Характеристика аварий в бурении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Понятия об аварии

Бурение скважин на нефть и газ - сложный технологический процесс. Для его осуществления используется большое число разнообразного оборудования, инструментов и материалов.

Оборудование, находящееся в скважине, работает в условиях невидимых человеком. О его состоянии приходится судить только по показаниям приборов. Это требует, повышенного внимания к эксплуатации и уходу за оборудованием, инструментами и приборами, а также строгого соблюдения предписаний по технологии бурения скважин.

Несмотря на большую организационную работу, проводимую для исключения аварий технологическими службами предприятий, все еще не удалось устранить разнообразные факторы, способствующие их возникновению. Очевидно, еще длительное время аварии будут постоянными спутниками буровиков.

Под аварией в бурении следует понимать нарушение технологического процесса строительства скважины, вызываемое потерей подвижности колонны труб или их поломкой с оставлением в скважине элементов колонны труб, а также различных предметов и инструментов, для извлечения которых требуется проведение специальных работ.

Характерными поломками являются: поломка по телу или узлам соединения бурильных, утяжеленных, ведущих, обсадных и насосно-компрессорных труб, бурильных замков, переводников; поломки забойных двигателей, амортизаторов, расширителей, центраторов, долот, вспомогательных и ловильных инструментов и т.д. Кроме того, в скважине могут оставаться долота, забойные двигатели, геофизические и другие приборы и инструменты или их части.

Часто бурильные и обсадные колонны неожиданно оказываются прихваченными или заклиненными в скважине. Происходит также смятие или нарушение обсадной колонны, которой перекрыта часть ствола скважины.

Нередки еще не предвиденные газонефтеводопроявления, надолго останавливающие процесс строительства скважины.

Все отмеченные выше нарушения технологического процесса строительства скважины, для устранения которых проводятся дополнительные работы, независимо от времени, затраченного на их ликвидацию, относятся к авариям в бурении. Нарушения непрерывности технологического процесса строительства скважины, происшедшие при соблюдении требований технологического проекта и правил ведения буровых работ, вызванные явлениями горно-геологического характера, такие как поглощения, нефтегазопроявления, выбросы, осыпи, обвалы, желобные выработки, искривления ствола, открытое фонтанирование и другие, а также последствия стихийных/ бедствий - относятся к осложнениям

2. Аварии с долотами

По характеру возникновения аварии классифицируются на следующие виды:

· с колонной бурильных труб (оставление в скважине бурильных колонн или их частей из-за поломок в теле или в соединительных элементах бурильных, ведущих и утяжеленных труб; падение в скважину элементов бурильных колонн; нередки случаи аварий с колоннами бурильных труб как следствие ликвидации аварий других видов, например, прихватов);

· в результате прихвата бурильной колонны (это аварии, при которых полностью теряется возможность спуска или подъема бурильной колонны; вызываются прилипанием бурильных труб к стенкам скважины, заклиниванием породоразрушающего инструмента, колонковых или бурильных труб, возникновением сальников в скважине, обвалами и осыпаниями стенок скважин, прижогами бурового инструмента, затяжкой бурильной колонны);

· с обсадными трубами (разъединение по резьбовым или сварным соединениям спускаемых или уже спущенных обсадных труб; разрыв труб по телу; падение обсадных труб в скважину; смятие и протирание обсадных труб; прихваты обсадных колонн при спуске и подъеме; отвинчивание и обрыв башмаков);

· с буровыми коронками и долотами (прижоги или оставление в скважине коронок, долот);

· при скважинных работах (обрыв и оставление в скважине различных скважинных приборов, троса или каротажного кабеля);

· падение посторонних предметов в скважину;

· оставление керна в скважине.

Аварии с долотами - оставленные в скважине долота, бурильной головки расширителя, а также их элементов и частей. Аварии с обсадными колоннами и элементами их оснастки - аварии со спускаемыми, спущенными и зацементированными колоннами либо с их частями, вызванные разъединением их по резьбе. В результате случайно упавшие в скважину предметы, заклинивают колонну.

Аварии с долотами: отвинчивание долота при спуске инструмента вследствие недостаточного его закрепления, слом долота в результате перегрузки, слом лап бескорпусных долот в результате низкого качества сварных швов, заклинивание долота при спуске его в нерасширенное место, оставление шарошек вследствие передержки долота на забое и т.п.

Причины обрыва бурового снаряда

Анализ причин обрывов бурового снаряда показывает, что все их многообразие сводится к следующим группам:

а) геологические - повышенная кавернозность стенок скважины, прилипание бурового инструмента, вывалы породы.

б) технические - применение изношенного бурового инструмента, низкое качество изготовления резьбовых соединений.

в) технологические - превышение предельных крутящих моментов, повышенное искривление скважины, потери промывочной жидкости.

г) организационные - неудовлетворительное материально-техническое снабжение, недостаточный контроль за состоянием бурового инструмента.

