Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Аварией при бурении принято называть те отклонения от нормального технологического процесса, которые происходят в скважине и являются причиной прекращения ее дальнейшего углубления. Причины аварий подразделяют на геологические, технические и технологические. Однако исследование аварий по­казывает, что их причины в подавляющем большинстве случаев носят не объективный, а субъективный характер.

Аварии бывают с бурильными трубами, колонковыми набо­рами, породоразрушающими инструментами и обсадными тру­бами. К авариям относят также случаи падения в Скважину трудно разрушаемых посторонних предметов (ключей, болтов и пр.). Ликвидации аварий при бурении сложны тем, что проис­ходят в условиях, исключающих непосредственно визуальное восприятие сложившейся обстановки. Поэтому главное внима­ние должно уделяться предупреждению аварий (аварию легче предотвратить, чем ликвидировать).

Бурение скважины — процесс непрерывный. Всякого рода простои осложняют обстановку в скважине и могут повлечь за собой аварии. Только четкая организация буровых работ может обеспечить устранение простоев, что является непременным ус­ловием безаварийной работы.

Аварии в скважинах могут происходить из-за неисправности поверхностного оборудования. Поэтому необходимо поддержи­вать это оборудование в исправном состоянии. По вине буровых бригад аварии происходит либо из-за нарушения предусмотрен­ной технологии, либо из-за низкой квалификации работающих. На буровых должна быть образцовая дисциплина, а буровые бригады должны в организационном порядке непрерывно повы­шать свою квалификацию, изучать особенности геолого-техниче — ских условий работ. Ответственность бурового персонала, стро­гое соблюдение технологических режимов бурения и рецептуры промывочной жидкости, порядок на буровой, содержание ин­струмента на постоянно отведенных для него местах, всегда за­крытое устье скважины, наличие исправной контрольно-измери-

тельной аппаратуры и средств механизации трудоемких опера­ций способствуют безаварийной работе.

Типичными видами аварий с бурильными трубами являются их обрыв, а иногда падение в скважину при спуско-подъемных операциях.

Во избежание обрыва бурильных труб необходимо:

а) применять равнопрочную колонну, следить за износом и своевременно заменять дефектные бурильные трубы и их сое­динения;

б) подбирать диаметр бурильных труб близким к диаметру скважины, особенно при алмазном бурении; несоответствие диа­метров коронок и бурильных труб может привести к обрыву их при срыве керна в крепких породах;

в) применять УБТ, а также — для удлинения срока службы бурильных труб — резиновые кольца-протекторы;

г) тщательно следить за состоянием резьбы, смазывать ее графитовой смазкой, для герметизации использовать подмотку;

д) применять ограничитель крутящего момента, автомати­чески выключающий двигатель при угрозе обрыва бурильных труб.

Во избежание падения бурильных труб все принадлежности для спуска и подъема необходимо содержать в постоянной ис­правности.

Ликвидация аварий с бурильными трубами (обрывов) осу­ществляется с помощью ловильных метчиков (рис. 6.29, а) и колоколов (рис. 6.29, б). Различают метчики и колокола пра­вые и левые. Ловильный метчик и колокол имеют соответ­ственно наружную и внутреннюю коническую рабочую поверх­ность с каленой нарезкой и головку с резьбой под бурильные трубы — Для уточнения характера аварий применяют печать (рис. 6.29, в).

Ловлю оставшихся в скважине бурильных труб проводят в следующем порядке: по замеру бурильных труб точно опре­деляют глубину, на которой находится верхний конец аварий­ных бурильных труб. По нижнему концу поднятых труб опре­деляют возможное состояние верхнего конца аварийных. Затем на бурильных трубах опускают метчик и стараются попасть им внутрь аварийной трубы. Ключами или шпинделем станка на минимальных оборотах вращают бурильные трубы. При этом метчик нарезает резьбу и прочно соединяется аварийной колон­ной. При большей разнице в диаметрах скважины и бурильных труб применяют метчик с направляющей воронкой. Когда верх­ний конец оставленных в скважине труб смят или имеет косой излом, применяют колокол (см. рис. 6.29, б). После соединения с аварийными трубами их извлекают на поверхность.

