Предупреждение и ликвидация осложнений и аварий при бурении и креплении нефтяных и газовых скважин

 
 
 
 
Ǹ. ǩ. DZȇȓȌȔȘȑȏȜ  
 
 
 
 
 
 
 
 
ǶǷǬǫǺǶǷǬǭǫǬǴǯǬ ǯ DzǯDZǩǯǫǧǽǯȆ   
ǵǸDzǵǭǴǬǴǯǰ ǯ ǧǩǧǷǯǰ ǶǷǯ ǨǺǷǬǴǯǯ ǯ DZǷǬǶDzǬǴǯǯ    
ǴǬǻǹȆǴȂǼ ǯ ǪǧǮǵǩȂǼ ǸDZǩǧǭǯǴ 
 
 
ǺȞȌȈȔȕȌ ȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇ    ǩȕȒȕȊȋȇ 
«ǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ» 
2024

УДК 622.24  
ББК 33.13 
К18 
 
 
Рецензенты: 
профессор кафедры бурения нефтяных и газовых скважин Тюменского  
индустриального университета, д. т. н., профессор Бастриков С. Н.; 
генеральный директор ООО «Спеццемент», к. т. н. Краснов С. А. 
 
 
 
 
 
Каменских, С. В. 
К18   
Предупреждение и ликвидация осложнений и аварий при бурении и 
креплении нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / С. В. Каменских. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 272 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1568-2  
 
Проанализирован и представлен опыт строительства нефтяных и газовых скважин в осложненных условиях, современные средства и способы 
предупреждения и ликвидации осложнений и аварий. 
Для подготовки бакалавров (21.03.01 «Нефтегазовое дело»), магистров (21.04.01 «Нефтегазовое дело») и специалистов (21.05.06 «Нефтегазовые техника и технологии») по специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин» при изучении дисциплин: «Современные технологии предупреждения и ликвидации аварий при бурении скважин», «Аварии и 
осложнения при бурении», «Технология глушения скважин». Может быть 
полезно аспирантам, преподавателям и инженерно-техническим работникам нефтегазовой промышленности. 
 
УДК 622.24  
ББК 33.13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1568-2 
” Каменских С. В., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 



ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
Список условных сокращений ................................................................................... 6 
Введение ..................................................................................................................... 10 
1. Осложнения и аварии при строительстве скважин ........................................... 11 
1.1. Классификация осложнений и аварий ......................................................... 11 
1.2. Горно-геологическая характеристика разреза............................................. 14 
1.2.1. Стратиграфическая характеристика разреза ........................................ 14 
1.2.2. Литологическая характеристика горных пород 
................................... 17 
1.2.3. Физико-механические свойства горных пород 
.................................... 19 
1.2.4. Баротермические условия ...................................................................... 22 
1.2.5. Характеристика и свойства пластовых флюидов ................................ 24 
1.3. Совмещенный график давлений ................................................................... 25 
1.4. Характеристика горных пород ТПНГП ....................................................... 30 
2. Поглощение буровых и тампонажных растворов 
.............................................. 32 
2.1. Причины, классификация и признаки поглощения 
.................................... 32 
2.2. Предупреждение поглощений ...................................................................... 37 
2.3. Исследование интервалов поглощения 
........................................................ 37 
2.3.1. Определение интервала поглощения .................................................... 38 
2.3.2. Оценка интенсивности поглощения 
...................................................... 38 
2.4. Ликвидация поглощений ............................................................................... 41 
2.4.1. Снижение плотности 
............................................................................... 41 
2.4.2. Наполнители (кольматанты) .................................................................. 41 
2.4.3. Силикатные ванны .................................................................................. 44  
2.4.4. Специальные способы бурения ............................................................. 44 
2.4.5. Специальные тампонажные смеси для установки мостов 
.................. 45 
2.4.6. Профильные перекрыватели .................................................................. 52 
2.4.7. Замораживание зон поглощения............................................................ 52 
2.4.8. Изоляция зон поглощения взрывом ...................................................... 53 
2.5. Опыт борьбы с поглощениями на месторождениях ТПНГП .................... 53 
3. Газонефтеводопроявления 
.................................................................................... 62 
3.1. Классификация газонефтеводопроявлений ................................................. 62 
3.2. Причины флюидопроявлений ....................................................................... 62 
3.3. Признаки флюидопроявлений ...................................................................... 63 
3.4. Предупреждение флюидопроявлений 
.......................................................... 64 
3.4.1. Опрессовка обсадных колонн ................................................................ 65 
3.4.2. Прогнозирование зон АВПД 
.................................................................. 66 
3.5. Дегазация буровых растворов 
....................................................................... 69 
3.6. Противовыбросовое оборудование .............................................................. 75 
3.7. Методы глушения проявлений ..................................................................... 83 
3.7.1. Определение поступившего в скважину флюида ................................ 84 
3.7.2. Метод двухстадийного глушения (метод бурильщика) 
...................... 85 
3.7.3. Метод непрерывного глушения 
............................................................. 89 
3.7.4. Метод низкого давления перед дросселем ........................................... 90 
 