Влияние перечисленных причин существенно сказывается на уровне аварийности, особенно при бурении глубоких интервалов скважин, поэтому мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий являются существенно важными для обеспечения максимальной производительности бурения.

3. Предупреждение аварии с долотами

Чтобы предотвратить аварии, связанные с поломкой долот, необходимо:

1. перед спуском долота в скважину проверить его диаметр, а также проверить замковую резьбу, сварочные швы лап и корпуса и промывочные отверстия - наружный осмотр, насадку шарошек на цапфах - вращением от руки;

2. бурить в соответствии с указаниями геолого-технического наряда. Особое внимание должно быть обращено на очистку промывочной жидкости;

3. поднятое из скважины долото отвинчивать при помощи долотной доски, промывать водой, подвергать наружному осмотру и замеру.

Рекомендуется периодически очищать забой скважины от металла магнитным фрезером или забойным шламоуловителем.

4. Ликвидация аварии с долотами

Ликвидация аварий с бурильными трубами и долотами

Успешная ликвидация аварий с бурильными трубами в большой степени зависит от того, как скоро замечен момент слома труб. При обнаружении аварий с бурильными трубами бурильщик поднимает их с максимальной скоростью. Поднятый конец сломанной части бурильной колонны на поверхности очищают, промывают и осматривают для выяснения характера слома. Затем подсчитывают количество свечей, оставшихся в скважине, определяют глубину, на которой находится верхний конец поломанной колонны труб, и намечают мероприятия по ликвидации аварии.

Работы по ликвидации аварии (любой) в скважине ведутся буровым мастером под руководством старшего инженера (мастера) по сложным работам или главного (старшего) инженера бурового предприятия (разведки, участка) в зависимости от сложности работ.

Перед спуском в скважину ловильного инструмента составляется эскиз общей его компоновки и ловильной части с указанием основных размеров. Для ловли бурильной колонны применяют ловитель (шлипс) с промывкой, метчик или колокол. Эти инструменты позволяют после захвата оставшейся колонны бурильных труб производить расхаживание и промывку скважины. Длина спускаемого в скважину инструмента для ловильных работ должна подбираться с таким расчетом, чтобы крепление ловильного инструмента осуществлялось ротором с пропущенной через стол ротора ведущей бурильной колонной.

Ловитель (шлипс) применяют как для ловли з.а замок, так и за трубу. Для извлечения колонны ловителем дают натяжку, включают буровой насос, восстанавливают циркуляцию, после чего приступают к ее подъему. Если колонна не поднимается, ее расхаживают без вращения.

Метчик обычно спускают с направляющей трубой большего диаметра, оканчивающейся воронкой. Спущенный на бурильных трубах метчик покрывает оборванный конец трубы воронкой и конусом входит внутрь трубы до тех пор, пока не упрется в кромку трубы. Приподняв немного бурильную колонну, чтобы ослабить давление на оборвавшийся конец трубы, проворачивают ее по часовой стрелке на 90°, затем обратно на 45° и опять на '/4 оборота по часовой стрелке. При постепенном опускании бурильной колонны вниз метчик врезается в трубы и закрепляется в них. Запрещается окончательно закреплять ло-вильный инструмент на сломе до восстановления циркуляции бурового раствора через долото.

После этого пробуют поднять колонну. В случае прихвата ее расхаживают. При расхаживании необходимо помнить, что подъемные усилия выше допустимых вызывают срыв ловильного инструмента, обрыв бурильных труб, обрыв талевого каната или разрушение вышки. Если циркуляцию восстановить не удается, метчик под натяжкой срывают.

Аналогично описанному ведутся работы по соединению и извлечению оставшейся колонны при помощи колокола.

При сильном отклонении конца колонны от центра скважины ее отводят к центру посредством отводного крючка и лишь после этого спускают метчик или колокол.

Когда даже после восстановления циркуляции не удается расхаживанием освободить колонну, прибегают к нефтяной ванне или принимают другие меры. Если все попытки освободить инструмент безрезультатны, приступают к развинчиванию его по частям левым метчиком или колоколом на левых трубах. Иногда вместо отвинчивания по частям офрезерованную часть оставшегося инструмента вырезают при помощи наружной труборезки. При этом отрезанная часть извлекается из скважины вместе с труборезкой.

Основной инструмент для извлечения оставшихся в скважине деталей долот - магнитный фрезер, который спускают в скважину на бурильных трубах. Не доходя до забоя 6 - 7 м, начинают промывку, вращая ротор на малой скорости. Дойдя до забоя, при небольшой осевой нагрузке фрезер собирает оставшиеся детали в центр забоя, коронка магнитного фрезера забуривается в породу, нижний полюс сближается с оставшимися на забое деталями и удерживает их. Затем промывка прекращается и начинается подъем бурильной колонны. Ни в коем случае не следует продолжительное время работать на оставшихся металлических деталях - это в большинстве случаев приводит к осложнению аварии. Магнитный фрезер используют также для ловли всевозможных мелких металлических предметов, упавших в скважину.

