Износ обсадных колонн и разрушение стенок скважины

Работа корпорации Shell в 70-ых годах показала, что вращение бурильной колонны является главной причиной износа обсадных труб. Так, максимальный износ обсадных труб обычно происходит из-за касания замков бурильных труб с обсадными трубами. Скорость износа в первую очередь зависит от сил контактного давления, длительности контакта в условиях вращения колонны и состояния контактирующих поверхностей (например, бурильных замков). Работа корпорации Еххоп в 80-ых годах показала, что высокосортные обсадные трубы изнашиваются несколько быстрее, чем низкосортные. Следовательно, если износ обсадных колонн имеет большое значение, лучше применять более низкосортные тяжелые обсадные трубы, чем высококачественные легкие.

Силы контактного давления зависят от натяжения бурильной колонны и степени интенсивности резких перегибов в зоне контакта. При увеличении натяжения бурильной колонны или интенсивности резких перегибов ствола силы контактного давления будут увеличиваться. Самым нежелательным сочетанием является большая растягивающая нагрузка на трубы или резкий перегиб ствола в точке, где имеет место интенсивное вращение. Наиболее приемлемым критерием для ограничения износа обсадных колонн в допустимых пределах является ограничение сил контактного давления до уровня максимум 2000 фунт (8896 Н).

Чтобы уменьшить износ обсадных колонн, следует избегать вращения бурильной колонны, включающей элементы с неровной поверхностью или другими особенностями, которые могут вызвать более быстрый износ обсадных колонн. Например, новые армированные бурильные замки и центраторы (например, при разбуривании обратных клапанов), как известно, вызывают очень быстрый износ обсадных колонн при больших скоростях вращения бурильной колонны. Если нельзя полностью избежать вращения бурильной колонны, следует до минимума снизить скорость вращения.

Программа моделирования бурильной колонны (известная также как программа по расчету крутящих моментов и сил сопротивления колонны) может также использоваться для прогноза ожидаемых сил контактного давления на обсадные трубы. Если такой анализ показывает, что износ обсадной колонны может быть значительным, необходимо рассмотреть следующие моменты.

Обеспечить в процессе контроля состояния обсадных колонн измерение толщины их стенок.

Проводить базовую радиометрию обсадной колонны перед разбуриванием оснастки. Такие измерения позволяют точно оценить изменения внутреннего диаметра обсадных труб, но не в абсолютных величинах.

Установить в желобе системы циркуляции магниты для определения количества металла от обсадных колонн.

Вести запись данных о скорости и времени вращения бурильной колоны. Использовать эти сведения в сочетании с оценкой сил контактного давления для оценки износа обсадной колонны.

Использовать защитные кольца для бурильных труб.

Проанализировать конструкцию скважины с учетом влияния износа обсадных труб на разрыв внутренним давлением, смятие и совместное действие изгиба и растяжения.

В некоторых случаях участки набора зенитного угла на большой глубине во время бурения горизонтального участка не будут полностью обсаживаться. Если породы достаточно прочны, башмак последней обсадной колонны может быть установлен при зенитном угле скважины порядка 75 град. Тогда последний криволинейный участок вплоть до горизонтального будет оставаться открытым. В этом необсаженном участке будет возможна эрозия ствола, что приведет к критическому положению в связи с большой продолжительностью вращения и относительно высокими контактными усилиями. До настоящего времени это не было проблемой. Тем не менее, это объясняет причину того, почему пропластки, склонные к такому разрушению, обычно обсаживаются перед бурением горизонтального участка.