ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВАРИЙНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ В НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАБОЙНЫХ ВИБРАТОРОВ

В процессе строительства и эксплуатации нефтяных скважин нередко возникают осложнения, связанные с прихватом бурильных и насосно-компрессорных труб. Данные аварийные ситуации приводят к значительным материальным потерям, увеличению времени простоя оборудования и снижению общей эффективности добычи углеводородов.

Одним из перспективных направлений повышения результативности аварийно-восстановительных работ является применение динамических методов воздействия, в частности вибрационных технологий. Использование вибрационного воздействия позволяет снизить коэффициент трения между трубами и породой, а также разрушить структурные связи в зоне прихвата [3].

Анализ промысловой практики показывает, что традиционные методы освобождения прихваченного инструмента, основанные на увеличении статической растягивающей нагрузки, часто оказываются недостаточно эффективными. Более того, чрезмерное увеличение нагрузок может привести к разрушению элементов бурильной колонны [1].

В условиях терригенных коллекторов девонского возраста, характеризующихся неустойчивостью стенок скважины и склонностью к осыпанию, вероятность возникновения механических прихватов существенно возрастает. Это обусловливает необходимость разработки и внедрения новых технических решений, направленных на повышение эффективности аварийно-восстановительных работ.

Современные вибрационные устройства подразделяются на механические, гидравлические и электромагнитные. Наиболее широкое применение получили гидравлические вибраторы, работающие за счёт преобразования энергии потока бурового раствора в колебательные движения корпуса устройства.

Целью работы является повышение эффективности ликвидации прихватов бурильного инструмента путём применения гидравлического забойного вибратора.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

– анализ причин возникновения прихватов труб в нефтяных скважинах;

– исследование принципов работы вибрационных устройств;

– оценка влияния параметров вибрации на эффективность освобождения инструмента;

– обоснование рационального размещения вибрационного устройства;

– определение направления совершенствования конструкции гидравлического вибратора.

Формируемые вибрационные колебания распространяются по бурильной колонне и оказывают динамическое воздействие на зону прихвата [2]. В результате происходит снижение сил трения, разрушение контактов между трубой и породой и увеличение вероятности успешного освобождения инструмента.

Рисунок 1. Гидравлический вибратор для ликвидации прихвата колонны труб (по патенту SU 1492019 A1)

Как видно из рисунка 1, конструкция гидравлического вибратора обеспечивает формирование импульсных колебаний за счёт преобразования энергии потока промывочной жидкости. Возникающие вибрационные воздействия передаются по бурильной колонне в зону прихвата, способствуя снижению сил трения и разрушению механических связей.

Дополнительным положительным эффектом применения гидравлического забойного вибратора является интенсификация выноса шлама из призабойной зоны и предотвращение образования шламовых пробок. Улучшение очистки забоя способствует снижению вероятности возникновения дифференциальных прихватов и повышению общей эффективности процесса бурения.

При этом эффективность создаваемого вибрационного воздействия существенно зависит не только от параметров колебаний, но и от места установки устройства в составе бурильной колонны.

Передача вибраций с поверхности сопровождается значительным затуханием амплитуды колебаний по мере распространения волны. Размещение вибратора в средней части колонны позволяет снизить энергетические потери, однако максимальная эффективность достигается при установке устройства в непосредственной близости от зоны прихвата.

Рисунок 2. Размещение гидравлического забойного вибратора в составе бурильной колонны

Представленная на рисунке 2 схема компоновки демонстрирует рациональное расположение вибрационного устройства в нижней части бурильной колонны. Такое конструктивное решение способствует увеличению амплитуды передаваемых колебаний и повышению результативности аварийно-восстановительных работ.

В рамках дальнейших исследований предлагается совершенствование конструкции гидравлического забойного вибратора за счёт оптимизации проточной части и параметров формирования импульсов давления.

Повышение стабильности вибрационных колебаний позволит увеличить эффективность разрушения механических связей в зоне прихвата и снизить риск возникновения повторных аварийных ситуаций.

Таким образом, применение гидравлических забойных вибраторов является эффективным направлением повышения результативности аварийно-восстановительных работ в нефтяных скважинах. Использование вибрационного воздействия способствует снижению сил трения и разрушению механических связей в зоне прихвата бурильного инструмента. Наиболее рациональным является размещение вибрационного устройства в непосредственной близости от аварийного участка, что обеспечивает минимальные потери вибрационной энергии и повышение эффективности динамического воздействия [2]. Дальнейшее совершенствование конструкций гидравлических вибраторов связано с оптимизацией параметров формирования импульсов давления и повышением устойчивости их работы в сложных геолого-технических условиях.