к

Вовремя замеченный обрыв бурильных труб обычно ликви­дируется быстро. Бывают случаи, когда бурильщик не замечает обрыва и продолжает бурить. При этом трубы деформируются

и осевшии шлам может привести к прихвату колонкового на­бора. В этом случае для определения состояния верхнего конца оставшихся в скважине предметов пользуются печатью (см. рис. 6.29, в) из короночного кольца с деревянной пробкой, за­литого варом, парафином или пластилином. По отпечатку под­бирают ловильный инструмент.

Аварии с колонковым набором по своему характеру и по­следствиям более разнообразны и сложны. Различают прихваты и затяжки колонкового набора. Прихваты происходят по сле-

Рис. 6.29. Аварийный инструмент:

■/

а — метчнк с направляющей коронкой; б — колокол; в —печать; 1 — пробка; 2 — короночное кольцо; 3 — пластилин (вар. парафин)

дующим причинам. 1. Зашламование — заклинивание набора осевшим шламом при непредвиденном прекращении циркуля­ции промывочной жидкости из-за катастрофической потери, вы­хода из строя насоса, двигателя или прекращения подачи элек­троэнергии. Для предупреждения аварии во всех этих случаях, как и при любых остановках в бурении, необходимо немедленно приподнять снаряд над забоем на 1,5—3 м. Иногда это прихо­дится делать вручную с помощью специальных устройств нале — бедке или в гидросистеме станка.

2. Зашламование колонкового набора при постановке его на забой без промывки в условиях скопления там большого коли­чества шлама. Во избежание такой аварии не доходя до забоя на 1,5 ^-3 м, пускают в ход насос с промывкой, ставят снаряд на забой. При бурении следят за количеством шлама на забое и проводят чистку скважины специальным снарядом, состоя­щим из короткой колонковой трубы и длинной шламовой, при обильной промывке систематически очищают от шлама отстой­
ную систему, контролируют качество раствора, в особенности содержание в нем песка.

3. Прихват сверху колонкового набора обвалившимися по­

родами. Чтобы избежать прихвата, в процессе бурения тща­тельно изучают физико-механические свойства горных пород, поведение стенок скважин и применяют меры для упрочнения стенок — высококачественный глинистый раствор с малой водо­отдачей, цементацию, а иногда крепят скважину обсадными тру­бами. $г’"

4. Прижог коронки как следствие бурения без промывки. При толстой глинистой корке сужается сечение скважины, что при подъеме приводит к затяжке колонкового набора. Вслед­ствие прилипания глинистых частиц к бурильным трубам над колонковым набором образуются так называемые сальники, при­водящие часто к затяжке бурового снаряда. Для устранения прилипания и затяжек применяют глинистый раствор с неболь­шой водоотдачей (4—10 см3 за 30 мин), что обеспечивает тон­кую глинистую корку на стенках скважины.

5. Затяжка инструмента при подъеме в местах значитель­ного искривления скважины вследствие того, что в этих местах буровые инструменты протачивают желоба, которые периодиче­ски прорабатывают коронкой или долотом.

В случае, когда указанные мероприятия не устраняют аварии, применяют следующие спо­собы их ликвидации. Прежде всего устанавли­вают вид аварии и возможные причины, вызвав­шие ее, а затем разрабатывают план и способы ликвидации.

Ж:;

При захвате колонкового набора сверху прежде всего пытаются размыть завал промыв­кой через бурильные трубы. Однако часто это не дает положительных результатов, потому что не удается восстановить циркуляцию. Наилуч­шим способом ликвидации аварии данного типа является промывка завала через обсадные трубы небольшого диаметра (рис. 6.30). Сначала от­винчивают верхнюю бурильную трубу, затем опускают обсадные трубы, навинчивают на них сальник-вертлюг и подают с медленным опуска­нием труб. Промывку ведут до тех пор, пока трубы не встанут на аварийный колонковый на­бор, после чего поднимают обсадные промывоч­ные трубы и аварийный набор.

При большом диаметре скважины иногда для промывки спускают вторую колонну бурильных труб.

Рис. 6.30. Размыв завала через обсадные трубы

Применять домкраты или вибраторы для ликвидации рас­сматриваемой аварии запрещается. Гидравлические—до3000 Н используют при буровых работах главным образом для извле­чения обсадных колонн. Их применение для ликвидации при­хватов завершается, как правило, обрывом бурильной колонны.

