Безаварийное бурение

Безаварийное бурение
Митчелл Дж. Серия Нефтегазовый инжиниринг ISBN 978-5-4344-0447-1 Издательство «ИКИ» 2017 г.
Оригинальное издание: Drilbert Engineering Inc., 2014
Переплет, 364 стр.
Формат 70*100 1/6
Вес  795 г
Готовится к печати

Аннотация

В книге приведен научный и практический опыт предотвращения и ликвидации прихватов. Издание служит инструментом передачи такого опыта персоналу, работающему непосредственно на буровых. Рассмотрена цепочка факторов, ведущих к незапланированному событию. Обоснована важность поддержания благоприятной рабочей атмосферы, способствующей передаче информации «снизу» и порицанию безрассудного риска, с целью недопущения незапланированного события: выброса, прихвата и др. Освещены основные принципы проектирования скважин. Описаны механизмы прихватов, способы определения их типов: шламом или обвалившейся породой, дифференциальный, на участках со сложной геометрией ствола и др. Отдельно рассмотрены действия по освобождению прихваченного инструмента. Подробно изложены вопросы очистки вертикальных и наклонно-направленных скважин. С учетом механики горных пород в наглядном виде описано напряженное состояние на стенках скважины и в околоскважинной зоне, указаны факторы, способствующие сохранению устойчивости стенок. Приведены различные примеры изменения параметров бурения, показана возможность заблаговременного предотвращения осложнений с помощью мониторинга и выявления характерных тенденций. Особое внимание уделено спуско-подъемным операциям: планирование, подготовка скважины проработкой и промывкой ствола, учет объема бурового раствора, отслеживание положения колонны, сохранение контроля над скважиной.
Издание предназначено для широкого круга инженерно-технических работников нефтяной и газовой промышленности, занятых бурением скважин, а также может быть полезным студентам высших учебных заведений соответствующих профилей.

