6. Ликвидация прихвата с помощью пакера

Пакер применяется при ликвидации дифференциальных прихватов. Пакер спускают в скважину на бурильных трубах и соединяют с прихваченной колонной. Длину компоновки и место отвинчивания подбирают таким образом, чтобы пакер размещался на необходимой глубине внутри обсадной колонны, что обеспечит надежность пакеровки. После разгрузки инструмента на пакер происходит пакеровка, открывается клапан, в результате чего подпакерное пространство (интервал прихата) гидравлически соединяется с внутренней полостью бурильной колонны, которая заполнена буровым раствором на заданную высоту. Это и обеспечивает резкое снижение гидростатического давления в интервале прихвата и устраняет прижимающую силу. После ликвидации прихвата начинают промывку и вращение инструмента, а затем подъем.

Основными условиями применения данного способа ликвидации прихватов являются отсутствие в подпакерном интервале напорных пластов и неустойчивых пород с целью недопущения нефтегазоводопроявлений и интенсивных осыпей и обвалов стенок скважины.

Для ликвидации прихватов применяют стандартные 180- и 195-мм пакерные манжеты, предназначенные для пакеровки ствола диаметром, соответственно до 200-208 и 220-225 мм. Характеристики пакеров, применяемых при ликвидации прихватов, представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Характеристики применяемых пакеров

Диаметр пакера номинальный, мм	180	195
Диаметр скважины, мм	200-208	220-225
Ход поршня пакера, мм	135	176
Осевая нагрузка на пакер, кН	95	150

При использовании пакера необходимо обеспечить его сжатие. Поэтому возникает необходимость определять минимальную глубину спуска пакера, при которой обеспечивается заданное давление в интервале прихвата, а также минимальную глубину при которой набирается требуемый вес бурильной колонны для раскрытия пакера.

Уровень бурового раствора в бурильной колонны, который обеспечит заданное давление в скважине в интервале прихвата, определяется по формуле:

h = L_пр – (k_д * Р_пл / ρ * g), (6.1)

где L_пр – глубина интервала прихвата, м; k_д – коэффициент депрессии (k_д≤1); Р_пл – пластовое давление, Па; ρ – плотность бурового раствора, кг/м³.

Минимальная глубина спуска пакера, при которой обеспечивается пакеровка, определяется по формуле:

L = [k_р*G-l_убт*g*k_o*(q_убт-q_бт)+h*S*ρ*g] / [q_бт*g*k_о], (6.2)

где k_р – коэффициент резерва (k_р=1,1-1,3); G – усилие пакеровки, Н; l_убт – длина УБТ, м; k_o – коэффициент облегчения инструмента в скважине; q_убт – масса 1 м УБТ, кг; q_бт – масса 1 м бурильных труб, кг; S – площадь сечения внутренней полости бурильных труб, м².

Разумеется должно соблюдаться соотношение:

L ≤ L_п ≤ L_пр (6.3)

Если соотношение не выполняется, то данный способ ликвидации при имеющемся инструменте не применим.

Необходимый объем доливаемого внутрь бурильной колонны бурового раствора определяется по формуле:

V_р = S * (L_п – h), (6.4)

где L_п – глубина установки пакера, м.

Если прихват не ликвидируется, то его поднимают, предварительно отвинтив от прихваченной колонны с помощью установленного в компоновке предохранительного переводника.

Пример расчета

Оценить возможность применения пакера для ликвидации прихвата. Исходные данные представлены в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Исходные данные

Глубина верхней границы прихвата, м	2100
Пластовое давление в верхней границе прихвата, МПа	22
Диаметр промежуточной колонны, мм	245
Глубина спуска промежуточной колонны, м	1700
Плотность бурового раствора, кг/м3	1100
Диаметр УБТ, мм	146
Длина УБТ, м	50
Масса 1 м УБТ, кг/м	97
Диаметр бурильных труб, мм	127
Толщина стенки бурильных труб, мм	9
Масса 1м бурильных труб, кг/м	26

Определяем по формуле (6.1) уровень раствора в бурильной колонне, который обеспечит равенство давления в скважине и пластового давления (k_д=1):

h = 2100 – (1 * 22 * 10⁶ / 1100 * 10) = 100 м

Находим коэффициент облегчения инструмента в скважине и площадь сечения внутренней полости бурильных труб:

k_o = 1 – (1100 / 7850) = 0,86

S = 0,785 * (0,127 – 2 * 9)² = 0,0093 м²

Усилие пакеровки для наших условий из таблицы 6.1 равно 150 кН.

Определяем по формуле (6.2) минимальную глубину спуска пакера, при которой обеспечивается пакеровка:

L=[1,2*150000-50*10*0,86*(97-26)+100*0,0093*1100*10] / [26*10*0,86]=715 м

715 м ≤ L_min ≤ 2100 м

Поскольку условие (6.3) соблюдается, а пакер будет размещен внутри обсадной колонны, то устройство можно применить. Условимся установить пакер на глубине 725 м, тогда необходимый объем доливаемого внутрь бурильной колонны бурового раствора по формуле (6.4) будет равен:

V_р = 0,0093 * (725 – 100) = 5,94 м³

Задача

Оценить возможность применения пакера для ликвидации дифференциального прихвата. Исходные данные для решения задачи представлены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 – Исходные данные для решения задачи

Параметры	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7
Глубина верхней границы прихвата, м	1800	1850	1900	1950	2000	2050	2150
Пластовое давление в верхней границе прихвата, МПа	19,5	20,0	20,5	21,0	21,5	22,0	22,5
Диаметр промежуточной колонны, мм	219	245	219	245	219	245	219
Глубина спуска промежуточной колонны, м	1450	1500	1550	1600	1650	1700	1750
Плотность бурового раствора, кг/м3	1100	1120	1140	1150	1140	1150	1120
Диаметр УБТ, мм	146	178	146	178	146	178	146
Длина УБТ, м	36	36	42	45	46	48	52
Масса 1 м УБТ, кг/м	97	156	97	156	97	156	97
Диаметр бурильных труб, мм	140	140	140	140	127	127	127
Толщина стенки бурильных труб, мм	8	9	10	11	7	8	9
Масса 1м бурильных труб, кг/м	26	29	32	35	21	24	26

Окончание таблицы 6.3

Параметры	Вариант
	8	9	10	11	12	13	14
Глубина верхней границы прихвата, м	2200	2250	2300	2350	2400	2450	2500
Пластовое давление в верхней границе прихвата, МПа	23,0	23,5	24,0	24,5	25,0	25,5	26,0
Диаметр промежуточной колонны, мм	245	219	245	219	245	219	245
Глубина спуска промежуточной колонны, м	1800	1850	1900	1950	2000	2050	2100
Плотность бурового раствора, кг/м3	1140	1130	1120	1100	1080	1110	1150
Диаметр УБТ, мм	178	146	178	146	178	146	178
Длина УБТ, м	58	62	61	68	69	72	72
Масса 1 м УБТ, кг/м	156	97	156	97	156	97	156
Диаметр бурильных труб, мм	114	127	114	140	114	140	114
Толщина стенки бурильных труб, мм	8	10	9	9	10	8	7
Масса 1м бурильных труб, кг/м	21	29	23	29	26	26	19