Ловильные работы и ликвидация прихватов - весьма ответственные операции, неумелое ведение которых может привести к серьезным поломкам бурового оборудования и вышки, гибели скважины и несчастным случаям с людьми. Поэтому о возникновении аварии бурильщик обязан немедленно известить бурового мастера, а в случае его отсутствия - руководителя участка или разведки, не приостанавливая проведения первоочередных мер по ликвидации аварии. В случае затянувшейся ликвидации аварии, но не позднее чем через 5 сут с момента ее возникновения, составляется план ликвидации аварии, утверждаемый руководством бурового предприятия. Все мероприятия по ликвидации аварии (прихвата) необходимо выполнять быстро и организованно; чем дольше находится инструмент в скважине, тем труднее будет его извлечь.

При ликвидации аварий в скважинах допускаются повышенные нагрузки на буровое оборудование, отдельные его узлы и бурильную колонну. Для предупреждения несчастных случаев с персоналом, участвующим в ликвидации аварии, необходимо строго руководствоваться Правилами техники безопасности в нефтяной промышленности и Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях.

5. Устройства для удаления мелких металлических предметов с забоя

авария бурение скважина колонна

Основные устройства: Ловушка секторов матрицы, магнитные ловушки, паук ловильный, ловушка твердого сплава, имплозивные ловители, шламометаллоуловительная система Venturi™, колонный магнит MAX-Force.

Ловушка секторов матрицы, коронки используется для очистки забоя от обломков матрицы алмазной коронки, других металлических предметов и обломков.

Обрыв секторов матрицы коронки может произойти в результате ряда причин: бурения коронкой с матрицей значительно менее твердой, чем порода; от сильной вибрации бурового снаряда; при применении заклиночного материала в твердых породах, когда он скапливается между матрицей и керном; при некачественном спекании матрицы с корпусом коронки; наличия технологических трещин в матрице и др.

Магнитные ловушки, предназначены для извлечения и подъема с забоя металлических предметов. Ловушка состоит из корпуса, верхнего переходника, постоянного магнита и фрезерной коронки. Магнит имеет центральный канал для прохода промывочной жидкости. Ловушку спускают в скважину на бурильной колонне. При подходе к забою включают промывочную жидкость и с вращением ставят на забой. Продолжительность вращения ловушки на первой скорости станка 5 -10 мин, при осевой нагрузке 100 - 200 даН и расходе промывочной жидкости 15-25 л/мин. Подъем необходимо выполнять без рывков и ударов. Во избежание размагничивания ловушку не рекомендуется хранить около источников тепла и в зоне действия электромагнитного поля, подвергать воздействию.

Паук ловильный, применяют для извлечения с забоя различных мелких предметов. Его изготавливают на месте работ из колонковой трубы. На конце трубы вырезают остроугольные зубья высотой 150-200 мм и подгибают их вовнутрь. Паук спускают в скважину на бурильных трубах. За счет осевой нагрузки зубья загибаются, захватывая мелкие предметы.

Ловушка твердого сплава, используется, в основном, при ударно-вращательном бурении для очистки забоя от осколков твердосплавных резцов буровых коронок. Ловушка представляет полый цилиндр с четырьмя винтовыми пазами на наружной поверхности. Два паза закрыты стальной лентой. Пробка отделяет нижнюю полость - карман от промывочной жидкости, поступающей из бурильных труб. На конце ловушки имеется долото.

Имплозивные ловители, предназначены для полной очистки забоя от любых мелких предметов, кусков породы и шлама. Действие ловителя основано на всасывании предметов в приемную камеру с глубоким вакуумом после ее разгерметизации на забое. Спуск снаряда выполняется на кабеле (с нарушением его диафрагмы микровзрывом) или на трубах с открытием диафрагмы поворотом бурильной колонны на 45° при увеличенном осевом давлении.

Шламометаллоуловительная система Venturi™

Струйная система Venturi компании Weatherford, предназначена для удаления сыпучего мусора, песка и металлических обломков из ствола скважины. Система включает крышку инжекторного насоса, сопла, промывочную насадку и седло насосного клапана. При приведении клапана в действие и прокачке жидкости через сопла система начинает работать как инжекторный насос, всасывая жидкость из внутренней части корпуса. Жидкость снизу поступает в опорожняющийся корпус, при этом обломки из поступающей жидкости задерживаются над штырьковыми уловителями.

Колонный магнит MAX-Force

Служит для очистки ствола скважины от металлического шлама, металлической стружки при фрезеровании или после него.

Колонный магнит выносит на поверхность в 2 раза большее количества шлама по сравнению с обычными шламо-металлоуловителями (ШМУ) корзиночного типа.

Размещено на Allbest.ru