Аварии и осложнения
Авариями при бурении называют такие отклонения от нормального хода работ, которые приводят к преждевременному выходу из строя части или всего оборудования (инструмента) и непроизводительному простою Скважины, в результате нарушения технологического процесса бурения. Аварии могут быть с наземным оборудованием (с буровой вышкой, станком, двигателем, насосом, талевой системой) и внутри скважины. В результате аварии может частично или полностью выйти из строя оборудование и инструмент; иногда аварии приводят к потере скважины.
Осложнением при бурении называют такую ненормальную ситуацию в скважине, при которой дальнейшая ее проходка становится невозможной, либо бурение продолжается, но резко снижается его производительность.
Аварии и осложнения требуют для их ликвидации больших затрат времени и средств, поэтому буровой персонал должен знать причины возникновения и основные мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при Бурении скважин.
Классификация аварий
Факторы, влияющие на возникновение Аварий, разделяются на три группы:
Ø природные (неблагоприятные горно-геологические условия бурения);
Ø технологические (несовершенство и различные нарушения технологии бурения);
Ø организационно-технические (несовершенство организации буровых работ; несовершенство и неправильное использование буровой техники).
Аварии, возникающие из-за неблагоприятных горно-геологических условий Бурения, зачастую весьма трудно отличать от осложнений при бурении.
По причинам возникновения аварии разделяют на две группы (это разделение обусловливает оплату труда буровой бригады за время ликвидации аварии):
Ø происшедшие по вине буровой бригады;
Ø аварии, не зависящие от буровой бригады.
По степени тяжести аварии делятся на простые и сложные, однако нередки случаи, когда во время ликвидации простой аварии она может превратиться в сложную.
По характеру возникновения аварии классифицируются на следующие виды:
Ø 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);
Ø 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);
Ø 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);
Ø с буровыми коронками и долотами (прижоги или оставление в скважине коронок, долот);
Ø при скважинных работах (обрыв и оставление в скважине различных скважинных приборов, троса или каротажного кабеля);
Ø падение посторонних предметов в скважину;
Ø оставление керна в скважине.
Анализ аварийности
При геологоразведочных работах все еще высок процент времени, затрачиваемый на Ликвидацию различного вида Аварий, возникающих в процессе бурения: так, по данным оценки технико-экономических показателей колонкового бурения, проведенной ВИТРом, общее время непроизводительных затрат на ликвидацию аварий по геологоразведочной отрасли составляет 4,5%.
Распределение аварий при бурении
Анализ распределения общего числа Аварий При геологоразведочном Бурении по отдельным видам показывает, что на долю обрывов бурового снаряда и прихватов колонкового набора приходится 70,8% всех аварий.
Распределение аварий при геологоразведочном бурении по отдельным видам, %
(по данным ВИТР)
|
прихваты, прижоги |
25,1 |
|
Обрывы бурового снаряда |
45,7 |
|
Другие виды |
29,2 |
Время, затрачиваемое на ликвидацию типовой аварии (например, «прихват колонкового набора»), существенно возрастает с глубиной скважины.
Затраты времени на ликвидацию аварий, связанных с обрывами бурового снаряда и породоразрушающего инструмента.
В Таблице 28 приведены данные по затратам времени на ликвидацию обрывов бурового инструмента при бурении глубоких скважин в производственных предприятиях, имеющих большой опыт бурения таких скважин. Анализ этих данных показывает, что основной объем обрывов бурового снаряда приходится на долю обрывов бурильной колонны (60-90%).
