G –вес КНБК;

S₀ – площадь поперечного сечения канала трубы в сечении z.

Нормальное осевое напряжение σ_н.zв сечении z , определяется из выражения:



где S – площадь поперечного сечения металла трубы в сечении z.

Допустимая длина колонны бурильных данной группы прочности и типоразмера бурильных труб L_доп зависит только от прочностных характеристик материала из которого они изготовлены, растягивающего усилия в рассматриваемом сечении и не зависит от их площади сечения.



где К_зп–коэффициент запаса прочности на растяжение. При бурении вертикальных скважин имеет значение 1,4 для роторного бурения и 1,3 для турбинного. При бурении наклонных скважин, интенсивность набора или спада кривизны которых составляет 40 или более на 100м при роторном бурении принимается 1,45; при бурении забойными двигателями 1,35.

К_ρ –коэффициент облегчения в буровом растворе:

k_д –коэффициент динамичности 1,15;

q – вес 1 погонного метра труб;




Эпюры осевых усилий и моментов в бурильной колонне


Виды аварий с бурильной колонной

К авариям с элементами бурильной колонны относятся:

• 
  поломка ведущей трубы и УБТ;
  
• 
  поломка по телу бурильной трубы, ее сварному шву, ее резьбовой части;
  
• 
  поломка элементов бурильной колонны (переводника, калибратора, центратора, расширителя и т.д.).
  

Причиной аварии с бурильной колонной и ее элементами является усталость металла, которая возникает главным образом под действием следующих основных переменных нагрузок: колебаний бурильной колонны, изгиба, крутильных ударов, растяжения, сжатия.

Усталость металла ускоряют следующие факторы:

• 
  дефекты материала труб (структурная неоднородность металла и расслоение), конструктивные дефекты, резкие переходы в сечении, царапины, острые надрезы, являющиеся очагами концентраций напряжений;
  
• 
  применение безупорного соединения трубы с замком и муфтой;
  
• 
  некачественная сборка бурильных труб (несоосность резьбовых соединений и труб), неудовлетворительное крепление замков, неправильный выбор натяга резьбы;
  
• 
  использование в работе элементов бурильной колонны с повышенным износом и скрытыми дефектами;
  
• 
  механические повреждения клиньями ПКР, ключами, породой, посторонними предметами в скважине;
  
• 
  коррозионное повреждение элементов бурильной колонны (кислотная сероводородная, полиминеральная агрессия);
  
• 
  превышение крутящего момента при свинчивании резьбовых соединений;
  
• 
  создание осевой нагрузки на долото частью веса бурильной колонны;
  
• 
  несоответствие соотношения диаметров долота, УБТ, забойных двигателей и диаметра бурильных труб;
  
• 
  несоответствие типа долота крепости разбуриваемых пород;
  
• 
  работа бурильной колонны в скважинах, имеющих большие каверны, особенно при роторном бурении;
  
• 
  возникновение резонанса при совпадении частоты колебаний бурильной колонны от пульсаций давления на выкиде насосов с частотой собственных колебаний колонны;
  
• 
  применение труб несоответствующего класса при бурении на данной глубине;
  
• 
  эксцентричность вышки, ротора по отношению к оси скважины;
  
• 
  резкие посадки при спуске;
  
• 
  неблагоприятные геологические условия бурения – частое переслаивание пород, различных по крепости, большие углы падения пластов;
  
• 
  нарушение запроектированных режимов бурения.
  

---

Указанные причины вызывают поломку ведущих труб по телу и восьминиточной резьбе, бурильных труб по утолщенному концу и телу с переменной толщиной и по конусной части бурильных замков, УБТ по телу и присоединительной резьбе.

---

Вопрос №3

Строительство скважин в условии сероводородной агрессии

В ряде нефтегазовых районов (Волго-Уральский регион, Тимано-Печорский регион) в продуктивных горизонтах в составе нефти и газа содержится сероводород (H₂S).

Флюиды, содержащие сероводород, зачастую находятся в горизонтах с аномально высокими значениями пластового давления (АВПД). Это в значительной степени осложняет процесс бурения. Большие глубины залегания продуктивных горизонтов, высокое давление, коррозионная агрессия инструмента предъявляют специальные требования к конструкциям скважины, технологии бурения, вопросам промышленной и экологической безопасности.

Сероводород – сильный яд, поражающий нервную систему. Попадая в легкие, сероводород растворяется в крови и соединяется с гемоглобином. При концентрации сероводорода 1 мг/л и более возможна мгновенная смерть от паралича дыхательного центра. При отравлении быстро возникающие судороги и потеря сознания приводят к смертельному исходу из-за остановки дыхания.

Явный запах сероводорода ощущается уже при концентрации 0,0014-0,0024 мг/л, значительный запах – при концентрации 0,004 мг/л, а при концентрации 0,007-0,010 мг/л запах трудно переносится. При более высокой концентрации сероводорода запах менее сильный, поэтому можно отравиться, не заметив опасного увеличения концентрации сероводорода. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе 0,01 мг/л, а в смеси с углеводородами – 0,003 мг/л.

Сероводород легко воспламеняется, а в смеси с воздухом взрывается. Температура его самовоспламенения 290 °С. Нижний и верхний пределы взрывоопасной концентрации сероводорода в воздухе составляют соответственно 4,0 и 45,5 % (по объёму).

