Файл: Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении.pdf

И. П. Пустовойтенко

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙ

В БУРЕНИИ

ИЗДАНИЕ 2-е, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ

m

И З Д А Т Е Л Ь С Т ВО « Н Е Д Р А »

М о с к в а 1973

Г Л А В А J

АВАРИЙНОСТЬ В БУРЕНИИ

§ 1. ПОНЯТИЕ ОБ АВАРИИ В БУРЕНИИ

Под аварией в процессе бурения нефтяных и газовых скважин следует понимать нарушения технологического процесса, вызывае­ мые прихватом или поломкой, с оставлением в скважине инстру­ ментов, элементов бурильной колонны или других предметов, для извлечения которых требуются специальные работы.

Характерными поломками являются: поломки по телу буриль­ ных и обсадных труб или по узлам соединения их элементов; поломки соединительных муфт, замков, переводников; ведущих, утяжеленных, бурильных и насосно-компрессорных труб, долот и других режущих инструментов; узлов забойных двигателей (турбо­ буров и электробуров); вспомогательных инструментов, расшири­ телей, амортизаторов, ловильного инструмента и т. д. Кроме того, в скважинах могут оставаться долота, забойные двигатели, отдель­ ные приборы и инструменты. Часто бурильные и обсадные колонны оказываются прихваченными или заклиненными в скважине, про­ исходит смятие обсадных колонн и возникают открытые газонефтеводопроявления, приводящие к остановке бурения.

Все указанные выше нарушения технологического процесса проходки скважин, для устранения которых ведутся дополнитель­ ные работы независимо от времени, затраченного на их ликвида­ цию, считаются аварией в бурении.

Регистрация всех аварий позволяет получать полное представ­ ление о технологических и технических упущениях на данном пред­ приятии. Это в свою очередь дает возможность правильно ориенти­ ровать техническую службу предприятия на разработку профилак­ тических мероприятий по предупреждению аварий.

§2. КЛАССИФИКАЦИЯ АВАРИИ

Внастоящее время все аварии при бурении нефтяных и газо­ вых скважин по статистической отчетности разделяются на восемь видов:

1)поломка бурильных труб, удлинителей, муфт, замков и срыв резьбового соединения;

2)поломка долота ;

3)падение инструмента;

4)прихват инструмента;

5) аварии с обсадными трубами и неудачное цементирование;

6)аварии с турбобурами;

7)аварии с электробурами;

8)прочие.

Однако принятая классификация не дает четкого разграничения видов аварий.

На буровых предприятиях нередко одни и те же аварии относят к различным видам. Это свидетельствует о том, что принятая си­

К первому виду аварий не отнесены аварии с ведущими тру­

классификации, относят такие аварии к восьмому виду. Однако по характеру поломки, причинам возникновения и методам ликви­ дации они существенно не отличаются от аварий первого вида. Поэтому их следует отнести к первому виду и дать общее название «аварии с колонной бурильных труб».

Оставление в скважинах шарошек, лап с шарошками в резуль­ тате поломки или расклинивания долота по сварному шву не вызы­ вает затруднений при определении вида аварии. Это — поломка долот. А оставление в скважине долота вследствие его отсоедине­ ния от бурильной колонны при спуске, а также в процессе прора­ ботки или бурения затрудняет отнесение этой аварии в ряде слу­ чаев к одному и тому же виду. Оставление долота не является его поломкой, поэтому на некоторых предприятиях аварии, вызван­ ные оставлением долота в скважине, не относят к виду «поломка долота». Долото не является элементом колонны бурильных труб, поэтому аварию, в результате которой долото остается в скважине, нельзя отнести к первому виду, хотя отсоединение долота происхо­ дит, как правило, в резьбовом соединении.

При оставлении в скважине долота в большинстве случаев его разрушают на забое теми же ловильными инструментами, что и узлы долота. Правильнее было бы этот вид аварий именовать «аварии с долотами». Тогда к нему можно будет относить аварии, вызванные поломкой долота и оставлением его в скважине.

Третий вид аварий — падение инструмента. Разное понимание термина «инструмент» привело к тому, что на одних предприятиях к «падению инструмента» относят все аварии, в результате которых в скважину упали различные инструменты, применяемые при рабо­ тах на устье (цепные ключи, кувалды, клинья) ; на других — паде­ ние в скважину труб и частей бурильной колонны в результате неисправности или поломки спуско-подъемных механизмов, инстру­ ментов и труб. Нередко существенно отличающиеся друг от друга

4

аварии относят к одному виду. В большинстве случаев работы на устье ведут с помощью автоматических и полуавтоматических клю­ чей. Процент аварий, вызванных падением кувалд и других пере­ численных выше инструментов (не труб), невелик. Этот вид аварий следует исключить, а падение инструментов в скважину относить к восьмому виду.

Аварии, в результате которых в скважину падает бурильная колонна или ее элементы, необходимо относить к первому виду, хотя причиной аварии является поломка спуско-подъемного инстру­ мента, механическое повреждение труб, резьбовых соединений, развинчивание элементов колонны труб и т. д. Исключение состав­ ляют прихваты, причиной которых являются уже не механические поломки и повреждения, а геологические и технологические усло­ вия, в которых бурят скважину.