Таблица 28- Затраты времени на ликвидацию аварий, связанных с обрывами бурового снаряда и породоразрушающего инструмента В скважинах (по данным ВИТР)
|
Параметры |
Месторождения |
|||
|
Железо — рудные |
Каменно — угольные |
Медно — никелевые |
Слюдяные |
|
|
Число скважин, шт. |
35 |
35 |
6 |
10 |
|
Средняя глубина скважины, м |
2121,4 |
1982,3 |
2558,7 |
1710,0 |
|
Всего аварий, шт. |
2139 |
226 |
12 |
390 |
|
Время ликвидации аварий, ч |
15523,5 |
1556,0 |
1673,0 |
5051,0 |
|
Время ликвидации 1-й аварии, ч |
7,3 |
6,8 |
139,4 |
12,9 |
|
В том числе: |
1814 |
190 |
11 |
320 |
|
2. Обрыв утяжеленных бурильных труб |
134 |
17 |
— |
— |
|
3. Обрыв колонковых труб |
84 |
12 |
3 |
42 |
|
4. Обрыв породоразрушающего инструмента |
105 |
5 |
1 |
3 |
Затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины.
Для практических целей наибольший интерес представляют затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины – Таблица 29
Таблица 29- Затраты времени на ликвидацию обрывов бурового снаряда в различных геологических условиях и интервалах глубины скважины (по данным ВИТР)
|
Интервал бурения, м |
Месторождения |
|||
|
Железорудные |
Каменноугольные |
Медно никелевые |
Слюдяные |
|
|
0-500 |
305/4,7 |
61/3,13 |
— |
79/3,39 |
|
500-1000 |
586/5,1 |
81/6,67 |
2/61,5 |
116/3,18 |
|
1000-1500 |
398/7,0 |
45/8,54 |
5/108,8 |
84/11,51 |
|
1500-2000 |
489/8,7 |
3/22,5 |
6/113,1 |
31/16,47 |
|
2000-2500 |
35/8,5 |
— |
2/112,0 |
10/16,20 |
|
2500-3000 |
1/12,5 |
— |
— |
— |
Примечание. В числителе приведено число аварий, в знаменателе — время на ликвидации 1-го обрыва.
Зависимость затрат времени на ликвидацию аварий от глубины скважины аппроксимируется уравнениями параболы второго порядка вида
У = А + ВХ + СХ2
Для железорудных месторождений (статистически наиболее достоверная информация) решение уравнения параболы второго порядка принимает вид
У = 2,57 + 3,96X — 0,27 X2 ,
Где У — затраты времени на ликвидацию 1 обрыва бурильных труб, ч; X — значение середины интервала глубины скважины, тыс. м.
Расчетные затраты времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины.
Расчетные аппроксимированные значения затрат времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины приведены в Таблица 30
Таблица 30- Фактические и расчетные затраты времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины (по данным ВИТР)
|
Глубина скважины |
Затраты времени |
Модуль максимального отклонения |
|
|
Фактические Уф, ч |
Аппроксимированные Ур, ч |
||
|
0,25 |
4,32 |
3,54 |
0,78 |
|
0,75 |
5,08 |
5,39 |
0,31 |
|
1,25 |
6,89 |
7,10 |
0,21 |
|
1,75 |
8,78 |
8,67 |
0,11 |
|
2,25 |
9,47 |
10,11 |
0,64 |
|
2,75 |
12,00 |
11,42 |
0,58 |
Анализ фактических затрат времени на ликвидацию аварий.
Таким образом, анализ фактических затрат времени на ликвидацию аварий при бурении глубоких скважин на примерах работы ряда предприятий показал следующее.
1. Ликвидация аварий, связанных с обрывами бурового снаряда, существенно затрудняется с увеличением глубины скважин, а затраты времени на их ликвидацию возрастают в 3-7 раз; зависимость возрастания времени ликвидации аварий от глубины приближается к параболической.
2. Наряду с возрастанием затрат времени на спуско-подъемные операции при бурении глубоких скважин увеличение времени на ликвидацию аварий на интервалах бурения свыше 1000-1500 м снижает производительное время бурения в 1,5-2 раза и ухудшает баланс рабочего времени при бурении таких скважин.
Причины обрывов 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.
