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

оставление электробура из-за промыва резьбы переводника. При­ чинами аварий являются тяжелые условия работы электробура и несовершенство конструкции узлов электробуров.

§ 5. АВАРИИ С ОБСАДНЫМИ КОЛОННАМИ

Аварии с обсадными колоннами составляют 7—8% всех видов •аварий в бурении. На ликвидацию их затрачивается более 10% времени, задалживаемого на ликвидацию аварий всех видов. Особенно тяжелы аварии этого вида в районах, где обсадные ко­ лонны спускают на большую глубину (месторождения Азербайд­ жанской ССР, Краснодарского края и др.), й на разведочных пло­ щадях.

Впроцессе разобщения пластов возникают аварии при спуске обсадных колонн, при их цементировании, а также аварии с за­ цементированными обсадными колоннами при углублении сква­ жины под последующую колонну.

Как известно, разобщение пластов является одной из ответст­ венных операций при бурении скважины.

Впроцессе спуска обсадной колонны, при закреплении ее раз­ личными цементными полимерными растворами, а также при углу­ блении и испытании скважин происходят аварии с обсадными ко­ лоннами. Аварии, возникающие при разобщении пластов, обычно являются сложными и на их ликвидацию затрачивается много времени.

Сложность спуска обсадных колонн и их крепления зависит •от многих факторов, главным образом от геологического строения месторождения и вида бурового раствора или агента, применя­ емого для очистки забоя от выбуренной породы.

В одинаковых геологических условиях способ очистки забоя имеет большое значение для предупреждения аварии с обсадными колоннами. При бурении скважин с очисткой забоя воздухом соз­

няли воду, соленые растворы и другие жидкости, особенно обрабо­ танные поверхностно-активными веществами, то создаются непло­ хие условия для спуска обсадных колонн.

Аварии при спуске и цементировании обсадных колонн проис­ ходят в основном в скважинах, бурящихся с промывкой забоя гли­ нистым раствором. Ниже приведено описание аварий и их причин.

Аварии при спуске обсадных колонн

Прихваты обсадных колонн, главным образом кондукторов и промежуточных колонн, происходят в основном на площадях, где

56

разрез представлен глинистыми, глино-песчаными, илистыми, пе­ счаными с включением гальки и другими рыхлыми и сыпучими по­ родами, бурение в которых вызывает сужение стенок скважин или обвалы пород. Этот вид аварий чаще встречается в южных и за­ падных районах нашей страны. Наибольшее число аварий с об­ садными колоннами происходит в разведочном бурении. Объясня­ ется это тем, что на новых площадях еще не выработаны рацио­ нальные конструкции скважин. Кроме того, применение бурового раствора, не совсем отвечающего требованиям проходки скважин в данном районе, приводит к тому, что породы начинают пучиться или обваливаться до того, как скважина заканчивается бурением. Кроме того, причинами прихвата обсадных колонн часто являются неудовлетворительная организация спуска колонн (несвоевремен­ ная промывка или отказ от предусмотренных планом промежуточ­ ных промывок, плохая проработка скважины перед спуском ко­ лонны, установка деревянных пробок, длительные остановки при: спуске и т. д.) и плохая технология бурения ствола скважины под обсадную колонну (бурение без УБТ и центраторов, несоблюдение оптимальных параметров режимов бурения в породах с чередую­ щейся твердостью, использование кривых труб и бурового рас­ твора плохого качества и т. д.), а также несоответствующий под­ бор труб по толщине, особенно соединение труб, имеющих несоос­

с образованием внутренних давлений при восстановлении цирку­ ляции после окончания спуска колонны, при закачивании в затрубное пространство последней порции цементного раствора, при ис­ пытании обсадной колонны на герметичность и т. д.

Изучение труб, разрушенных под действием внутреннего дав ­ ления показывает, что разрушения вызваны наличием заводских

в процессе бурения скважины. В зависимости от сложившихся об­ стоятельств трубы сминаются по-разному [65]. Отдельные техно­ логические упущения приводят к возникновению избыточных на­ ружных давлений, которые вызывают смятие обсадных колонн. При действии на трубу избыточных давлений увеличивается и на­ пряжение, которое достигает значительной величины в начале в одной точке, а при дальнейшем увеличении давления зона повы­ шенных напряжений начинает распространяться, и труба сми­ нается.

