Аварии и осложнении 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

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 ними.

Факторы, влияющие на возникновение аварий, разделяются на три группы:

природные (неблагоприятные горно-геологические условия бурения);

технологические (несовершенство и различные нарушения технологии бурения);

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.

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%.

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. Для практических целей наибольший интерес представляют затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины

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.

Целостность (устойчивость) стенок скважины зависит от следующих факторов:

напряженного состояния пород в нетронутом массиве;

строения, структурных связей и литофациальных особенностей горных пород;

физико-механических свойств, в том числе пористости, проницаемости, влажности, прочностных и пластических характеристик горных пород;

содержания флюида (пластовых вод, газа, нефти);

характера и условий залегания пород (угла напластования, степени дефектности, неоднородности, трещиноватости, слоистости, перемятости);

наличия других геологических факторов (тектонических сил; нарушений; аномально высоких пластовых давлений, приводящих к выбросам и горным ударам).

параметров промывочной жидкости и ее физико-химической активности по отношению к горным породам, в том числе: плотности, от которой зависит противодавление на стенки скважины;

вязкости и водоотдачи, от которых зависят гидроразрыв и удерживающее усилие;

фильтрации;

коркообразования;

набухаемости и размокания пород;

темпа и качества регулирования свойств промывочной жидкости;

скорости циркуляции промывочных жидкостей и числа интенсивных длительных промывок, ускоряющих эрозионный процесс разрушения горных пород;

гидродинамического и температурного режимов (амплитуды и частоты колебаний гидродинамического давления и изменений температуры на стенках скважины);

механических воздействий режущих и изогнутых частей бурового снаряда при спуско-подъемных операциях и бурении;

проработки ствола;

способа бурения;

компоновки инструмента;

типа породоразрушающего инструмента, от которого зависит эффект поршневания при спуско-подъемных операциях;

расположения ствола относительно разбуриваемого массива;

продолжительности бурения (времени нахождения пород в незакрепленном состоянии).

технической оснащенности;

культуры на буровой;

инженерно-технической подготовленности бурового мастера и бригады;

правильного выбора профилактических мероприятий и способа ликвидации начавшихся осложнений;

состояния контроля за технологическим процессом бурения скважины;

климатических условий.

Одновременное действие всей совокупности факторов, определяющих устойчивость стенок бурящейся скважины, маловероятно. В каждом конкретном случае для определения наиболее правильных мер и форм борьбы с потерей устойчивости ствола необходимо установить вид, число и первостепенность воздействия этих факторов.

Общие рекомендации по ликвидации аварий изложены по принципу - от более простых к более сложным. В каждом конкретном случае следует

внимательно разобраться в схеме аварии, ее причине, возможных осложнениях;

составить на основании этих данных подробный план ликвидации аварии;

при аварийных работах следует систематически контролировать их ход, при необходимости своевременно вносить коррективы.

Следует помнить, что работы по ликвидации аварий трудоемкие; ошибки, допущенные при ликвидации аварий, ведут к возникновению новых, более сложных аварий, что приводит к потерям и непроизводительным затратам рабочего времени.

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.

Аварии при бурении можно рассматривать как непредвиденное прекращение углубки скважины, вызванное нарушением нормального состояния бурового инструмента (обрывы, падения инструмента в скважину, прижоги коронки и др.). Осложнения же в бурении обычно связывают с изменением состояния скважины (обвалы стенок, пучение пород, прихваты инструмента, образование желобов в скважине и др.).

Метчики ловильные используются для извлечения бурильных колонковых и обсадных труб путем соединения с аварийным концом трубы за нарезаемую ими резьбу. Для этого на конусной поверхности (1:8) метчика имеется остроугольная резьба

Метчик-коронка предназначен для извлечения из скважины колонковой трубы, алмазного расширителя или алмазной коронки с одновременным разбуриванием находящегося внутри керна

Пика ловильная служит для извлечения бурильной колонны съемных керноприемников. При спуске ее на левой колонне возможно предварительное развинчивание колонны. Кроме того, пика может быть использована для выворачивания обломанного резьбового конца трубы (рис. 3.20, г).
Пика имеет форму четырехгранной усеченной пирамиды с закругленными гранями. Для извлечения аварийной колонны труб она спускается в скважину на трубах и плавно залавливается в трубу без вращения.

Колокол ловильный

Используется для извлечения аварийных бурильных труб за нарезаемую им на трубе или замке наружную резьбу. Колокол обычно применяют при больших диаметрах скважин (76-132 мм) и в случае невозможности использовать метчик, например, при клиновом или спиральном изломе трубы.

Печать используют для определения положения аварийного инструмента в сечении скважины и для уточнения формы конца оборванного инструмента. Печати изготавливают на месте работ. В качестве корпуса используется, например, отработанная твердосплавная коронка. В ней закрепляется деревянная пробка, к которой крепится пластичный материал, способный сохранить полученный отпечаток после контакта с торцом аварийного инструмента в скважине (свинец, вар, мастика, пластилин). Печать соединяют с колонковой трубой и на трубах спускают в скважину. Контакт с торцом аварийной трубы выполняют с минимальной скоростью спуска

Отводной крюк применяют для отклонения к оси скважины конца аварийной бурильной трубы, попавшего в каверну или в выемку стенки скважины. В верхней части корпуса крюка иногда располагают метчик или колокол. Крюк спускают в скважину на трубах, заводят ниже оборванного конца трубы и вращением вправо лезвием крюка выводят трубу на положение по оси скважины. Опуская крюк ниже, накрывают конец трубы колоколом или метчиком.