Спосіб подолання прихоплення бурильного інструменту та очищення поверхні бурильних труб від сальників

Реферат: Спосіб подолання прихоплення бурильного інструменту та очищення поверхні бурильних труб від сальників, за яким бурильну трубу підключають до негативного полюсу джерела постійного струму, а у глинистій масі розміщають додатковий електрод, на який подають струм з позитивного полюсу джерела струму. Електричний струм безпосередньо підводять в зону контакту шляхом використання пересувного електроду, який спускають до зони прихоплення, і приводять у контакт з поверхнею бурильних труб. Як додатковий електрод використовують обсадні труби. UA 76894 U (12) UA 76894 U UA 76894 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується способу зменшення адгезійної взаємодії металевої поверхні бурильних труб та глинистої кірки, яка утворюється на поверхні проникних гірських порід, а також очищення поверхні бурильних труб від шару глинистих частинок та вибуреного шламу ("сальнику") і може застосовуватись у нафто- та газовидобувній промисловості. У процесі буріння свердловин на нафту та газ бурильна колона зазнає згинаючих зусиль, в наслідок чого відбувається контакт зовнішньої поверхні бурильних труб та фільтраційної кірки, що утворена на поверхні стовбуру свердловини. У зоні контакту виникають сили тертя та адгезії, і якщо сума цих сил перевищує потужність підйомного обладнання бурової установки, то виникає прихоплення бурильного інструменту, яке може призводити до зупинки буріння та викликати аварійну ситуацію. Для подолання прихоплення бурильних труб використовують різні способи, серед яких відомі хімічний, електричний та електрохімічний. Хімічний спосіб [1] полягає у закачуванні в зону контакту хімічних реагентів - рідинних ванн (нафтових, кислотних тощо), компоненти яких вступають у хімічну взаємодію зі шламом або гірською породою, тому за рахунок розчинення шламу і руйнування гірських порід зменшуються сили адгезії. Однак, зазначений спосіб має невисоку ефективність внаслідок великої кількості різновидів гірських порід, відсутності необхідних реагентів та їх значних витрат. Електричний спосіб подолання прихоплення бурильних труб [1] реалізується за рахунок підведення у зону контакту електричного струму, але він недостатньо розроблений. Електрохімічний спосіб [2] є комбінацією двох вище перелічених та застосовується за необхідності електрохімічного розчинення металевих труб для подолання прихоплень та забурювання бокового стовбуру у свердловині. У означеному способі у зону розчинення закачують розчин електроліту спускають електрод, до якого через кабель підводять електричний струм, протиелектродом у даному випадку є обсадні труби, що розчиняються. Недоліком даного способу є необхідність закачування розчину електроліту у зону розчинення, використання електроду, що не контактує з зовнішньою поверхнею труб та непристосованість способу для подолання прихоплень без розчинення бурильних труб. Також відомий спосіб подолання прихоплення бурильних труб [3], обраний за прототип, що базується на зменшенні зусиль, необхідних для зриву і переміщення труби у глинистій суспензії завдяки підключенню трубки до негативного полюсу джерела постійного струму і розміщенні у глинистій масі додаткового електроду, на який подається струм з позитивного полюсу того ж джерела струму. У такому випадку зусилля на відрив зменшується порівнянні з відривом без накладання зовнішнього струму, а поверхня труби після витягування з глинистої суспензії залишається чистою, без залишків глини. Недоліком зазначеного способу є той факт, що струм, який подають на металеву колону труб, буде розтікатися ще у верхній частині колони. На значних глибинах через високе значення електричного опору металевої протяжної конструкції густина струму в зоні контакту поверхні колони з глинистим розчином або фільтраційною кіркою буде незначною, внаслідок чого практично не може понизити сили адгезійної взаємодії між металевими трубами та глинистою кіркою. