Предупреждение и ликвидация осложнений при бурении горизонтальных скважин

1. Теоретическая часть
При бурении скважин возникает вероятность возникновения разного рода осложнений, например, обвал породы, поглощение промывочной жидкости, нефте-, газо- и водопроявления, прихваты бурильного инструмента, аварии, искривление скважин.
Причина обвалов пород происходит по причине их неустойчивости. К характерным признакам обвалов относят следующие признаки:
 значительное повышение давления на выкиде буровых насосов;
 резкое повышение вязкости промывочной жидкости;
 вынос большого количества обломков обвалившихся пород и т. п.
Явление поглощения промывочной жидкости выражается в полном или частичном поглощении жидкости, закачиваемой в скважину, пластом. Данное явление характерно в случае прохождения пластов, которая отличается всокой степенью пористости и проницаемости, если величина пластового давления опускается ниже, чем величина давления столба промывочной жидкости в скважине.
Диапазон интенсивности поглощения весьма обширен. Для предупреждения поглощения применяют следующие методы:
 промывка облегченными жидкостями;
 ликвидация закупорки каналов, поглощающей жидкость с применением добавок инертных наполнителей – асбеста, слюды, рисовой шелухи, молотого торфа, древесных опилок, целлофана; заливки быстросхватывающихся смесей и т. д.);
 повышение качества структурно-механических свойств промывочной жидкости (добавкой жидкого стекла, поваренной соли, извести и т. п.).
В случае проходки скважины сквозь пласты, отличающиеся высоким давлением, которое превышает давление промывочной жидкости. Действие напора воды приводит к ее переливу или фонтанированию, а действие напора нефти или газа – к непрерывному фонтанированию или периодическим выбросам.
Одной из серьезных проблем является прихват бурильного инструмента, возникающий под воздействием следующих причин:
 образование на стенках скважины толстой и липкой корки, к которой прилипает бурильный инструмент, находящийся без движения;
 заклинивание бурильного инструмента в суженных частях ствола или при резких искривлениях скважины, при обвалах неустойчивых пород, при осаждении разбуренной породы в случае прекращения циркуляции.
Помимо осложнений при проходке скважины возникает вероятность аварии, которые в классическом понимании разделяются на четыре группы:
 аварии с долотами (отвинчивание долота при спуске инструмента вследствие недостаточного его закрепления, слом долота в результате перегрузки и т. д.);
 аварии с бурильными трубами и замками (слом трубы по телу; срыв резьбы труб, замков и переводников и т. д.);
 аварии с забойными двигателями (отвинчивание; слом вала или корпуса и т. д.);
 аварии с обсадными колоннами (их смятие; разрушение резьбовых соединений; падение отдельных секций труб в скважину и т.д.).
К основным факторам, осложняющим эксплуатацию горизонтальных скважин, относятся следующее:
 явление засорения насосов механическими примесями из пластовой полости;
 высокая концентрация парафиновой фракции в добываемой продукции.
1.1.1. Парафиноотложение
Асфальто-смолистые парафиноотложения (АСПО) состоит из компонентов нефтей, представленных смесью высокомолекулярных соединений, состоящие из азота, серы, кислорода и металлов. Явление отложения асфальто-смолистытых парафиновых веществ (АСПВ) достаточно распространено на стенках (ГКТ) в зоне малых скоростей потоков у штуцеров, муфт и других местах гидравлического сопротивления потоку.
Образование парафиноотложений происходит вследствие охлаждения газонефтяного потока до температуры ниже температуры насыщения нефти парафином вследствие разгазирования пластовой нефти и теплообмена.
Интенсивность парафиноотложения определяется следующими факторами:
 физико-химические свойства;
 наличие высокого газового фактора;
 низкая продуктивность пластов;
 темпы обводнения;
 наличие слоёв многолетнемёрзлых пород;
 термодинамические условия залегания.
При подъеме нефти от забоя скважины до устья и ее дальнейшем движении происходит непрерывное изменение температуры и давления. Это приводит к нарушению равновесия системы «нефть - растворенный газ - растворенный парафин».
Нефть, которая постепенно теряет газ, становится более тяжелой, что приводит к увеличению вязкости и снижению растворяющей способность тяжелых углеводородов и различных примесей снижается из-за уменьшения концентрации жидких газов, имеющих лучшую растворяющую способность. Одновременное снижение и температуры нефти обусловлено следующими причинами:
1) передача тепла от нефти окружающим скважину горным породам;
2) охлаждение нефти из-за выделения газа при большом газовом факторе.
Наличие этих взаимно связанных процессов приводят к выпадению мелких частиц твердых углеводородов парафина из нефти. Выпадение из нефти мелких кристалликов области в наиболее охлажденных точках потока - непосредственно на стенках труб и около вновь образовавшихся газовых пузырьков. Характер процесса отложения парафина в пристеночном пространстве труб неоднороден на всем протяжении подъемных труб - от точки, где он начался до устья скважины. Парафин, который выпадает в потоке, продолжает подниматься по трубам мелкими кристалликами, взвешенными в нефти, и кристалликами, прилипшими к оболочкам газовых пузырьков. С увеличением концентрации этих кристалликов в нефти они прилипают к стенкам труб, приводя увеличению толщины отложений парафина. Парафиновые отложения – это темная масса, которые могут быть различной консистенции, поскольку в их состав помимо парафина, входят смолы, масла, вода (в скважинах, дающих обводненную нефть) и минеральные частицы.
1.1.2. Высокий газовый фактор
Газовый фактор - это количество газа в м3 приведенное к нормальным условиям, приходящее на 1 тонну извлеченной из пласта нефти.
При попадании газожидкостной смеси в каналы рабочих колес и направляющих аппаратов УЭЦН происходит выделение газа из жидкости и полное перекрытие каналов, это может привести к прекращению подачи УЭЦН, нагреву насоса и выходу его из строя (объемная доля 25%).
Выделение газа из нефти в стволе скважины начинается при снижении забойного давления. На практике стремятся эксплуатировать оборудование с некоторым количеством газа на приеме насоса, это позволяет экономить