57-

При спуске в скважину смятию подвергаются те обсадные ко­ лонны, которые имеют обратный клапан, так как не учитываются внешние добавочные усилия, действующие на колонну, которые возникают из-за давления на некотором участке в колонне и за колонной, а также из-за большой скорости погружения колонны.

смяться. Аварии такого вида особенно распространены при спуске колонн большого диаметра на большую глубину. На месторожде­ ниях, где бурение ведется с применением утяжеленных буровых •растворов, опасность смятия труб из-за несвоевременного долива еще более возрастает.

При спуске обсадной колонны с обратным клапаном происхо­ дят значительные колебания сминающих и растягивающих усилий. При совместном действии этих усилий, как показали исследования [14] сопротивление обсадных труб смятию снижается. Например, для 168-мм обсадных труб при толщине стенки 8 мм максимальное снижение сопротивления смятию составляет 36%. С увеличением

ставляет повышение гидродинамического давления при спуске об­ садной колонны. Величина давления зависит от многих факторов, из которых основными являются статическое напряжение сдвига и вязкость бурового раствора, скорость спуска колонны, величина кольцевого зазора, диаметр колонны и др. По зарубежным дан­ ным, эта величина достигает 100 кгс/см2 и более. Поэтому при раз­

резкого торможения открывается обратный клапан и уровень жид­ кости в колонне настолько снижается, что под влиянием наруж­ ного давления обсадная колонна сминается. Для предупреждения подобного смятия колонн А. А. Шамсиев рекомендует применять автоматические клапаны, которые поддерживали бы уровень жид­ кости в колонне на заданной высоте.

При правильно выбранных интервалах долива скважин можно избежать аварий этого вида. При спуске колонн с обратным кла­ паном необходимо учитывать изменение с течением времени удель­ ного веса бурового раствора, находящегося в скважине. Надо сокращать разрыв во времени между последней промывкой и вос­ становлением циркуляции при спуске колонны. Глубину промежу­

58

скважин на данном месторождении. Как было сказано выше, без­ аварийный спуск обсадных колонн во многом зависит от скорости спуска колонны. Нельзя при спуске колонны допускать рывков и резкой посадки. Желательная скорость равномерного спуска ко­ лонны не должна превышать 0,5 м/с.

вмуфте (перекос).

Врезультате перекоса осей деформируются витки резьбы труб, происходит их заедание, и трубы полностью не свинчиваются или свинчиваются под большим усилием, приводящим к сильному на­ греву места соединения труб. При спуске свинченных подобным образом труб происходит разрушение места соединения труб в ко­ лонне.

Неполное свинчивание резьбовых соединений обсадных труб

После О З Ц начато бурение роторным способом 114-мм бурильными трубами с установленными на них предохранительными резино­ выми кольцами. После углубления скважины на 36 м обнаружился разрыв обсадной колонны на глубине 53 м от устья скважины.

Верхняя часть обсадной колонны была поднята из скважины вместе с аварийной муфтой на конце шестой трубы. При осмотре резьбы аварийной муфты были обнаружены косые нарезы на ее поверхности, которые указывали на то, что муфта была навинчена через нитку, а нитки резьбы косо нарезаны (всего четырнадцать). Муфта оказалась неполностью завинченной, так как нормально, должно быть 20 ниток; на двух участках муфты резьба была по­ мята, высота профиля резьбы сбита на 50%, т. е. на заводе при свинчивании трубы с муфтой был допущен брак.

В других случаях отсоединение обсадных колонн по месту со­ единения труб между собой происходит вследствие выхода резьб из сопряжения. При этом муфта расширяется или делается оваль­ ной, а резьба деформируется. Образующая резьбы принимает форму изогнутой кривой, шаг резьбы увеличивается, а профиль, витков имеет наклон в сторону, противоположную выходу трубы из муфты.

Основной причиной разрушения трубных соединений этого вида является недокрепление соединения трубы с муфтой. Следует от­ метить, что трубы по ГОСТ 632—64 больше всего разрушаются изза плохого крепления трубы с муфтой и недокрепления соединения

59,