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

а) резкая посадка долота в зоне сужения ствола скважины и в призабойной зоне в результате спуска долота без ограничения

раствора через негерметичные участки бурильной колонны и нип­ пель турбобура, а также из-за малой подачи бурового раствора насосами;

г) бурение скважины при несоответствующем соотношении раз­

Надо отметить, что довольно часто наблюдаются случаи закли­ нивания ступенчатых долот вследствие наличия у них большой калибрирующей поверхности секторов, в связи с чем достигается большой контакт со стенками скважины, чего нет у долот других видов.

Особо следует подчеркнуть частые случаи заклинивания алмаз­ ного долота при первом спуске его в скважину или после работы трехшарошечными долотами, а также после длительной работы алмазного долота на забое без подъема. Заклиниванию алмазного долота нередко способствуют сальники, благоприятным условием для образования которых является бурение алмазными доло­ тами.

Причины отвинчивания алмазных долот такие же, как и долот других видов.

При бурении скважин алмазными долотами из-за недостаточ­ ного крепления, а также вследствие изнашивания тела долота мо­ гут выпадать алмазы. Выпавшие алмазы ломают и крошат другие алмазы в долоте, что может привести в негодность долото.

§ 4. АВАРИИ С ЗАБОЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Более 80% объема проходки в настоящее время составляет бурение турбобурами и электробурами. Применение забойных дви­ гателей способствует резкому сокращению аварий по сравнению с роторным бурением. Однако иногда спуск в скважину новых ме­ ханизмов сопровождается авариями. Опасность аварий с нахо­ дящимися в скважине забойным двигателем усугубляется его зна­ чительными размерами и небольшим зазором между корпусом и стенкой скважины. Особенно опасность увеличивается, если в сква­ жине уже были осложнения или в призабойной зоне много шлама, или бурение ведется с применением бурового раствора плохого качества. Возможные аварии с забойными двигателями описыва­ ются ниже.

Аварии с турбобурами

С турбобурами происходят следующие аварии:

1)поломка корпуса турбобура по телу;

2)срыв резьбы или развинчивание по резьбовому соединению

ит. д.;

3)отвинчивание роторной гайки и контргайки турбобура;

4)слом вала турбобура;

5)отвинчивание ниппеля;

6)отсоединение турбобура от бурильной колонны.

Поломка корпуса турбобура по телу происходит, как правило, в момент резкого удара турбобура о выступ в скважине или о за­

можно объяснить тем, что относительно новые турбобуры не имеют усталостных нарушений в корпусе, поэтому сразу при ударе они не ломаются.

С течением времени в корпусе турбобура при работе его воз­ никает усталостное состояние металла, которое прогрессивно раз­ вивается и увеличиваются микротрещины. В конечном итоге дли­ тельная работа с надломленным корпусом вызовет поломку по­

онных турбобуров основные поломки наблюдаются в местах соеди­ нения верхнего переводника с корпусом, а у многосекционных — на участках корпуса в зоне нарезки резьбы или вблизи резьбовых участков. Основная масса сломов корпусов секционных турбобу­ ров приходится на нижние участки верхнего корпуса.

При отсутствии дефектов в заготовке корпуса наибольшее число изломов приходится на участки, ослабленные резьбой.

Срыв резьбы или развинчивание по резьбовым соединениям верхнего переводника турбобура с корпусом, по соединениям кор­ пусов секционных турбобуров происходит из-за нарушения правил эксплуатации турбобуров, особенно вследствие недостаточного крепления узлов в процессе сборки турбобура.

действуют значительные усилия. Резьба подвергается износу вследствие трения соприкасающихся поверхностей ее витков. На сорванной резьбе отмечается значительная сработка ее про­ филя по рабочей стороне. Сложные условия работы турбобуров, значительные усилия от вибраций, знакопеременные усилия от ра­ боты долота на забое и от нагрузок, передаваемых через турбобур на долото, приводят к ослаблению резьбы, к перемещению одной детали резьбового соединения по отношению к другой. Закрепле-

52

Износ резьбы ускоряется воздействием на нее бурового рас­ твора под высоким давлением, особенно воды. Износ роторов и статоров приводит к ослаблению напряженного состояния резьбо­ вого соединения и вызывает необходимость довинчивания резьбы. При начавшемся износе профиля резьбы создается неправильное сопряжение резьб по высоте и ускоряется их сработка, площадь соприкосновения витков уменьшается. При одних и тех же осевых нагрузках увеличиваются напряжения на витках резьбы и проис­ ходит ее срыв. Поэтому необходим тщательный контроль за каче­ ством резьб турбобуров.

бобура или недостаточного крепления роторов на валу турбобура иногда происходит отвинчивание гаек и контргаек, закрепляющих систему роторов, и, как следствие, в скважине остается вал турбо­ бура с долотом.

Слом вала турбобура происходит по верхней резьбе его под ро­ торную гайку и контргайку, по промывочным окнам в местах пере­ хода с основного диаметра на диаметр под пяту, по упору втулки нижней опоры в вал. Последний вид аварий особенно характерен для турбобуров ТС5Б-195 И.Т12МЗБ-195.

