- •Глава 1 16
- •Глава 2 18
- •Глава 3 24
- •Глава 4 28
- •Глава 5 33
- •Глава 6 49
- •Глава 7 55
- •Глава 8 130 Неустойчивость стенок скважины 130
- •Глава 9 213 Дифференциальный прихват 213
- •Глава 10 247 Заклинивание на участках со сложной геометрией 247
- •Глава 11 274 Динамика параметров бурения и регистрирующие приборы 274
- •Глава 12 280 Осложнения, связанные с прихватами 280
- •Глава 13 286 Практика спуско-подъемных операций 286
- •Глава 1 Прихваты и другие незапланированные события Введение
- •Цепочка факторов, ведущая к незапланированному событию
- •Безрассудный риск
- •Передача информации снизу
- •Главные уроки
- •Глава 2 Экономия денег – источник всех бед Введение
- •Причина всех бед
- •Экономия денег
- •Решения и здравомыслие
- •Примеры
- •Большая железнодорожная авария
- •Злосчастная полупогружная буровая установка
- •Динамитные фабрики
- •Главные уроки
- •Глава 3 Общение и моральная атмосфера Введение
- •Моральная атмосфера
- •Передача информации снизу
- •Грубые шутки и умонастроение "крабов в банке"
- •Главные уроки
- •Глава 4 Решение проблем Введение
- •Научный подход
- •Пятиэтапный процесс решения проблем
- •Будьте готовы к сопротивлению
- •Главные уроки
- •Глава 5 Проектирование скважин Введение
- •Основные принципы проектирования скважин
- •Местонахождение объекта (объектов)
- •Позиция буровой
- •Наклон и азимут
- •Устойчивость стенок скважины
- •Естественное напластование и уход долота
- •Горизонтальные участки
- •Использование приборов для измерений во время бурения и другой скважинной аппаратуры
- •Очистка ствола и гидравлика бурения
- •Заключение
- •Литература
- •Глава 6 Механизмы прихватов Введение
- •Определение прихвата
- •Категории прихватов
- •Ликвидация прихватов
- •П ример использования таблицы для определения типа прихвата
- •Прихват шламом или обвалившейся породой
- •Дифференциальный прихват
- •Заклинивание на участке со сложной геометрией ствола
- •Литература
- •Глава 7 Очистка скважины Введение
- •Качество очистки вертикальных скважин
- •Факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин
- •П рофиль скоростей потока
- •Пластическая вязкость
- •Кажущаяся вязкость
- •Разжижение бурового раствора при сдвиге
- •Определение динамического напряжения сдвига и пластической вязкости
- •Качество очистки наклонных скважин
- •Факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин
- •Режим течения
- •Динамическое напряжение сдвига и вязкость
- •Разжижение бурового раствора при сдвиге
- •Критическая толщина слоя шлама и показатель качества очистки скважины
- •Транспортирование шлама в суспензии
- •Транспортирование шлама в слое
- •Коэффициенты увеличения числа двойных ходов насосов или числа вытесняемых объемов, необходимых для очистки скважины15
- •Бурение с очисткой скважины воздухом и пеной
- •Вязкость пены
- •Заключение
- •Начальные действия по освобождению прихваченной колонны
- •Дополнительные приемы для освобождения бурильной колонны
- •Низкочастотные вибраторы
- •Натяжение и закачка
- •Ловильные работы
- •Сокращения
- •Литература
- •Глава 8 Неустойчивость стенок скважины Введение
- •Неустойчивость глинистых пород
- •Образование глинистых пород
- •Группы глинистых минералов
- •Терминология механики горных пород
- •Н апряжения на стенке скважины
- •Трехосное напряженное состояние в скважине
- •Факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины
- •Интервал допустимых значений плотности бурового раствора