При боковом захвате колонкового набора шламом вначале пытаются усиленной промывкой и натяжкой гидравликой станка освободить набор. Если это не помогает, применяют выбивной снаряд массой 50 или 100 кг. Более эффективен поверхностный вибратор, прикрепленный к бурильным трубам. Однако он дает положительные результаты при глубине скважины не более 250 м; при глубоких скважинах используют забойные (погруж­ные) вибраторы. Если это мероприятие не дает положительных результатов, применяют следующие способы: а) электрический, основанный на использовании явления электроосмоса и заклю­чающийся в том, что к колонне бурильных труб подводят отри­цательный полюс, а к породам, слагающим стенки скважин, — положительный; при пропускании постоянного тока произойдет электроосмотическое водоотжатие, благодаря чему силы сцеп­ления труб с породами значительно уменьшатся, что и облегчит подъем колонкового набора; в) химический способ при при­хвате снаряда шламом карбонатных пород — в скважину зака­чивают 60 % раствор соляной кислоты; в) гидравлический спо­соб, заключающийся в том, что в скважину закачивают нефть • или воду с добавками ПАВ (нефтяные и водяные ванны), ос­тавляя скважину на некоторое время в покое. Пытаются также прокачать жидкость под давлением.

В случае неудачи используют следующие мероприятия:

1) обуривание аварийного колонкового набора; 2) извлечение набора по частям; 3) оставление набора в качестве потайной обсадной трубы; 4) искусственное искривление скважины, об­ход аварийного интервала; 5) забуривание новой скважины.

Способ обуривания заключается в том, что колонковым на­бором большего диаметра расширяют скважину, обуривают ава­рийный набор и поднимают. Вся операция проводится в сле­дующей последовательности: с помощью левого метчика или колокола и специальной колонны труб с левой резьбой отвин­чивают и извлекают из скважины колонну бурильных труб, оставляя только аварийный набор. Наличие в составе колонко­вого набора отсоединительного переходника с крупной квад­ратного профиля резьбой, отличающейся большим шагом, обеспечивает отвинчивание с натяжением прй вращении влево всей бурильной колонны, а не по частям, чем весьма облегча­ется и ускоряется вся операция. Затем в скважину спускают длинный колонковый набор большого диаметра для разбурки скважины и обуривания аварийного набора. Этот способ при­меняют при небольшой глубине, когда интервал расширения скважины невелик и когда возможен подъем обсадной колонны труб.

При значительных глубинах отвинчивают колонну буриль­ных труб с помощью отсоединительного переходника или разби­рают и извлекают ее по частям. Развинчивание колонны по ча­стям является не только трудоемкой, но и опасной операцией. После извлечения’ колонны гидравлическим труборезом (рис. 6.31) разрезают колонковую трубу на куски длиною около 0,5 м и извлекают из скважины с помощью метчика.’Имеется также возможность после отвинчивания или разрушения фрезе­ром переходника аварийного набора продолжать дальнейшую углубку скважины колонковым набором меньшего диаметра, а аварийная колонковая с коронкой остаются в скважине. В случае неудачи и с этим способом прибегают к искусствен­ному искривлению скважины в обход аварийного колонкового

Рис. 6.31. Гидравлический труборез

набора. Для этого на расстоянии 10—15 м до последнего уста­навливают отклоняющий клин и забуривают новый ствол.

В случае дополнительных осложнений в процессе ликвида­ции аварии прибегают к последнему средству — забуриванию скважины. При небольшой глубине и сложной аварии этот вы­ход экономически наиболее целесообразен.

Характерными авариями с обсадными трубами являются:

1) развинчивание в процессе бурения; 2) обрыв при подъеме из скважины; 3) обрыв или падение при спуске. Чтобы трубы не развинчивались во вре*мя бурения, при спуске их в скважину все резьбовые соединения смазывают расплавленной кани­фолью, варом или суриком. Башмак труб стараются задавить в глину или поставить на крепкую породу и зацементировать низ колонны. При извлечении трубы выше уровня цементного кольца подрезают гидравлическим труборезом.