Отвинчивание ниппеля. При отвинчивании ниппеля турбобура в скважине остаются долото, вал турбобура с роторами и стато­ рами и ниппель. При частичном отвинчивании этих деталей их поднимают из скважины. В случае полного отвинчивания ниппеля из скважины извлекают один корпус, а все остальные элементы остаются на забое.

Причиной отвинчивания ниппеля является заклинивание его на нижней втулке вала турбобура. При заклинивании вал, вращаясь вправо, заставляет ниппель вращаться в ту же сторону, и для ниппеля это является левым вращением. Поэтому он и отвин­ чивается.

Заклинивание ниппеля на валу турбобура может быть вызвана следующими причинами.

1. Скопление шлама и других предметов, например металличе­ ских частиц, между поверхностью обрезиненной части ниппеля и наружной частью втулки нижней опоры вала турбобура при буре­ нии с плохо очищенным буровым раствором. Частицы шлама,, попадая из приемного чана в турбобур, постепенно скапливаются в нем. Иногда шлам из раствора засоряет турбобур, на что ука­ зывают повышение давления бурового раствора и остановка тур­ бобура.

Неправильное закрытие и открытие задвижек при пуске и ос­ тановке насоса ускоряет процесс заклинивания ниппеля на валу

53

турбобура. При резкой подаче бурового раствора в скважину, т. е. при резком закрытии задвижки насоса, частицы шлама, осевшие в насосе и нагнетательной линии, поступают в турбобур в виде шламовой пробки и, оседая на его деталях, засоряют турбобур и приводят к заклиниванию ниппеля на валу. При медленном пере­ крытии задвижки на выкиде частицы шлама подходят к турбобуру отдельными редкими скоплениями. Это позволяет избежать его зашламления. При резком открытии задвижки на выкиде после бу­

условия для обратной циркуляции. При восстановлении циркуля­ ции этот шлам засоряет турбобур и в отдельных случаях заклини­ вает ниппель на валу турбобура.

2.Отслоение резиновой обкладки ниппеля и накопление между ней и ниппелем шлама и других инородных тел. Заклинивающим материалом может быть не только шлам, но и куски резины от подпятников и средних опор.

3.Изгиб вала в результате ударов об уступы или забой. В на­ шей практике было несколько случаев заклинивания ниппеля на валу турбобура и оставления вала с роторами и статорами в сква­

жине. Отсоединить ниппель от вала турбобура после извлечения «го из скважины не удалось. Только после того, как несколько нип­ пелей было разрезано, их разъединили с валом. Изучение закли­ нивающих материалов в разрезанных ниппелях показало, что ос­ новной причиной заклинивания ниппеля было скопление между валом и ниппелем сильно спрессованных частиц шлама с редкими

ков происходят вследствие недосмотра за их состоянием. Часто ра­ боты проводят без верхнего предохранительного переводника, что приводит к быстрому износу замковой резьбы, и при установке нового переводника изношенная резьба соединяется с новой. В ре­

или равны временному сопротивлению. Так, были случаи, когда излом муфт ниже шеек происходил при попытках извлечь турбо­ бур домкратом, а также при сильных ударах бурильной колонны об уступ. Отвинчивание турбобура от бурильной колонны проис­ ходит в основном с односекционными турбобурами и вызвано тем, что реактивный момент у них в 2—3 раза меньше, чем у много­ секционных турбобуров.

54

Особенности аварий с турбодолотами

При работе с турбодолотами основное число аварий происхо­ дит из-за поломок валов. Конструкция турбодолот мало отличается от конструкции турбобуров, но эти изменения являются источни­ ком возникновения новых разновидностей аварий. К ним относится слом вала турбодолота. Причиной его слома является ослабление прочности вала отверстием под колонковую трубу. Наибольшее число аварий приходится на те валы, которые имеют разную тол­ щину стенок. Однако и при одинаковой толщине стенок вала бы­

В результате аварии в скважине остаются вал с нижним перевод­ ником и долото.

Исследованием причин аварий выявлено, что аварии происхо­ дят в основном с теми турбодолотами, которые находятся в экс­ плуатации после капитального ремонта, особенно на предприятиях, где отсутствует правильная организация ремонта турбобуров и турбодолот, т. е.:

—ремонт проводят в плохо приспособленных и плохо оснащен­ ных ремонтным оборудованием помещениях или выполняют его на буровых;

—резьбы восстанавливают обычными резцами, а не специаль­ ными резьбовыми гребенками, без проверки контрольно-измери­ тельными приборами;

—для изготовления отдельных деталей применяется сталь не­ соответствующих марок и без нужной термообработки;

—поступающие на буровые после ремонта турбодолота не проверяют на испытательных стендах;

— отсутствует механизация трудоемких работ по креплению; и раскреплению резьбовых соединений.

Таким образом, основными причинами аварий с турбобурами:

итурбодолотами являются:

1)нарушение технологии и техники бурения и неправильная эксплуатация;

2)недостатки организации ремонта;

3)несовершенство конструкции, главным образом наличие большого числа резьбовых соединений и узлов, не удовлетворяю­

оставление вала шпинделя с амортизатором ввиду поломки по­ следнего; оставление части электробура из-за поломки корпуса его;

5а