- •Влияние траектории скважины и плоскостей напластования для трех типов напряженного состояния в естественных условиях залегания
- •Бурение на репрессии
- •Проникновение в пласт фильтрата бурового раствора
- •Проникновение в пласт фильтрата бурового раствора и огибающая предельных кругов напряжений
- •Типы обрушения
- •Определение напряжений
- •Набухание и диспергирование
- •Заключение
- •Траектория скважины
- •Свойства бурового раствора
- •Изменения температуры
- •Состав бурильной колонны
- •Рейсы для очистки и проработки ствола
- •Напряженное состояние, обусловленное механическим воздействием
- •Напряженное состояние, обусловленное химическим воздействием
- •Начальные действия по освобождению прихваченной колонны
- •Дополнительные приемы для освобождения бурильной колонны
- •Другие проявления неустойчивости стенок скважины
- •Признаки вскрытия неконсолидированных песков
- •Предотвращение аварий
- •Освобождение колонны
- •Признаки вскрытия трещиноватых пластов и обрушения уступов
- •Освобождение колонны
- •Дополнительные приемы
- •Когда следует ожидать осложнений из-за падения металла в скважину
- •Признаки присутствия металла в скважине
- •Освобождение колонны
- •Условные обозначения
- •Литература
- •Глава 9 Дифференциальный прихват История
- •Механизмы возникновения дифференциальных прихватов
- •Факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата
- •О бразование фильтрационной корки
- •Заключение
- •Проницаемые пласты
- •Репрессия
- •Фильтрационная корка
- •Контакт колонны со стенкой скважины
- •Неподвижное состояние колонны
- •Поперечные нагрузки
- •Большие потери фильтрата бурового раствора
- •Начальные действия
- •Дополнительные приемы для освобождения колонны
- •Жидкостные ванны и методы их применения
- •Катодный ток
- •Низкочастотные вибраторы
- •Отвинчивание неприхваченной части колонны
- •Литература
- •Глава 10 Заклинивание на участках со сложной геометрией Введение
- •Места резкого искривления ствола
- •Жесткая кнбк
- •Мелкие искривления
- •Текучие породы
- •Диаметр ствола меньше номинального
- •Литература
- •Глава 11 Динамика параметров бурения и регистрирующие приборы Введение
- •Тенденции
- •Сравнение диаграмм механических и электронных регистрирующих приборов
- •Анализ тенденций и распознавание графических образов
- •Глава 12 Осложнения, связанные с прихватами Введение
- •Вопросы контроля над скважиной
- •Оседание барита
- •Глава 13 Практика спуско-подъемных операций Введение
- •Планирование спо
- •Подготовка к спо
- •Контроль над скважиной
- •Учебные спо
- •Изменение давления в скважине при спуске и подъеме колонны
- •Циркуляция во время спо
- •Утяжеленный раствор
- •Пример 17.1
- •Очистка и проработка ствола
- •Неустойчивость стенок скважины
- •Дифференциальный прихват
- •Промывка после спо
- •Литература
- •Заключение
- •Приложение а Номограммы для определения параметров очистки скважины (для скважин, где возможно свободное вращение колонны)
- •Номограммы для определения параметров очистки скважин диаметром 17 1/2 дюймов
- •Номограммы для определения параметров очистки скважин диаметром 12 1/4 дюймов
- •Номограммы для определения параметров очистки скважин диаметром 8 1/2 дюймов
- •Приложение в Уравнения
- •Уравнения Кирша
- •Формула для определения верхней границы прихвата по удлинению колонны (англ. Ед.)
- •Формула для определения верхней границы прихвата по удлинению колонны (англ. Ед.)
