Ako zabrániť zaseknutiu vrtnej kolóny (strate hmotnosti vrtáka) pri vŕtaní？

Pojem „strata hmotnosti vrtáka“ (LWB) označuje scenár počas vŕtania, keď navrhnutá hmotnosť vrtáka (WOB) nepôsobí na vrták. Namiesto toho v dôsledku nadmerného trenia medzi vrtnou kolónou a stenou vrtu všetku aplikovanú hmotnosť absorbuje vrtná kolóna.

Pri aplikácii WOB zmršťovanie vrtu často spôsobuje, že hmotnosť je plne pôsobená navrtná kolónaalebo stabilizátory. To si vyžaduje nepretržité pôsobenie závažia, ale treba zohľadniť tlakovú pevnosť vrtnej kolóny. Každé zvýšenie závažia môže viesť k malému pohybu vrtnej kolóny smerom nadol; opakované pôsobenie závažia umožňuje vrtnej kolóne pohybovať sa okolo zmrštenej časti vrtu. V momente, keď vrtná kolóna opustí túto časť, sa vrták rýchlo dotkne dna vrtu. Keďže WOB je v tomto bode vyšší ako pri normálnom vŕtaní, vrták preniká do formácie hlbšie, čo vedie k náhlemu zvýšeniu krútiaceho momentu. To môže spôsobiť zastavenie otočného stola alebo horného pohonu. Ak dôjde k zastaveniu, vrtnú kolónu nezdvíhajte náhle – najskôr uvoľnite krútiaci moment. Normálne vŕtanie je možné obnoviť po opakovanom nastavení.

K strate hmotnosti vrtáka zvyčajne dochádza v nasledujúcich prípadoch: smerové vŕtanie vertikálnych vrtov so spätným rozstružovaním alebo smerové vrty s viacerými operáciami spätného rozstružovania, smerové vŕtanie frézovaním okien a bočným zaťažením a smerové vŕtanie horizontálnych vrtov. Vzhľadom na trajektóriu vrtu a rôzne faktory odporu je ťažké preniesť tlak vyvíjaný na vrtnú kolónu na vrták. Z komplexných prístrojov na karotáž bahna a indikátorov hmotnosti sa to prejavuje takto: poloha vrtáka zostáva nezmenená a napriek neustálemu zvyšovaniu WOB sa nezíska žiadna dĺžka vrtenia; tlak čerpadla sa nezvyšuje a nedochádza k zablokovaniu čerpadla. Ďalšie zvýšenie WOB však môže viesť k náhlemu zablokovaniu čerpadla. Pri smerových vrtoch strata hmotnosti vrtáka nielen narúša normálnu smerovú prevádzku, ale tiež riskuje uviaznutie potrubia, ak sa prevádzka vykonáva nesprávne.

1. Posilnenie riadenia trajektórie vrtu a optimalizácia konfigurácie vrtnej kolóny

Na riešenie straty hmotnosti vrtnej korunky spôsobenej zlou trajektóriou vrtu je hlavným inžinierskym opatrením zlepšenie riadenia trajektórie. Pri smerových vrtoch s vysokým uhlom a predĺženým dosahom by sa malo prijať riadenie s plným navádzaním vrtu, aby sa odchýlka a azimut vrtu udržali v súlade s projektom a aby sa predišlo spätnému rozstružovaniu v dôsledku odchýlok od projektu.

V prípade straty hmotnosti vrtnej korunky v dôsledku zlej trajektórie vrtu je najefektívnejším riešením zjednodušenie konfigurácie vrtnej kolóny: zníženie počtu vrtných objímok a zvýšenie počtu ťažkých vrtných rúrok (HWDP). Tým sa znižuje tuhosť vrtnej kolóny, zmenšuje sa kontaktná plocha medzi vrtnou kolónou a kalovým koláčom a zabraňuje sa strate hmotnosti vrtnej korunky aj rozdielnemu prilepeniu.

V prípade straty hmotnosti vrtáka v horizontálnych vrtoch by sa opatrenia mali zamerať na čistenie vrtu, mazanie a prevádzkové techniky vŕtača.

2. Zlepšite čistenie

Zlepšovacie čistenie zahŕňa čistenie vrtov a čistenie povrchového kalu pomocou zariadení na kontrolu povrchových pevných látok.