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки способу зменшення адгезійної взаємодії металевої поверхні бурильних труб з глинистою кіркою у зоні прихоплення та очищення поверхні бурильних труб від сальників без значних витрат електричного струму. Поставлена задача досягається тим, що при виникненні прихоплення або при значному налипанні глинистої маси на компоновку бурильних труб бурильну трубу за відомим способом підключають до негативного полюсу джерела постійного струму, а у глинистій масі розміщають додатковий електрод, на який подають струм з позитивного полюсу джерела струму, при цьому згідно запропонованого технічного рішення, електричний струм безпосередньо підводять в зону контакту за рахунок використання пересувного електроду, який спускають до зони прихоплення, приводять у контакт з поверхнею бурильних труб та поляризують, а в якості додаткового електрода можуть бути використані обсадні труби. Позитивний ефект зменшення адгезійної взаємодії між матеріалом бурильних труб та глинистою кіркою досягається за рахунок виникнення електрокінетичних явищ, зокрема електрофорезу та електроосмосу. У місцях, де глиниста суспензія має незначну в'язкість, при накладанні зовнішнього електричного поля має місце електрофорез, наслідком якого будуть процеси відлипання глини від металевої поверхні та її рух до протилежного електроду. У місцях, де глиниста суспензія являє собою щільну структуру, при пропусканні електричного струму відбуватиметься електроосмос, у результаті чого виникає рух дисперсного середовища бурового розчину до металевої поверхні з подальшим розрідженням навколостінного простору та зменшенням адгезійних сил. При застосуванні бурових розчинів як на глинистій, так і полімерній основі, внаслідок негативного заряду поверхні глинистих частинок та полімерів 1 UA 76894 U 5 10 15 20 25 явища електрофорезу та електроосмосу будуть мати протилежно спрямований вектор дії. Таким чином, при пропусканні електричного струму з місця контакту металевої поверхні і глинистої кірки буде видалятися надлишкова глиниста фаза та надходити додаткова рідина, що дасть змогу зменшити сили прилипання і звільнити прихоплений інструмент. Спосіб використовується таким чином. Приклад 1 Сталь: 36Г2С матеріалу бурильних труб за ГОСТ 7909-56 (тимчасовий опір 686 МПа, межа 2 течії 490 МПа). Густина струму 30 мА/см , напруга 900 мВ. Початкова товщина кірки - 4 мм. Руйнування глинистої кірки здійснювалось шляхом накладання електричного струму у середовищі бурового розчину зі свердловин Березівського газоконденсатного родовища № 205 (1), № 202 (2) та № 121 (3). На електродах зі сталі, аналогічної до матеріалу бурильних труб, в середовищі бурового розчину електрофоретично сформована глиниста кірка визначеної товщини. При накладанні зовнішнього струму зворотної полярності згодом фіксується зменшення товщини глинистої кірки аж до повного очищення металевої поверхні. В процесі використання способу побудована хронограма (креслення), з якої видно, що глиниста кірка на визначених свердловинах зруйнована протягом 35-60 хвилин. Приклад 2 Модель бурової труби розміщували у глинистій суспензії з 20 %-вим вмістом бентоніту. Після витримування в глинистій масі впродовж 5 хв визначали зусилля, необхідне для зрушення та витягування на поверхню (видалення) труби з глинистої маси. Аналогічний дослід повторювали в умовах, коли у внутрішній простір труби вводили струмопідвід, другий електрод розташовували на поверхні глинистої суспензії, вмикали поляризацію від зовнішнього джерела струму та вимірювали зусилля, необхідне для витягування з суспензії бурильної труби. Наступне вимірювання зусиль проводили після підвищення напруги поляризації бурильної труби. Динаміка зміни зусиль, необхідних для витягування бурильної труби із глинистої суспензії з 20 %-вим вмістом бентоніту при накладанні електричного струму відображена у таблиці. Таблиця Зменшення зусиль, необхідних для Напруга, витягування труби з глинистої маси, В % 1 12 2 15 3 20 4 22 5 25 10 45 30 35 Таким чином, поляризація зануреної у глинисту суспензію металевої труби електричним струмом, при якій вона набуває негативного заряду, дає змогу зменшити на 45 % зусилля, необхідне для витягування труби з глинистої суспензії. Джерела інформації: 1. Коломоец А.В. Предупреждение и ликвидация прихватов в разведочном бурении. - М.: Недра, 1985. - С. 73-75. 2. Федорычев А.В. Исследование электрохимического способа удаления участка обсадной трубы в интервале забуривания нового ствола скважины. ВНИИБТ, 1979. - С. 78-85. 3. Сухарев С.С. Стабилизация и регулирование промывочных жидкостей при бурении скважин. - М.: Недра, 1966. - С. 190-197. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Спосіб подолання прихоплення бурильного інструменту та очищення поверхні бурильних труб від сальників, за яким бурильну трубу підключають до негативного полюсу джерела постійного струму, а у глинистій масі розміщають додатковий електрод, на який подають струм з позитивного полюсу джерела струму, який відрізняється тим, що електричний струм безпосередньо підводять в зону контакту шляхом використання пересувного електроду, який спускають до зони прихоплення, і приводять у контакт з поверхнею бурильних, а як додатковий електрод використовують обсадні труби. 2 UA 76894 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3