3 
 

4. Нарушение устойчивости стенок скважины ...................................................... 91 
4.1. Классификация осложнений, связанных с неустойчивостью стенок 
скважины .................................................................................................................... 91 
4.2. Причины нарушения устойчивости стенок скважины 
............................... 93 
4.3. Признаки нарушения устойчивости стенок скважины .............................. 94 
4.4. Предупреждение нарушения устойчивости стенок скважины ................. 94 
4.5. Методы сохранения устойчивости стенок скважины ................................ 96 
4.5.1. Основные принципы выбора типа и параметров бурового раствора .... 97 
4.5.2. Специальные способы упрочнения стенок скважины ...................... 104 
5. Желобообразование при строительстве скважин ............................................ 106 
5.1. Причины желобообразования ..................................................................... 106 
5.2. Осложнения и аварии, вызванные желобообразованием ........................ 107 
5.3. Технико-технологические решения по ликвидации желобов ................. 109 
5.3.1. Райбер конструкции «МГГА» 
.............................................................. 109 
5.3.2. Эксцентрические забойные устройства («СеверНИПИгаз») ........... 110 
5.3.3. Нейтрализация желобных выработок торпедированием .................. 114 
5.3.4. Смазывающие добавки к буровым растворам ................................... 115 
5.4. Специальные устройства, включаемые в КНБК с целью  
предотвращения затяжек, заклиниваний и прихватов инструмента  
в желобных выработках 
.......................................................................................... 117 
5.5. Технико-технологические решения строительства скважин в условиях 
возможного желобообразования в ТПНГП .......................................................... 119 
6. Осложнения при бурении в условиях сероводородной агрессии .................. 123 
6.1. Характеристика сероводорода и его негативное влияние ....................... 123 
6.2. Коррозионностойкое буровое оборудование и инструмент 
.................... 125 
6.2.1. Специальные стали ............................................................................... 125 
6.2.2. Защитные покрытия .............................................................................. 128 
6.2.3. Ингибиторы коррозии стали ................................................................ 130 
6.3. Нейтрализаторы и бактерициды для обработки буровых растворов ..... 132 
6.3.1. Типы нейтрализаторов 
.......................................................................... 132 
6.3.2. Рекомендации по обработке буровых растворов 
нейтрализаторами сероводорода ........................................................................... 136 
6.3.3. Технология обработки бурового раствора ......................................... 137 
6.3.4. Назначение бактерицидов .................................................................... 140 
6.4. Рекомендации по креплению скважин в условиях  
сероводородной агрессии ....................................................................................... 143 
6.4.1. Общие положения ................................................................................. 143 
6.4.2. Требования к промывочным жидкостям ............................................ 143 
6.4.3. Требования к буферным жидкостям ................................................... 144 
6.4.4. Тампонажные составы .......................................................................... 146 
6.4.5. Требования к проведению работ ......................................................... 148 
6.5. Мероприятия по защите людей и окружающей среды ............................ 148 
6.5.1. Контроль содержания сероводорода на буровой 
............................... 148 
6.5.2. Требования к строительству скважин 
................................................. 149 
6.5.3. Требования к освоению и испытанию скважин 
................................. 150 
4 
 

