Введение. 
Осложнения в процессе бурения, их определение и предупреждение

Максимальных результатов в информационном обеспечение безаварийного режима бурения позволяет добиться применение геолого-технологических исследований скважин (ГТИ). Они являются составной частью геофизических исследований нефтяных и газовых скважин и предназначены для осуществления контроля за состоянием скважины на всех этапах ее строительства и ввода в эксплуатацию с целью изучения геологического разреза, достижения высоких технико-экономических показателей.

Проходка ствола скважины в массиве горных пород сопровождается существенным нарушением поля напряжений в ее окрестностях и концентрацией напряжений на ее стенках. В процессе углубления ствол скважины заполнен циркуляционным агентом с плотностью значительно ниже плотности горных пород. На открытой поверхности стенок скважины проявляется действие сил бокового распора, которые вызывают деформацию горных пород в окрестностях ствола и могут приводить к их разрушению. Присутствие на контакте с горной породой инородной среды (бурового промывочного раствора) вызывает физико-химические процессы на границе раздела: осмотические явления, поверхностную гидратацию, растворение, капиллярное проникновение и т. п.

В некоторых породах они могут вызывать заметное изменение их агрегатного состояния, сил внутреннего сцепления и в итоге могут существенно преобразовывать свойства горных пород в окрестностях скважины по сравнению с первоначальными в естественном залегании. Особенно опасно повышение склонности к пластическому течению глинистых и хемогенных горных пород.

Разупрочнению горных пород в стенках ствола скважины также способствует развитие усталостных явлений, происходящих под воздействием гидродинамических ударов и переменного давления в стволе при спускоподъемных операциях. При циркуляции промывочного агента по стволу нарушается температурный режим горных пород в стенках скважины, что также вызывает появление дополнительных напряжений. На контакте пластовых флюидов с промывочным агентом могут наблюдаться длительные или кратковременные нарушения гидродинамического равновесия, и в таких случаях подвижная среда (жидкость или газ) под действием разности давлений будет легко перетекать в область пониженного давления. Может возникнуть переток промывочного агента в окружающие ствол горные породы либо, наоборот, пластовой жидкости в ствол скважины. Все эти нарушения равновесного состояния в окрестностях скважины и на ее стенках неблагоприятно сказываются на процессе углубления ствола и осложняют его.

Под осложнением в процессе бурения понимают нарушение нормального процесса строительства скважины, которое требует принятия безотлагательных и эффективных мер для его устранения и продолжения бурения. В отличие от аварий осложнение, как правило, не связано с перерывом в процессе проходки скважины. Неликвидированное осложнение может стать причиной аварии.

Напомним, что под аварией в бурении понимается возникновение в стволе скважины непредвиденной ситуации, в которой невозможно продолжение работ по проходке ствола скважины или выполнение в нем запланированных работ, а также использование скважины по назначению без устранения возникшего препятствия посредством специальных работ, не входящих в технологический цикл.

Наиболее распространенными осложнениями при бурении скважин являются: разрушение стенок скважины; поглощения буровых промывочных и тампонажных растворов, пластовые флюидопроявления, прихваты колонн бурильных и обсадных труб. Классификация осложнений, предложенная Э. И. Лукьяновым, представлена на рисунке 1.

Рисунок1 Классификация осложнений при бурении скважин.

• 1. Разрушение стенок скважины. Данное осложнение проявляется в виде:
  • — уширения стенок скважины;
  • — сужения стенок скважины.

Изменения в стволе скважины сопровождают следующие процессы:

• — осыпи и обвалы незакрепленных горных пород, приводящие к чрезмерному загрязнению ствола скважины;
• — набухание горных пород, приводящее к сужению ствола скважины;
• — оползни, приводящие к частичному или полному перекрытию ствола скважины;
• — желобообразование в местах резкого искривления ствола, приводящее к возникновению затяжек и посадок при спуске или подъеме колонны труб;
• — растворение соленосных отложений, приводящее к образованию каверн;
• — растепление многолетнемерзлых пород, приводящее к их деградации и потере устойчивости.
• 2. Поглощения бурового промывочного и тампонажного растворов. Данное осложнение бывает двух видов:
  • — частичное;
  • — полное.

Поглощение бурового раствора приводит к различным дополнительным работам в скважине:

• — потери бурового раствора в проницаемые пласты, пpиводящие к необходимости пpиroтoвления дополнительных объемов бурового раствора, а зачастую и пpоведения специальных глубинных гидродинамических исследований;
• — недостаточное гидростатическое давление в скважине, порождающее опасность смятия находящейся в ней обсадной колонны и выброса пластового флюида на поверхность;
• — применение специальных материалов для закупорки поглощающих пластов, требующее их доставки на буровую, монтажа специальных устройств для ввода материалов в буровой раствор;
• — недоподъем тампонажного раствора за обсадной колонной, пpиводящий в ряде случаев к необходимости исправительных тампонажных работ.
• 3. Пластовые флюидопpоявления. Данное осложнение проявляется в виде:
  • — газопроявления,
  • — нефтепроявления,
  • — водопроявления,
  • — смешанного флюидопроявления.

Флюидопроявления в скважине приводит к следующим процессам:

• — газирование бурового раствора, npиводящее к необходимости его дегазации и дополнительной обработке химическими реагентами;
• — разбавление бурового раствора пластовыми флюидами, приводящее к необходимости его частичной замены;
• — межпластовые перетоки флюидов, требующие дополнительного разобщения пластов из-за их несовместимости при пpоходке открытым стволом;
• — заколонные флюидопpоявления, пpиводящие к опасному скоплению газа непосредственно на устье бурящийся скважины;
• — возникновение грифонов, приводящее к проникновению газа на дневную поверхность и возникновению его взрывоопасной концентрации в окрестностях скважины.
• 4. Прихваты колонны труб в необсаженном стволе скважины проявляется в виде:
  • — перепада давления;
  • — желобной выработки;
  • — заклинивания колонны;
  • — сочетания всех трех факторов.

Данное осложнение в скважине сопровождают следующие процессы:

• — одностороннее прижатие колонны труб к проницаемому пласту за счет репрессии между ним и скважиной;
• — заклинивание колонны в желобной выработке вида «замочная скважина»;
• — заклинивание долота сальником или в сужении ствола скважины;
• — пpихват колонны обвалившимися породами.