Предупреждение аварий
Следует помнить, что Аварию Легче предупредить, чем ликвидировать: исходя из этого рекомендуется к применению следующий перечень мероприятий, способствующих их предупреждению.
Предупреждение аварий с обрывами бурильных труб
Для предупреждения аварии с обрывами бурильных труб необходимо:
Ø применять бурильные трубы, соответствующие по своей прочности выбранному режиму Бурения (или рассчитывать режим бурения в соответствии с прочностью труб);
Ø применять во всех возможных случаях УБТ для создания осевой нагрузки на инструмент;
Ø проводить систематическое шаблонирование бурильных труб и осмотр их соединений (частоту проверок определяют в зависимости от условий работы, глубины скважины и степени износа бурильной колонны);
Ø обеспечивать условия складирования и транспортировки бурильных труб, не допускающие их порчу (особенно резьбовых соединений);
Ø проводить систематическую проверку состояния спуско-подъемного инструмента, механизмов для свинчивания и развинчивания труб;
Ø не допускать аномального искривления скважины.
Предупреждение аварий в результате прихватов бурильных колонн
Для предупреждения аварий в результате прихватов бурильных колонн необходимо:
Ø не допускать накопления и оседания шлама в скважине, для чего применять промывочные жидкости, соответствующие условиям бурения, в количестве, достаточном для выноса шлама;
Ø устраивать циркуляционную систему, обеспечивающую очистку раствора;
Ø проводить спуск инструмента в нижней части ствола скважины с промывкой и вращением; проводить специальную очистку скважины от шлама (при необходимости — в каждом рейсе);
Ø систематически осматривать бурильную колонну с целью выявления мест утечки промывочной жидкости;
Ø своевременно перекрывать обсадными трубами зоны неустойчивых пород и поглощений;
Ø подбирать промывочные жидкости, способствующие укреплению стенок скважины, и тампонажные смеси для ликвидации поглощений промывочной жидкости;
Ø прорабатывать ствол скважины в зоне затяжек;
Ø спуск и подъем в этих интервалах проводить с вращением и интенсивной промывкой растворами с пониженной водоотдачей;
Ø не оставлять буровой снаряд на длительное время на забое или в призабойной зоне при прекращении вращения и промывки.
Предупреждение аварий с обсадными трубами
Для предупреждения аварий с обсадными трубами необходимо:
Ø проверять перед спуском обсадные трубы по диаметру, на целостность резьб и тела труб;
Ø проверять исправность бурового оборудования и спуско-подъемных приспособлений;
Ø производить кавернометрию скважины;
Ø при возможности облегчать глинистый раствор;
Ø не допускать при спуске колонны обсадных труб их вращения и забивания шламом;
Ø при длинных колоннах (особенно тонкостенных) применять обратные клапаны;
Ø производить перед спуском колонн обсадных труб их наружную смазку (мазутом, нефте-графитовой пастой и т. п.) для облегчения извлечения.
Предупреждение аварий с породоразрушающим инструментом
Для предупреждения аварий с породоразрушающим инструментом необходимо:
Ø не допускать спуск в скважину коронок и долот, имеющих дефекты резьб, трещины корпусов и матриц, люфт в опорах шарошек, с забитыми промывочными отверстиями и другими дефектами;
Ø наворачивать алмазные коронки и расширители специальными ключами;
Ø прекращать бурение и производить подъем инструмента при резком падении механической скорости, возникновении вибрации и посторонних процессов в скважине;
Ø обеспечивать полную герметичность всех соединений бурового снаряда во избежание утечек промывочной жидкости;
Ø при замене породоразрушающего инструмента следить за соответствием его диаметров.