- •Приложение с Объем жидкости в горизонтальном резервуаре
- •Приложение d Пересчетные коэффициенты
Литература
Gray, George R. & Darley, H. С. Н.: "Composition and Properties of Oil Well Drilling Fluid's" fourth edition, Gulf Publishing Company (1980)
Shaohua Zhou, Richard Hillis, and Mike Sandiford, Dept. of Geology and Geophysics, university of Adelaide Australia: "On the Mechanical Stability of Inclined Wellbores" SPE 28176 (1994)
E. Hoek & E.T. Brown: "Underground Excavations in Rock" The Institution of Mining and Metallurgy, London UK (1990)
Bernt S. Aadnoy: "Modern Well Design" Gulf Publishing Company (1977)
Jaeger, J.C. and Cook, N.G.W.: "Fundamentals of Rock Mechanics" Chapman and Hall, London (1976)
Yarlong Wang, Maurice Dusseault, University of Waterloo: "Borehole Instability and Fluid Loss in Poorly Consolidated Media" Petroleum Society of CIM/Society of Petroleum Engineers, paper no. CIM/SPE 90-25 (June, 1990)
D. Okland, J.M Cook: "Bedding-Related Borehole Instability in High-Angle Wells" SPE/ISRM paper 47285, 1998 SPE/ISRM Eurock, Trondheim Norway (July, 1998)
X. Chen, CP. Tan, and CM. Haberfield; Australian Petroleum Cooperative Research Centre, CSIRO Petroleum & Monash University: "A Comprehensive Practical Approach for Wellbore Instability Management" SPE paper 48898, presented at the 1998 SPE International Conference and Exhibition in Beijing China (Nov 1998)
Thierry M. Forsans & Laurent Schmitt, Elf Aquitaine Production, Pau, France: "Capillary Forces: The Neglected Factor in Shale Instability Studies?" ISBN 90 5410 502 X, Eurock '94 Balkema, Rotterdam. 1994.
L.Bailey, P.I. Reid, and J.D. Sherwood, Sclumberger Cambridge Research, "mechanisms and solutions for Chemical Inhibition of Shale Swelling and Failure" SPE# 627043
Helio Santos, Petrobras, Adel Diek and Jean-Claude Roegiers, Rock Mechanics Institute, U. Oklahoma: "Wellbore Stability: A New Conceptual Approach Based on Energy" SPE paper 49264, presented at the 1998 SPE Annual Technical Conference and Exhibition in New Orleans. (Sept 1998)
Authors personal experiments with real time drill string vibration analysis in three degrees of freedom while drilling off the coast of Gabon in 1991.
Adam T. Bourgoyne Jr., Martin E. Chenevert, Keith K. Millheim, F.S. Young Jr.: "Applied Drilling Engineering" SPE, (1986)
E.R. Leeman, National Mechanical Engineering Research Institute, CSIR, Pretoria, South Africa,: "The Determination of the Complete State of Stress in Rock in a Single Borehole - Laboratory and Underground Measurements" Int. J. Rock Mech. Min. Sci. (Feb 1967)
Woodland, David C, Shell Canada: "Borehole Instability in the Western Canadian Over thrust Belt," SPE paper 17508, SPE Drilling Engineering (Mar 1990)
Глава 9 Дифференциальный прихват История
Проблема дифференциального прихвата была впервые поднята Hay ward в 1937 г.1. Однако в последнее время появилось множество технических статей, где утверждается, что этой проблемой не занимались до 1955 г. Обычно в этих статьях приоритет отдается Helmick и Longley. Вероятно, это обусловлено тем, что Helmick и Longley использовали термин "прихват под действием дифференциального давления", в то время как раньше этот феномен называли "прилипание к стенке" или "неподвижная колонна". Любой исследователь дифференциальных прихватов должен включить в свою концепцию термины "прилипание к стенке" и "неподвижная колонна", чтобы учесть работы, выполненные до 1957 г.
Helmick и Longley были первыми, кто продемонстрировал феномен дифференциального прихвата в лаборатории. Они написали первую техническую статью, посвященную дифференциальным прихватам, в 1957г.2 В следующем году Outmans выполнил всесторонний анализ механизмов дифференциального прихвата3. Эти исследователи так глубоко разработали данную тему, что с тех пор было добавлено совсем немного.
К сожалению, однако, понимание дифференциальных прихватов в отрасли становится искаженным. Вопреки широко распространенному мнению, поверхность контакта колонны с фильтрационной коркой на стенках скважины увеличивается не потому, что фильтрационная корка становится толще, а потому, что она сжимается в месте контакта. Ответственное за прихват дифференциальное давление не равно репрессии. Кроме того, большая часть дифференциальных прихватов происходит в верхней части скважины, с колонной, а не с КНБК.6
В первой части этой главы рассматриваются механизмы дифференциального прихвата и факторы, влияющие на них. В последней части суммированы результаты, рассматриваются превентивные меры, признаки начинающегося прихвата и принятые в отрасли методы освобождения прихваченных колонн.