6.5.4. Требования к организации труда 
......................................................... 152 
6.5.5. Технологии очистки и сжигания сероводорода 
................................. 153 
6.6. Содержание сероводорода на месторождениях ТПНГП ......................... 153 
7. Строительство скважин в многолетнемерзлых породах 
................................. 158 
7.1. Геокриологическое строение нефтегазоносных районов  
Северо-Востока Европейской части России 
......................................................... 158 
7.2. Основные виды осложнений в ММП, их предупреждение  
и ликвидация 
............................................................................................................ 162 
7.3. Основные требования к строительству скважин в ММП ........................ 163 
7.4. Проектирование скважин в ММП .............................................................. 166 
8. Осложнения при бурении с продувкой 
............................................................. 171 
8.1. Причины и виды осложнений при бурении с продувкой ........................ 171 
8.2. Мероприятия по предупреждению осложнений при бурении  
с продувкой .............................................................................................................. 172 
8.3. Аварии при бурении скважин с продувкой ............................................... 177 
9. Аварии с бурильной колонной 
........................................................................... 179 
10. Прихваты бурильных колонн 
........................................................................... 182 
10.1. Причины возникновения прихватов и их виды ...................................... 182 
10.2. Предупреждение прихватов ...................................................................... 184 
10.3. Признаки и определение интервала прихвата 
......................................... 185 
10.4. Методы ликвидации прихватов ................................................................ 187 
11. Аварии с обсадными колоннами ..................................................................... 206 
12. Аварии при цементировании ........................................................................... 209 
13. Аварии с долотами ............................................................................................ 211 
14. Аварии с забойными двигателями 
................................................................... 213 
15. Падение посторонних предметов в скважину ................................................ 214  
16. Прочие аварии ................................................................................................... 215 
16.1. Аварии при геофизических исследованиях 
............................................. 215 
16.2. Падение и разрушение вышек и элементов талевой системы 
............... 216 
16.3. Взрывы и пожары на буровых .................................................................. 217 
16.4. Открытые нефтяные и газовые фонтаны ................................................. 217 
17. Ловильный инструмент .................................................................................... 224 
17.1. Метчики и колокола 
................................................................................... 224 
17.2. Ловители и труболовки 
.............................................................................. 228 
17.3. Овершоты 
.................................................................................................... 231 
17.4. Труборезки, устройства вырезающие ...................................................... 231 
17.5. Торпеды 
....................................................................................................... 233 
17.6. Фрезеры, райберы....................................................................................... 234 
17.7. Пауки, печати, удочки, ерши, вилки ........................................................ 240 
Заключение 
............................................................................................................... 242 
Библиографический список 
.................................................................................... 243 
Приложения ............................................................................................................. 249 
5 
 

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
АВПД – аномально высокое пластовое давление; 
АКБ – автоматический ключ бурильщика; 
АКЦ – акустическая цементометрия; 
АНПД – аномально низкое пластовое давление; 
АОЗТ – акционерное общество закрытого типа; 
АООТ – акционерное общество открытого типа; 
БК – бурильная колонна; 
БСС – быстросхватывающая смесь; 
БТ – бурильные трубы; 
БУ – буровая установка; 
ВИЭР – высококонцентрированный инвертный эмульсионный раствор; 
ВНИИБТ – Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники; 
ВОЛ – вулканизированные отходы латексных изделий; 
ВУК – возбудитель упругих колебаний; 
ВУР – вязкоупругий разделитель; 
ВУС – вязкоупругий состав; 
ГИВ – гидравлический индикатор веса; 
ГИС – геофизические исследования скважины; 
ГК – гамма-каротаж; 
ГКЖ – гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость; 
ГКМ – газоконденсатное месторождение; 
ГНВП – газонефтеводопроявление; 
ГПАА – гидролизованный полиакриламид; 
ГПС – гранулированное пеностекло; 
ГТИ – геолого-технологические исследования; 
ГТН – геолого-технический наряд; 
ГУМ – гидравлический ударный механизм; 
ГЦП – гипаноцементная паста; 
ГЭР – гидрофобно-эмульсионный раствор; 
ДАМФ – диаммонийфосфат; 
ДВС – дегазатор вакуумный самовсасывающий;  
ДГД – дебитомер глубинный дистанционный; 
ДЗУ – дроссельно-запорное устройство; 
ДР – добавка расширяющая; 
ДШУ – детонирующий шнур удлиненный; 
ЖС – железный сурик; 
ИБР – инвертный буровой раствор; 
ИКЦ – известково-кремнеземистый цемент; 
ИЭР – инвертно-эмульсионный раствор; 
К – колокол несквозной; 
КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза; 
КНБК – компоновка низа бурильной колонны; 
КО – кремнийорганическая эмульсия; 
КОФ – кубовые остатки фурфурола; 
6 
 