Изучение причин аварий, происходящих при креплении скважин обсадными колоннами, показывает, что иногда похожие аварии, относят к разным видам. Например, известны случаи падения шаб­ лона в трубы и подъема эксплуатационной колонны из-за прежде­ временного схватывания цементного раствора. Эти аварии относят к восьмому виду. Правильнее назвать этот вид: «аварии с обсад­ ными колоннами». Сюда надо относить аварии, в результате кото­

связанное с этим перебуривание ствола скважины, обрыв труб, подъем обсадных колонн из-за падения в них шаблонов и других предметов, а также вследствие преждевременного схватывания цементного раствора).

В статистической отчетности имеется два вида аварий: с турбо­ бурами и электробурами. Правильнее бы объединить их в один вид и назвать его «аварии с забойными двигателями», что дикту­ ется схожестью характера поломок и их ликвидации. При класси­ фикации аварий с турбобурами и электробурами известны случаи отнесения их к восьмому виду аварий.

Так, к прочим видам аварий относили: падение в скважину электробура, а в другом случае оставление двигателя на забое вследствие левого вращения колонны из-за неправильного подклю­ чения фаз. Это не совсем верно. Все аварии с оставлением в сква­ жине электробуров и турбобуров или их узлов следует относить соответственно к авариям с забойными двигателями.

Классификацию аварий следует сделать более конкретной и выделить следующие виды:

1)аварии с колонной бурильных труб;

2)прихваты колонны бурильных труб;

3)аварии с долотами;

4)аварии с забойными двигателями;

5)аварии с обсадными колоннами;

6)прочие аварии.

Аварии с колонной бурильных труб — оставление в скважине

5

бурильной колонны или ее частей ввиду поломки по телу или по сварному шву, из-за отсоединения в резьбовом соединении буриль­ ных, ведущих и утяжеленных труб, соединительных муфт, замковых элементов (ниппеля и муфты) и переводников, а также падение в скважину названных выше элементов колонны бурильных труб.

Прихваты бурильных колонн — полная потеря возможности поднять или опустить бурильную колонну. Прихваты могут быть вызваны прилипанием, образованием сальников, заклиниванием труб, забойных двигателей, долот и элементов их соединяющих,

или сварным соединениям, разрыв по телу; падение в скважину; смятие при спуске и в процессе работы; обрыв и отвинчивание нижних труб при углублении скважины; проседание обсадных колонн, их прихват; подъем обсадной колонны из-за преждевре­ менного схватывания цементного раствора или посадки ее в шлам

электробура и других забойных двигателей, а также оставление их полностью в скважине. •'

Прочие аварии — оставление в скважине различных предметов: узлов амортизаторов, центраторов, каротажного кабеля, геофизи­ ческих приборов, испытателя пластов при опробовании в процессе бурения, колонковых труб, падение в скважину ключей всех конст­ рукций, клиньев, кувалд и других инструментов, применяемых при работах на устье и в скважине; открытые газовые, нефтяные и во­ дяные фонтаны.

Началом аварии считается момент возникновения аварии, хотя обнаружен он может быть и позже. Окончанием аварии считается момент восстановления условий для продолжения бурения. Авария в скважине, происшедшая в период ликвидации ранее возникшей аварии, регистрируется, но не учитывается. Время на ликвидацию ее суммируется со временем на ликвидацию первоначально возник­ шей аварии. Такой же порядок учета распространяется на случаи возникновения второй и последующих аварий, возникших при ликвидации первой.

К авариям в бурении не относятся: поломки и повреждения бу­ рового и энергетического оборудования, установленного на сква­ жинах, поломки спуско-подъемного оборудования и фонарей вы­ шек, обрывы талевых канатов, потери ствола скважины и другие упущения, не вызывающие проведения ловильных работ.

Работы по ремонту и замене вышедшего из строя оборудования относятся к ремонтным работам, а ликвидация последствий пожа­ ров на буровых — к простоям.

6

§ 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АВАРИЙ ПО ВИДАМ

Бурение скважин с 1950 г. характеризуется увеличением объема проходки трехшарошечными долотами, переходом на бурение турбобурами и ростом глубин скважин, а следовательно, и повы­ шением сложности проходки скважин.

Распределение аварий в СССР по видам показано на рис. 1 и приведено в табл. 1. При резком увеличении объема турбинного бурения с 18,7% в 1949 г. до 84% в 1956 г. значительно снизилось число аварий с элементами колонны бурильных труб. Однако рост объема бурения трехшарошечными долотами и недостаточная при­ способленность последних к турбинному способу, особенно колон-

50

Улучшение качества долот, а также широкое применение одношарошечных и алмазных долот в последние годы способствовали уменьшению числа аварий с долотами.

Значительный объем бурения скважин глубиной более 3000 м,

Снижение их возможно только при коренной реорганизации труб­ ного хозяйства и особенно при улучшении профилактических ме­ роприятий, о которых будет сказано ниже.

Следует отметить рост числа прихватов, на ликвидацию кото­ рых приходится около 50% времени, затрачиваемого на ликвида­ цию аварий всех видов. Увеличение числа прихватов связано

7