Сероводород тяжелее воздуха, относительная плотность его 1,17. Способность сероводорода образовывать скопления в нижней части рельефа местности приводит к его взрывоопасной концентрации. Вследствие этого при проявлениях сероводорода возможны взрывы и пожары, которые могут распространяться на огромной территории и стать причиной многочисленных жертв и больших убытков.

Исходя из этого к скважинам, которые могут вскрыть пласты с H₂S, предъявляются очень жесткие требования к выполнению норм по технике безопасности. Этим обусловливаются мероприятия по выбору и размещению оборудования, обучению и тренировке буровой бригады. В условиях сероводородной агрессии имеет место ряд специфических осложнений: сильное коррозионное воздействие сероводорода на стали и их сульфидное растрескивание, в результате чего разрушаются бурильные,

---

обсадные и насосно-компрессорные трубы, устьевое, буровое и нефтепромысловое оборудование, цементный камень; происходит резкое ухудшение свойств буровых растворов – загустевание, рост показателя фильтрации, интенсивное образование высокопроницаемой фильтрационной корки и др. Особенно трудно бороться с этими осложнениями при бурении глубоких скважин (более 4000 м) на месторождениях нефти и газа с содержанием сероводорода до 25-30 %, углекислого газа до 25 % и наличием зон АВПД. К таким месторождениям прежде всего следует отнести очень крупное Тенгизское нефтяное месторождение, расположенное в Прикаспийской впадине.

Согласно правилам техники безопасности, в нефтегазодобывающей промышленности при вскрытии пластов, содержащих сероводород, должны быть организованы постоянные наблюдения за концентрацией сероводорода, выделяющегося из бурового раствора, для принятия мер по предупреждению отравления людей.

Наиболее простым способом контроля над содержанием сероводорода в воздухе или газе является определение его с помощью индикаторной бумаги. Индикаторную бумагу, выдержанную в исследуемой среде в течение 30 с, сопоставляют по цвету с эталонными образцами и определяют концентрацию сероводорода. При отсутствии эталонных образцов содержание сероводорода оценивают не количественно, а только качественно. Для количественного его определения используют колориметрический метод, основанный на принципе прямого отсчета концентрации сероводорода по длине индикаторной трубки газоанализатора после прокачивания через нее исследуемого воздуха. В нефтяной промышленности с этой целью используют газоанализаторы типов УГ-2 и ГХ-4.

В настоящее время разработана автоматизированная система сбора и обработки геологической, геофизической и технологической информации в процессе бурения (АССБ-1). Лабораторная станция предназначена для определения показателей физических свойств бурового шлама и раствора, а также содержания в них газа.

Часто встречающимся видом коррозионного растрескивания нефтепромыслового оборудования является сероводородное растрескивание, происходящее под действием сероводорода в присутствии воды. Механизм разрушения этого вида связан с проникновением в сталь водорода, образующегося при электрохимической сероводородной коррозии.

---

Зарубежная и отечественная практика бурения скважин в условиях сероводородной агрессии показала, что наиболее целесообразно использовать бурильные, обсадные и насосно-компрессорные трубы, устьевое буровое и нефтепромысловое оборудование, изготовленные из специальных сталей, стойких к наличию в среде H₂S и СО₂.

Для цементирования скважин в условиях сероводородной агрессии используют стойкие к H₂S тампонажные материалы или химически ингибированные тампонажные цементы. При этом в тампонажную смесь включают компоненты, способные к взаимодействию с присутствующим сероводородом. Образующиеся в результате упомянутого взаимодействия продукты должны представлять собой нерастворимые соединения, способные препятствовать проникновению агрессивного агента в цементный камень.

Важнейшая задача при бурении скважин в условиях сероводородной агрессии – создание нормальных условий для работающего на буровой установке персонала, которое заключается в недопущении превышения санитарной нормы (3 мг/м³) его концентрации в воздухе над буровым раствором в циркуляционной системе и приемных емкостях, а при необходимости в проведении нейтрализации сероводорода.

Существует два способа нейтрализации сероводорода:

• 
  использование закрытой системы циркуляции бурового раствора с последующей нейтрализацией сероводорода или его отделение с дальнейшим сжиганием в трапно-факельной установке;
  
• 
  химическое связывание путем добавки в буровой раствор реагентов-нейтрализаторов.
  

Степень нейтрализации сероводорода обеспечивается выбором реагента-нейтрализатора, его нормирования, а также постоянным контролем над содержанием сероводорода и его сульфидов в буровом растворе. Наиболее устойчив к сероводородной агрессии буровой раствор на известково-битумной основе.

Его поглотительная способность достигает 8-10 м³ сероводорода на 1 м³ раствора. Эффективными нейтрализаторами являются: нейтрализатор H₂S ВНИИБТ1 и реагент Же-7, состоящий из окислов железа. Количество Же-7 определяется условиями бурения и ожидаемой концентрацией сероводорода в пластовом флюиде. Первичная обработка реагентом Же-7 производится из расчета 50 кг реагента на 1 м³ бурового раствора. Появление в растворе водорастворимых сульфидов указывает на недостаточную концентрацию активного нейтрализатора. При дополнительной обработке в раствор добавляется нейтрализатор в количестве 25 % от количества, использованного при первичной обработке.

---

Смотрите также файлы

• Светлая легенда века.pptx

• Литература д театр Какие виды деятельности человека могут быть названы искусством.doc

• Влияние средств массовой информации на сознание и подсознание человека.ppt

• Иванцова Марина Владимировна Учитель информатики Технология построения урока информатики в соответствии с фгос.doc

• Блім Апаратты сыну Педагогті Т. А.. (болан жадайда).docx