоги необхідно виконувати з метою попередження аварій під час кріплення свердловин ?

• для чого призначені фрезери?

• для чого призначені труборізки?

• для чого призначені трубоуловлювачі?