Jak zabránit zasekávání vrtací kolony (ztrátě hmotnosti vrtáku) při vrtání？

Termín „ztráta hmotnosti vrtáku“ (LWB) označuje situaci během vrtání, kdy navržená hmotnost vrtáku (WOB) nepůsobí na vrták. Místo toho je v důsledku nadměrného tření mezi vrtací kolonou a stěnou vrtu veškerá aplikovaná hmotnost absorbována vrtnou kolonou.

Při aplikaci metody WOB (pulzní bouračky) smršťování vrtu často způsobuje, že se plná váha přenáší navrtná kolonanebo stabilizátory. To vyžaduje nepřetržité působení závaží, ale je třeba vzít v úvahu tlakovou pevnost vrtné kolony. Každé zvýšení závaží může vést k malému pohybu vrtné kolony směrem dolů; opakované působení závaží umožňuje vrtné koloně pohybovat se za zkrácenou část vrtu. V okamžiku, kdy vrtná kolona opouští tuto část, se vrták rychle dotkne dna vrtu. Vzhledem k tomu, že otření při náhlém otáčení (WOB) je v tomto bodě vyšší než při normálním vrtání, vrták proniká do formace hlouběji, což vede k náhlému zvýšení točivého momentu. To může způsobit zastavení otočného stolu nebo horního pohonu. Pokud dojde k zastavení, nezvedejte vrtnou kolonu prudce – nejprve uvolněte točivý moment. Normální vrtání lze obnovit po opakovaném seřízení.

Ke ztrátě hmotnosti vrtáku obvykle dochází v následujících případech: směrové vrtání vertikálních vrtů se zpětným vystružováním nebo směrové vrty s více operacemi zpětného vystružování, směrové vrtání s frézováním oken a zařezáváním do stran a směrové vrtání horizontálních vrtů. Vzhledem k trajektorii vrtu a různým odporovým faktorům je obtížné, aby se tlak působící na vrtnou kolonu přenášel na vrták. Z komplexních přístrojů pro karotáž a indikátorů hmotnosti se to projevuje takto: poloha vrtáku zůstává nezměněna a i přes neustálé zvyšování WOB se nezíská žádná hloubka vrtání; tlak čerpadla se nezvyšuje a nedochází k zablokování čerpadla. Další zvyšování WOB však může vést k náhlému zablokování čerpadla. U směrových vrtů ztráta hmotnosti vrtáku nejen narušuje normální směrový provoz, ale také riskuje uvíznutí potrubí, pokud je provoz nesprávný.

1. Posílení řízení trajektorie vrtu a optimalizace konfigurace vrtné kolony

Aby se řešila ztráta hmotnosti vrtáku způsobená špatnou trajektorií vrtu, hlavním inženýrským opatřením je zlepšení řízení trajektorie vrtu. U směrových vrtů s velkým úhlem a prodlouženým dosahem by se mělo zavést řízení s plným naváděním vrtu, aby se odchylka a azimut vrtu udržely v souladu s návrhem a zabránilo se zpětnému vrtání v důsledku odchylek od návrhu.

Pro ztrátu hmotnosti vrtáku v důsledku špatné trajektorie vrtu je nejúčinnějším řešením zjednodušení konfigurace vrtné kolony: snížení počtu vrtných límců a zvýšení počtu těžkých vrtných trubek (HWDP). Tím se sníží tuhost vrtné kolony, zmenší se kontaktní plocha mezi vrtnou kolonou a kalovým koláčem a zabrání se jak ztrátě hmotnosti vrtáku, tak i rozdílnému přilepení.

V případě úbytku hmotnosti vrtáku v horizontálních vrtech by se opatření měla zaměřit na čištění vrtu, mazání a provozní techniky vrtače.

2. Vylepšete čištění

Zlepšovací čištění zahrnuje čištění vrtů a čištění povrchového kalu pomocí zařízení pro kontrolu pevných látek na povrchu.

Zlepšení únosnosti kalu pro řízky

V nedávných projektech směrového vrtání se běžně používají vrtáky PDC v kombinaci s technologií řiditelných motorů, které dosahují relativně rychlého průchodu vrtnou štěpkou a drtí štěpky na jemné částice, což představuje určité výzvy pro čištění vrtu.

Požadavky na posunutí pro různé sekce vrtu:Pro vrtnou sekci φ311 mm musí být výtlak vyšší než 3,4 m³/min; pro vrtnou sekci φ216 mm musí být vyšší než 1,1 m³/min.

Úprava reologických parametrů kalu na základě návratu výrubů z vrtu:U vrtných kapalin s nízkým obsahem pevných látek na bázi polymerů by měl být dynamický plastický poměr řízen mezi 0,42 a 0,50, aby se zajistil dobrý účinek unášení řízků. Pokud jde o viskozitu řízků a pevnost gelu, viskozita směrových vrtů s velkým úhlem by měla být udržována nad 48 sekund – vysoká viskozita a pevnost gelu pomáhají zabránit vertikálnímu usazování řízků.

V jednom vrtném projektu, kdy odchylka vrtu byla 50–60 stupňů, přidání organického pozitivního gelu snížilo viskozitu kalu na přibližně 42 sekund, což vedlo ke špatnému návratu řezných výlisků z vrtu a ztrátě hmotnosti vrtáku během směrového vrtání. Normální podmínky ve vrtu byly obnoveny po zvýšení viskozity kalu na 50 sekund.

U vrtů s hloubkou přesahující 200–300 metrů lze horizontální vrty vytáhnout do sekce vrtu s odchylkou 20–30 stupňů. V konfiguraci vrtné kolony pro směrové vrtání je obvykle zahrnuto několik stojanů vrtných límců. V nově vyvrtaných vrtech zvyšuje přítomnost vrtných límců rychlost návratu prstencového kalu, takže se lože řízků obvykle usazují ve starém vrtu. Proto některé vrtné čety vytahují pouze nově vyvrtanou část vrtu, což má malý vliv na rozrušení ložisek řízků.

3. Zlepšení mazivosti bahna a kvality bahenního koláče

Zlepšení mazivosti bláta

Mezi specifická opatření ke zlepšení mazivosti kalu patří za prvé zvýšení dávkování maziv a za druhé použití kombinace různých maziv.

Při směrovém vrtání se ropa obvykle mísí s kalem během směrových operací. Přestože má ropa dobrou mazací schopnost, její přidání snižuje kvalitu kalového koláče. Proto by se při směrovém vrtání měla ropa používat ve spojení s mazivy na vodní bázi. To nejen řeší problém s mazáním, ale také zabraňuje tvorbě silných kalových koláčů způsobených nadměrným dávkováním ropy.

Kluzné tření se zvyšuje s koeficientem tření. K vyřešení tohoto problému lze do kalu přimíchat přibližně 3–5 tun ropy, přičemž obsah ropy nepřesahuje 9–10 %.

Zlepšení kvality bahenního koláče

Pro zlepšení kvality kalového koláče lze přidat kalové materiály, jako je sulfonovaný asfalt a fenolová pryskyřice. Vysoce kvalitní kalový koláč snižuje riziko rozdílného přilepení způsobeného úbytkem hmotnosti vrtáku.

Kromě kapalných maziv jsou při snižování úbytku hmotnosti vrtáku účinná také pevná maziva a maziva pro extrémní tlak. Pokud dojde ke úbytku hmotnosti vrtáku během směrového vrtání v tvrdých formacích, má jednorázové přidání 200–300 kg expandovaného grafitu dobrý vliv na vyřešení úbytku hmotnosti vrtáku způsobeného špatnou mazivostí.

Kontakt: May Ye

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