Содержание

От редакционного совета серии
Предисловие
ГЛАВА 1. Прихваты и другие незапланированные события Цепочка факторов, ведущая к незапланированному событию Безрассудный риск Передача информации «снизу» Главные уроки
ГЛАВА 2. Экономия денег — источник всех бед Источник всех бед Экономия денег Решения и здравый смысл Примеры Главные уроки
ГЛАВА 3. Общение и моральная атмосфера Моральная атмосфера Передача информации «снизу» Грубые шутки и образ мышления «крабов в банке» Главные уроки
ГЛАВА 4. Решение проблем Научный подход Научный метод Процесс решения проблем Пятиэтапный процесс решения проблем Этап 1: определение проблемы Этап 2: выявление причин Этап 3: формулирование решения Этап 4: реализация решения Этап 5: оценка решения и процесса Будьте готовы к сопротивлению Главные уроки
ГЛАВА 5. Проектирование скважин Вопросы обмена информацией Основные принципы проектирования скважин Траектория скважины Конструкция скважины Диаметр ствола Долота КНБК и бурильная колонна Очистка ствола и гидравлика бурения Буровой раствор Регулирование содержания твердой фазы в буровом растворе Заключение
ГЛАВА 6. Механизмы прихватов Определение прихвата Категории прихватов Прихват шламом или обвалившейся породой Дифференциальный прихват Прихваты бурового инструмента на участках со сложной геометрией ствола Другие типы прихватов Таблица для определения типа прихвата Начальные действия по освобождению прихваченной колонны
ГЛАВА 7. Очистка скважины Качество очистки вертикальных скважин Факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин Плотность бурового раствора (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Скорость потока в кольцевом пространстве (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Реологические свойства и режимы течения бурового раствора (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Размер, форма и количество шлама (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Скорость проходки (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Вращение и эксцентричное расположение бурильной колонны в скважине (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Время (факторы, влияющие на качество очистки вертикальных скважин) Качество очистки наклонных скважин Факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин Зенитный угол (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Эффект Бойкотта Механизмы транспортирования шлама Характеристики бурового раствора (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) . Расход бурового раствора (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Шлам и отложения шлама (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Оценка толщины отложения шлама по его объему Три области формирования слоев шлама Скорость проходки (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Эксцентричное расположение бурильной колонны (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Вращение колонны бурильных труб (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Время (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Вязкие, утяжеленные пачки и пачки с волокнистым материалом (факторы, влияющие на качество очистки наклонных скважин) Бурение с очисткой скважины воздухом и пеной Сжимаемость Забойное давление Качество очистки ствола при бурении с продувкой воздухом Толстая фильтрационная корка Туман Устойчивая пена Приток пластовых флюидов Пена с твердой фазой Аэрированные буровые растворы Краткое содержание главы Когда следует ожидать осложнений, связанных с некачественной очисткой скважины Предупредительные меры Признаки некачественной очистки скважины Освобождение колонны Контрольные вопросы к главе 7
ГЛАВА 8. Неустойчивость стенок скважины Неустойчивость глинистых пород Терминология механики горных пород Напряжение Эффективное напряжение Деформация Хрупкость в сравнении с пластичностью Коэффициент Пуассона Трехосное напряженное состояние и главные напряжения Компоненты напряжений Напряжения в естественных условиях залегания Напряжения на стенке скважины Кольцевые напряжения Силовые линии поля напряжений Изолинии напряжений Радиальные напряжения Осевые напряжения Круги напряжений (теория двойного угла) Огибающая предельных кругов напряжений Факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины Плотность бурового раствора (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Прочностные свойства породы (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Температура (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Напряженные состояния в естественных условиях залегания и анизотропия напряжений (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Плоскости напластования (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Фильтрат бурового раствора (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Вибрация бурильной колонны (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Геометрия ствола (факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины) Типы обрушения Разрушение по причине чрезмерных напряжений Ползучесть Обрушение, оползание и отслаивание Поглощения и временные поглощения бурового раствора Определение напряжений Набухание и диспергирование Катионный обмен Механизмы набухания Краткое содержание главы Когда следует ожидать осложнений, связанных с неустойчивостью стенок скважины Предупредительные меры Признаки начинающегося прихвата Освобождение колонны Другие проявления неустойчивости стенок скважины Неконсолидированные породы и конгломераты Пласты с наличием естественной трещиноватости или нарушений Металл, упавший в скважину Контрольные вопросы к главе 8
ГЛАВА 9. Дифференциальный прихват Механизмы возникновения дифференциальных прихватов Факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата Проницаемые пласты (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Репрессия/перепад давления (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Фильтрационная корка (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Контакт колонны со стенкой скважины (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Неподвижное состояние бурильной колонны (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Время (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Поперечные нагрузки (факторы, способствующие возникновению дифференциального прихвата) Сила трения Удерживающая сила, обусловленная липкостью фильтрационной корки Краткое содержание главы Когда следует ожидать дифференциального прихвата Предупредительные меры Признаки осложнений Освобождение прихваченной колонны Контрольные вопросы к главе 9
ГЛАВА 10. Прихваты инструмента на участках со сложной геометрией Места резкого искривления ствола Желобные выработки Факторы, влияющие на образование желоба Когда следует ожидать образования желобов Признаки наличия желобов Предупреждение прихватов в желобных выработках Освобождение бурильной колонны, прихваченной в желобной выработке Жесткая КНБК Когда следует ожидать прихвата жесткой КНБК Признаки прихвата жесткой КНБК Предотвращение прихватов жесткой КНБК Освобождение прихваченной жесткой КНБК Мелкие искривления Когда следует ожидать прихвата в мелких искривлениях Признаки прихвата в мелких искривлениях Предотвращение прихватов в мелких искривлениях Освобождение колонны, прихваченной в мелких искривлениях Уступы Когда следует ожидать образования уступов Признаки наличия уступов Предотвращение осложнений, связанных с наличием уступов Освобождение колонны, прихваченной в уступах Породы, склонные к пластическому течению Факторы, влияющие на деформацию или текучесть соли Признаки прихвата бурильной колонны текучими породами Предотвращение прихвата колонны текучими породами Освобождение колонны, прихваченной в интервале текучих пород Диаметр ствола меньше номинального Когда следует ожидать сужения ствола до диаметра меньше номинального Признаки сужения ствола до диаметра меньше номинального Предотвращение прихвата колонны на участке ствола меньше номинального Освобождение колонны, прихваченной на участке ствола меньше номинального
ГЛАВА 11. Динамика параметров бурения и регистрирующие приборы Тенденции Сравнение диаграмм механических и электронных регистрирующих приборов Центры дистанционной поддержки бурения Анализ тенденций и распознавание графических образов
ГЛАВА 12. Осложнения, связанные с прихватами Аспекты контроля над скважиной Дифференциальный прихват и контроль над скважиной Поглощение Разрушение бурильной колонны и оборудования Травмы персонала
ГЛАВА 13. Практика спуско-подъемных операций Планирование СПО Подготовка к СПО Контроль над скважиной Планы СПО Доливочные емкости Вынужденная миграция газа в скважине Предотвращение потерь и учет бурового раствора Противовыбросовое оборудование Очистка и проработка ствола Неустойчивость стенок скважины Дифференциальный прихват Промывка после СПО
Заключение
ПРИЛОЖЕНИЕ A. Номограммы для определения параметров очистки скважины (для скважин, в которых возможно свободное вращение колонны) ПРИЛОЖЕНИЕ B. Уравнения ПРИЛОЖЕНИЕ C. Объем жидкости в горизонтальном резервуаре ПРИЛОЖЕНИЕ D. Пересчетные коэффициенты
Предметный указатель