Zlepšenie kapacity kalu pre únosnosť odrezkov

V nedávnych projektoch smerového vŕtania sa bežne používajú vrtáky PDC v kombinácii s technológiou riaditeľných motorov, ktoré dosahujú relatívne rýchle zábery a rozomieľajú vrtné úlomky na jemné častice, čo predstavuje určité výzvy pre čistenie vrtu.

Požiadavky na posunutie pre rôzne sekcie vrtu:Pre sekciu vrtu s priemerom φ311 mm musí byť prietok vyšší ako 3,4 m³/min; pre sekciu vrtu s priemerom φ216 mm musí byť vyšší ako 1,1 m³/min.

Úprava reologických parametrov kalu na základe návratu vrtných výrubov:V prípade vrtnej kvapaliny s nízkym obsahom pevných látok na báze polymérov by sa mal dynamický plastický pomer regulovať medzi 0,42 a 0,50, aby sa zabezpečil dobrý účinok unášania odrezkov. Pokiaľ ide o viskozitu kalu a pevnosť gélu, viskozita smerových vrtov s vysokým uhlom by sa mala udržiavať nad 48 sekúnd – vysoká viskozita a pevnosť gélu pomáhajú predchádzať vertikálnemu usadzovaniu odrezkov.

V jednom vrtnom projekte, keď bola odchýlka vrtu 50 – 60 stupňov, pridanie organického pozitívneho gélu znížilo viskozitu kalu na približne 42 sekúnd, čo viedlo k slabému návratu vrtných výrubov a strate hmotnosti vrtáka počas smerového vŕtania. Normálne podmienky vo vrte sa obnovili po zvýšení viskozity kalu na 50 sekúnd.

Pri vrtoch s hĺbkou presahujúcou 200 – 300 metrov je možné horizontálne vrty ťahať k sekcii vrtu s odchýlkou ​​20 – 30 stupňov. V konfigurácii vrtnej kolóny pre smerové vŕtanie sa zvyčajne používa niekoľko stojanov vrtných objímok. V novo vyvŕtaných vrtoch prítomnosť vrtných objímok zvyšuje rýchlosť návratu prstencového kalu, takže vrstvy odrezkov sa zvyčajne usadzujú v starom vrte. Preto niektoré vrtné posádky ťahajú iba novo vyvŕtanú sekciu vrtu, čo má malý vplyv na rozbíjanie vrstiev odrezkov.

3. Zlepšenie mazivosti bahna a kvality bahenného koláča

Zlepšenie klzkosti blata

Medzi konkrétne opatrenia na zlepšenie mazivosti kalu patrí po prvé, zvýšenie dávkovania mazív a po druhé, použitie kombinácie rôznych mazív.

Pri smerovom vŕtaní sa ropa zvyčajne primiešava do kalu počas smerových operácií. Hoci má ropa dobrú mazivosť, jej pridanie znižuje kvalitu kalu. Preto by sa pri smerovom vŕtaní mala ropa používať v kombinácii s mazivami na vodnej báze. To nielen rieši problém s mazaním, ale tiež zabraňuje tvorbe hrubých kalov spôsobených nadmerným dávkovaním ropy.

Klzné trenie sa zvyšuje s koeficientom trenia. Na vyriešenie tohto problému je možné do kalu primiešať približne 3 – 5 ton ropy, pričom obsah ropy nepresahuje 9 – 10 %.

Zlepšiť kvalitu bahenného koláča

Na zlepšenie kvality kalového koláča je možné pridať kalové materiály, ako je sulfónovaný asfalt a fenolová živica. Vysokokvalitný kalový koláč znižuje riziko rozdielneho prilepenia spôsobeného stratou hmotnosti vrtáka.

Okrem kvapalných mazív sú pri znižovaní straty hmotnosti vrtáka účinné aj tuhé mazivá a mazivá pre extrémne tlaky. Ak dôjde k strate hmotnosti vrtáka počas smerového vŕtania v tvrdých formáciách, pridanie 200 – 300 kg expandovaného grafitu naraz má dobrý vplyv na riešenie straty hmotnosti vrtáka spôsobenej zlou mazivosťou.

Kontakt: Máj Ye

Mobil/Whatsapp:+0086-18109206861
E-mail:landrill@landrilltools.com
Web: www.landrilltools.com