КС – кажущее сопротивление; 
КСБ – колокол сквозной буровой; 
КССБ – конденсированная сульфитно-спиртовая барда; 
КШ – калибратор шламовый;  
ЛБП – ловитель буровой плашечный (наружный); 
ЛБПС – ловитель буровой плашечный сдвоенный (наружный); 
ЛБТ – легкосплавные бурильные трубы; 
ЛТВ – ловитель трубный внутренний; 
ЛТН – ловитель трубный наружный; 
МБП – материал буферный порошкообразный; 
МБУ – метчик буровой универсальный; 
МГГА – Московская государственная горная академия; 
МК – мраморная крошка; 
ММП – многолетнемерзлые породы; 
МСЗ – метчик специальный замковый; 
МСП – модифицированная стабильная пена; 
НАО – Ненецкий автономный округ; 
НБС – нефтебентонитовая смесь; 
НГ – натаскиватель гидравлический; 
НГВС – нефтегазоводяная смесь; 
НГК – нейтронный гамма-каротаж; 
НГК – нефтегазовый комплекс; 
НГРЭ – нефтегазоразведочная экспедиция; 
НИИ – научно-исследовательский институт; 
НИПИ – научно-исследовательский проектный институт; 
НК – нефтяная компания; 
НКТ – насосно-компрессорные трубы; 
ННС – наклонно-направленная скважина; 
НПО – научно-производственное объединение; 
НТФ – нитрилотриметилфосфоновая кислота; 
НЭУ – ниппель эксцентрический упругий; 
НЭУО – ниппель эксцентрический упругий с опорой; 
ОАО – открытое акционерное общество; 
ОЗЦ – ожидание затвердевания цемента; 
ООО – общество с ограниченной ответственностью; 
ОП – оборудование противовыбросовое; 
ОШЦ – облегченный шлаковый цемент; 
ОЭЦ – оксиэтилцеллюлоза; 
ПАА – полиакриламид; 
ПАВ – поверхностно-активные вещества; 
ПАЦП – полиакриламид-цементная паста; 
ПБК – пневматический буровой ключ; 
ПВ – превентор вращающийся; 
ПВО – противовыбросовое оборудование; 
ПГ – паук гидромеханический; 
7 
 

ПДК – предельно-допустимая концентрация; 
ПЗП – призабойная зона пласта; 
ПЗУ – противозатяжное устройство; 
ПКР – пневматические клинья ротора; 
ПЛА – план ликвидации аварии; 
ПМ – паук механический; 
ПО – пиритовые огарки; 
ПО – производственное объединение; 
ПОЭ – полиоксиэтилен; 
ППГ – превентор плашечный гидравлический; 
ППД – поддержание пластового давления; 
ПС – потенциал скважины; 
ПУГ – превентор универсальный гидравлический; 
ПУН – пластинчатый упругий наполнитель; 
ПЦТ – портландцемент тампонажный; 
РВ – резак (труборез) внутренний; 
РГД – расходомер глубинный дистанционный; 
РК – райбер колонный; 
РК – Республика Коми; 
РН – резак (труборез) наружный; 
РПМ – райбер-фрезер прорессивного резания магнитный; 
РТИ – резинотехнические изделия; 
РУО – раствор на углеводородной основе; 
РФ – Российская Федерация; 
СБС – соляробентонитовая смесь; 
СВБ – сульфатвосстанавливающие бактерии; 
СГ – смесь гудронов; 
СЖК – смесь жирных кислот; 
СИЗ – средства индивидуальной защиты; 
СМАД – смазывающая активная добавка; 
СНС – статическое напряжение сдвига; 
СНУД – сероводород нейтрализующая утяжеляющая добавка; 
СП – совместное предприятие; 
СПО – спускоподъемные операции; 
СС – сульфатостойкий; 
СЦБС – соляроцементно-бентонитовая смесь; 
США – Соединенные Штаты Америки; 
ТБПК – трубы бурильные с приваренными замками с комбинированной высадкой; 
ТВ – труболовка внутренняя (неосвобождаемая); 
ТВИ – труболовка внутренняя извлекаемая; 
ТВМ – труболовка внутренняя муфтовая (освобождаемая); 
ТВО – труболовка внутренняя освобождаемая; 
ТВР – труболовка внутренняя распорная; 
ТВУ – труболовка внутренняя универсальная; 
8 
 