Предупреждение аварий при скважинных работах
Для предупреждения аварий при скважинных работах необходимо:
Ø ознакомить каротажную бригаду перед производством работ с особенностями конструкции и состоянием скважины, с возможными зонами осложнений;
Ø проработать ствол скважины перед спуском геофизических и других скважинных приборов и снарядов;
Ø проверять соответствие кабеля (троса) глубине производимых работ, его целостность, прочность крепления скважинных приборов и устройств;
Ø прекратить спуск скважинных приборов при их затяжках, приборы поднять и повторить проработку скважины.
Предупреждения аварий из-за падения посторонних предметов в скважину
Для предупреждения аварий из-за падения посторонних предметов в скважину необходимо:
Ø закрывать устье скважины при поднятых бурильных трубах;
Ø следить за исправностью ключей, вилок, ручного инструмента, спуско-подъемных приспособлений;
Ø систематически проверять состояние деталей вращателя станка.
Рекомендуемые мероприятия по предупреждению аварий не претендуют на исчерпывающую полноту. Необходимо, как указывалось выше, регулярно проводить изучение причин аварийности и разрабатывать (дополнять) мероприятия по предупреждению аварий применительно к условиям данного месторождения (района работ).
Классификация аварий
Факторы, влияющие на возникновение Аварий, разделяются на три группы:
Ø природные (неблагоприятные горно-геологические условия бурения);
Ø технологические (несовершенство и различные нарушения технологии бурения);
Ø организационно-технические (несовершенство организации буровых работ; несовершенство и неправильное использование буровой техники).
Аварии, возникающие из-за неблагоприятных горно-геологических условий Бурения, зачастую весьма трудно отличать от осложнений при бурении.
По причинам возникновения аварии разделяют на две группы (это разделение обусловливает оплату труда буровой бригады за время ликвидации аварии):
- происшедшие по вине буровой бригады; аварии, не зависящие от буровой бригады.
По степени тяжести аварии делятся на простые и сложные, однако нередки случаи, когда во время ликвидации простой аварии она может превратиться в сложную.
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.
Учет аварий
Аварии всех видов разделяют на две категории:
· регистрируемые
· учитываемые.
Регистрации подлежат все аварии, независимо от времени, затраченного на их ликвидацию (включая внутриеменные аварии, длящиеся менее 8 ч); учитываются аварии, на ликвидацию которых затрачено более 8 ч.
Началом аварии считается момент ее возникновения, хотя обнаружен он может быть позже; концом аварии считается момент восстановления условий для продолжения бурения. Если авария произошла во время ликвидации первоначально возникшей аварии (осложнение аварии), она отдельно не учитывается, а время на ее ликвидацию суммируется со временем ликвидации первоначально возникшей аварии.
При возникновении аварии и невозможности ее ликвидировать в течение одной смены бурильщик сообщает об этом буровому мастеру и производит первоочередные работы по ликвидации аварии и недопущению ее усложнения. Буровой мастер ставит в известность об аварии главного инженера предприятия (партии, экспедиции) и производит работы по согласованию с ним.
Расследование аварий
При Расследовании Аварии устанавливают причины, приведшие к аварии, виновников аварии, намечают мероприятия по ликвидации данной аварии и по предупреждению подобных аварий в дальнейшем. На ликвидацию сложной аварии составляется план, в котором предусматривают: мероприятия по ликвидации аварии; сроки проведения работ, мероприятия для предотвращения несчастных случаев и осложнений; работника, ответственного за исполнение плана работ по ликвидации аварии.
Материалы по аварии рекомендуется систематически обобщать, анализировать и на их основе разрабатывать мероприятия по предотвращению аварий в конкретных условиях.
Ликвидации аварий и инструмент применяемый для их ликвидации.
Для ликвидации аварий, при разведочном бурении, применяются следующие аварийные инструменты :
1. Метчик – для ликвидации аварий при обрыве буровых штанг.
2. Колокол – для ликвидации аварий произошедших с буровыми штангами малого диаметра.
3. Труборез – для ликвидации аварий при заклинивании, прижоге бурового става. Для отрезания заклининой части бурового става.