Во избежание обрыва труб при подъеме, во-первых, прини­мают меры против бокового прихвата, а во-вторых, применяют двойную тягу — в скважину опускают труболовку на бурильных трубах возможно большего диаметра, а затем домкратами под­нимают одновременно трубы обсадные и бурильные.

Развинтившиеся трубы при кавернах в скважине могут по­терять свою соосность. В этом случае с помощью колонкового набора и конусной пробки стремятся восстановить соосность и соединить колонну труб. Если резьбы окажутся испорченными, приступают к подъему колонны труб, используя ловильные мет-

і

ЧИК№

Для исправления вмятин и уступов в обсадной колонне при­меняют фрезеры и райберы.

Аварии с породоразрушающими инструментами наиболее опасны при алмазном бурении. Разрушение матрицы коронки происходит при спуске бурового набора в скважину, в которой находится сорванный керн, или при сильно суженной призабой­ной зоне и по другим причинам. Продолжение углубления сква­жины в этом случае исключено.

Для ловли матрицы или отдельных ее частей применяют спе­циальную ловушку, в карман которой попадают части матрицы после 10—15 мин вращения ловильного набора с нагрузкой около 1500 Н и максимальной промывкой. В случае неудачи с ловушкой остатки матрицы уничтожают штыревым шарошеч­ным долотом или фрезером.

Особенности аварий при бурении с применением ССК и спе­циальный инструмент. Типичными авариями для данного вида бурения являются: 1) заклинивание керноподъемника в колон­ковом наборе или бурильных трубах как следствие кривизны последних или налипания шлама; 2) обрыв троса с овершотом и керноподъемником; 3) оставление керна на забое или в ко­лонковом наборе; 4) обрыв и оставление в скважине бурильных труб или колонкового набора.

Помимо метчиков, гидравлических освобождающихся трубо- ловок, гидравлических труборезов соответствующих малых диа­метров, но по конструкции аналогичных применяемым при обыч­ном колонковом бурении, для работы с ССК созданы и исполь­зуются на практике специальные аварийные инструменты (рис. 6.32). Ловильные пики (рис. 6.32, а) гладкие и граненые для ССК-59 и ССК-76 с максимальным наружным диаметром 49 и 65 мм применяют для подъема аварийных колонковых и бурильных труб. Пику с силой до 105 Н задавливают в аварий­ную трубу и вместе с ней извлекают на поверхность. Гране­ную пику можно применять для развинчивания и извлечения аварийной колонны по частям.

Комбинированные труборезы-труболовки (рис. 6.32, б) трех типоразмеров ТТ-59, ТТ-76, ТТ-93 предназначены для отреза­ния и извлечения аварийных колонковых или обсадных труб за один спуско-подъем и состоят из жестко соединенных между, собой трубореза и труболовки, спускаемых на бурильных тру­бах и управляемых гидравлически. С помощью поршня 1 при давлении жидкости 1,0—1,2 МПа выдвигаются резцы 2, обре­зающие аварийную трубу при вращении колонны. Под дей­ствием поршня 3 при том же давлении выдвигаются и фикси­руются плашки 4, что позволяет производить натяжение верх­ней части аварийной трубы в процессе. отрезания, а затем из­влечь ее из скважины.

Метчики-коронки (рис. 6.32, в) трех типоразмеров МК-46, МК-59 и МК-76 представляют собой комбинацию укороченного

метчика с твердосплавной коронкой и применяются для извле­чения оставленных в скважине коронок в случаях, когда на забое сохранился столбик керна. При вращении инструмента на первой скорости станка с осевой нагрузкой 250—300 даН и расходом жидкости 20—30 л/мин керн разбуривается, и метчик врезается в аварийную коронку-

Рис. 6.32. Специальный аварийный инструмент.

а — ловнльная пика; б— комбинированный труборез-труболовка; в — метчик-коронка; г — ловушка секторов матрицы

&

Ловушки секторов матриц (рис. 6.32, г), трех типоразмеров ЛСМ-46, ЛСМ-59, ЛСМ-76 предназначены для извлечения об­ломков матрицы и кусочков металла с забоя. Корпус 1 ловушки имеет смещенную трубку-канал 2 для прохода промывочной жидкости к забою и карман 3. При вращении коронки 4 разру­шает керн и металл, поток жидкости выносит обломки разме­рами до 30 мм по вертикальному боковому пазу в карман 3.