ТДШ – торпеды из детонирующего шнура; 
ТК – торпеды кумулятивные; 
ТКДШ – торпеды корпусные из детонирующего шнура; 
ТКО – торпеды кумулятивные осевого действия; 
ТМО – титаномагниевые отходы; 
ТН – труболовка наружная (неосвобождаемая); 
ТНС – труболовка наружная специальная (освобождаемая);  
ТПНГП – Тимано-Печорская нефтегазоносная провинция; 
ТРВВ – тампонажный раствор с высокой водоотдачей; 
ТРК – торпеды труборезы кумулятивные; 
ТШТ – торпеды шашечные термостойкие; 
УБТ – утяжеленные бурильные трубы; 
УБТС – утяжеленные бурильные трубы сбалансированные; 
УВ – условная вязкость; 
УВ – устройство вырезающее; 
УВУ – устройство вырезающее универсальное; 
УГНТУ – Уфимский государственный нефтяной технический университет; 
УГТУ – Ухтинский государственный технический университет; 
УИИ – Ухтинский индустриальный институт; 
УМК – универсальный машинный ключ; 
УНИ – Уфимский нефтяной институт; 
УПН – установка подготовки нефти; 
УШЦ – утяжеленный шлаковый цемент; 
УЭС – удельное электрическое сопротивление; 
Ф – фрезер; 
ФЗ – фрезер забойный; 
ФК – фосфатидный концентрат; 
ФК – фрезер кольцевой; 
ФКК – фрезер колонный конусный; 
ФЛ – фуриловый лак; 
ФМ – фрезер магнитный; 
ФМЗ – фрезер магнитный забойный; 
ФП – фрезер пилотный; 
ФРС – фрезер-райбер секционный; 
ФХЛС – феррохромлигносульфонат;  
ЦА – цементировочный агрегат; 
ЦВА – центробежно-вакуумный атмосферный дегазатор;  
ЦКОД – цементировочный клапан обратный дроссельный; 
ЦРТР – цементно-резиновый тампонажный раствор; 
ЦТОК – цемент тампонажный облегченный коррозионностойкий; 
ЦТУК – цемент тампонажный утяжеленный коррозионностойкий; 
ШМУ – шламометаллоуловитель; 
ШПЦС – шлакопесчаный цемент совместного помола. 
9 
 

Светлой  памяти учителей и коллег: 
Рифката Галеевича Ахмадеева 
Виктора Федоровича Буслаева 
Игоря Юрьевича Быкова 
Петра Федотовича Осипова 
Александра Семеновича Фомина 
ПОСВЯЩАЕТСЯ эта книга 
 
ВВЕДЕНИЕ 
Исследованию осложненности и аварийности в бурении посвящены работы большого числа отечественных и зарубежных ученых и практических работников, которые позволили классифицировать осложнения и аварии по видам, выяснить и систематизировать причины их возникновения, основные методы профилактики и ликвидации. Несмотря на многолетние и многочисленные исследования, осложненность и аварийность на буровых предприятиях 
продолжает занимать до 10–15 % общего баланса календарного времени строительства скважин, что значительно ухудшает конечные технико-экономические 
показатели их проводки. В результате буровые компании ежегодно несут значительные убытки, связанные с дополнительными затратами времени и материальных ресурсов на ликвидацию осложнений и аварий. Поэтому разработка 
эффективных методов предупреждения и ликвидации осложнений и аварий является актуальной задачей.  
В работе представлена классификация осложнений и аварий; изучены  
и проанализированы основные причины возникновения с целью разработки 
эффективных решений по их профилактике для безаварийной проводки нефтяных и газовых скважин в сложных горно-геологических условиях; показаны 
основные методы ликвидации и технологические расчеты для их реализации  
в промысловых условиях. 
Настоящая работа выполнена на кафедре бурения ФГБОУ ВО «Ухтинского государственного технического университета». Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам кафедры бурения за оказанную помощь в работе над учебным пособием. 
10