Фрезерные коронки трех типоразмеров ФК-46, ФК-59, ФК — 76, имеющие утолщенное короночное кольцо и армированные
твердосплавными резцами с выпуском 1,0—1,5 мм, применяют для разрушения оставленных в скважине коронок и упавших в скважину металлических предметов, когда их невозможно из­влечь. Для работы с фрезерной коронкой собирают укорочен­ный колонковый набор со шламовой трубой. Фрезерование ведут на минимальных оборотах при осевой нагрузке 300— 500 даН и с промывкой, как при алмазном бурении.

1а4/л1]лщ

[р-‘мнчг-й

Рис. 6.33. Магнитные ловушки:

а — ЛМ-46 (59); б — ЛМ-76: / — ннппель; 2 — шарик; 3 — переходник;

4 — прокладка; 5 — кольцо: 6 — магнит; 7 — коронка

Фрезеры с направлением также трех типоразмеров ФН-46, ФН-59, ФН-76 состоят из пилотирующей и фрезерной коронок, соединенных между собой направляющим устройством, и пере­ходника для соединения с бурильными трубами. Применяются для разрушения колонкового набора с керном при невозможно­сти извлечения. Направляющее устройство предупреждает уход фрезера в стенку скважины.

Магнитные ловушки (рис. 6.33) четырех типоразмеров ЛМ — 46, ЛМ-59, ЛМ-76 и ЛМ-93 (последняя несколько отличается по конструкции) состоят из твердосплавной коронки, переходника,
постоянного магнита и шарового клапана и используются для извлечения мелких металлических предметов. Ловушку ставят на забой с вращением при обильной промывке. Перед подъемом

Рис. 6.35. Отсоединительные переходники:

Рис.’ 6.34. Керноподъемник и ловиль — ный ерш: я — керноподъемник; / корпус; 2 — кольцо; 3 — кериорвательное устройство; 4 — коронка; б — ловильный ерш; / — го­ловка; 2 — корпус

а — типа ПО: / — ниппель; 2 — втулка; 3 —корпус; 4 — резиновые кольца; б — замко­вого типа: / — ниппель замка; 2 — твердый сплав; 3 — уплотнение; 4 — муфта замка;

5 — ограничительные зубья иезатягивающегося резьбового соединения

забрасывают шаровой клапан во избежание смыва притянутых магнитом предметов потоком жидкости, стекающей из буриль­ной колонны при подъеме.

Керноподъемники (рис. 6.34, а) служат для улавливания и извлечения оставленного в скважине керна и состоят из ко­
ронки, колонковой трубы с переходником и кернорвательного устройства соответствующего диаметра. Для подъема раздроб­ленного керна применяют фрезерную коронку, для подъема керна монолитных пород — коронку с заходным конусом.

Ловильные ерши (рис. 34, б), подобные применяемым при механическом ударно-канатном бурении, используют для улав­ливания и извлечения оборвавшегося троса с овершотом и съем­ным керноприемником без извлечения бурильной колонны ССК-

Отсоединительные переходники (рис. 6.35) ПО и замкового типа, предназначены для легкого отсоединения бурильной ко­лонны от колонкового набора при неустранимом прихвате. Крупная правая резьба этих переходников с упорными зубьями или бронзовой шайбой против затягивания отвинчивается при левом вращении колонны раньше всех других соединений. Для исправной работы эти переходники раз в неделю нужно разби­рать и смазывать.

Случайно упавшие в скважину посторонние предметы извле­кают с помощью паука, представляющего собой отрезок колон­ковой трубы с длинными тонкими зубьями на конце, загибаю­щимися внутрь при упоре в забой с вращением. Металлические предметы (кроме немагнитных) извлекают целиком или по ча­стям с помощью магнитного фрезера.

Во избежание травматизма при ликвидации аварий необхо­димо особо тщательно выполнять правила техники безопасности.

О каждой происшедшей аварии составляется акт, в котором выявляются ее причины и конкретные виновники.

Комментарии запрещены.