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

с ростом глубин скважин, сложностью их проходки, а также отсут­ ствием эффективных средств для закрепления стенок скважин в процессе бурения.

Отсутствие надежных и эффективных устройств, перекрываю­ щих устье скважины как при спуско-подъемных операциях, так и при отсутствии в скважине бурильных труб, является основной при­ чиной относительно большого и почти неснижающегося числа аварий, вызванных падением посторонних предметов в скважину.

§ 4. ФАКТОРЫ,

ВЛИЯЮЩИЕ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ АВАРИЙ

При проектировании буровых работ на новых площадях и вы­ боре способов проходки, вида бурового раствора, конструкции бурильных труб, размеров долот и другого оборудования и инстру­ ментов необходимо предусматривать создание безаварийных усло­ вий работы и эффективного использования достижений науки и практики.

8

Подробный анализ факторов, влияющих на возникновение аварий, приведен в работе [55]. Ниже кратко изложена их сущ­ ность.

Способ бурения. Освоение роторного способа бурения сопро­ вождалось значительным увеличением числа аварий, что на про­ тяжении ряда лет сдерживало темпы буровых работ. При исполь­ зовании многоступенчатых турбобуров существенно облегчались условия работы бурильных колонн и снизилось число аварий с трубами без существенного изменения их конструкции и каче­ ства. Особенно существенно уменьшилось число аварий при буре­ нии крепких и твердых пород, где по отдельным предприятиям число аварий с трубами снизилось более чем в 10 раз.

При бурении в мягких и средней твердости породах с переходом на турбинное бурение число аварий также снизилось, но несколько меньше. Даже при отсутствии навыков бурения турбобурами, ава­ рийность уменьшилась не менее чем в 2—3 раза. Дальнейшее со­ вершенствование турбинного бурения позволило еще больше сни­

трубного хозяйства. Как и следовало ожидать, этот переход привел к увеличению аварий с трубами. Только существенное изменение организации трубного хозяйства, обеспечение баз соответствующим оборудованием и инструментом для монтажа труб, проведения профилактических мероприятий и ремонта всех элементов буриль­

Вслед за турбинным бурением в нашей стране стали применять электробуры. Электробуры повышают энергетический коэффициент передачи мощности долоту и открывают новые возможности повы­ шения производительности труда в бурении. Потенциальные воз­ можности, заложенные в этом способе, позволяют снизить аварий­ ность. Однако для бурения скважин электробурами без всяких изменений были приспособлены существующие в роторном и тур­ бинном бурении организация буровых работ, технология и техника бурения. Кроме того, в некоторых предприятиях электробуры внед­ ряли при несовершенной их конструкции и при плохой оснащен­ ности ремонтных баз. Поэтому при бурении электробурами стали возникать те же виды аварий, что и при роторном и турбинном способах.

С применением электробуров предусматривалось внедрить автоматические регуляторы подачи долота, что должно было спо­ собствовать ликвидации аварий с долотами вообще или значительно уменьшить их. Но регуляторы подачи изготовляют в очень ограни­ ченном количестве. Кроме того, большинство лебедок существую­ щих типов не имеет узлов для их подключения. При бурении электробурами системы автоматического контроля и записи энерге­ тических параметров режима бурения применяют в единичных

9

случаях. Все это не привело к резкому сокращению числа аварий с долотами.

При бурении электробурами допускаются прихваты бурильных колонн главным образом вследствие небольшой скорости выходя­ щего потока бурового раствора. Встречаются случаи падения бу­ рильных колонн, вызванные неправильным подключением фаз элементов токоподвода, что приводит к обратному (левому) вра­ щению электробура и отвинчиванию бурильной колонны в одном из соединений. Такие аварии возникают в начальный период буре­ ния или при поднятой над забоем бурильной колонне.

Конструкция и качество выполнения узлов электробуров и дру­ гих механизмов, а также состояние техники для электробурения на данном этапе не обеспечивают полного раскрытия потенциаль­ ных возможностей, заложенных в этом способе, и главным образом возможностей снижения числа аварий.

новению прихватов колонн бурильных труб, т. е. самого распро­ страненного вида аварий. Издавна делали попытки применять растворы, в которых отсутствовали бы глинистые частицы или их было бы незначительное количество.

Применение воды в качестве бурового раствора привело к рез­ кому снижению прихватов колонн бурильных труб в скважинах глубиной до 2000—2500 м во многих буровых предприятиях.

Благоприятные геологические условия многих нефтегазоносных провинций, более совершенные конструкции буровых насосов, тур­ бобуров и другого оборудования и инструмента, уменьшение гидравлических сопротивлений в циркуляционной системе при бу­ рении турбобурами и ряд других технологических и технических факторов способствовали массовому применению бурения с очист­ кой забоя водой. Число прихватов и время на их ликвидацию сокращаются за счет уменьшения аварий, вызванных прилипанием колонны бурильных труб.

Однако применение воды сдерживалось из-за большого числа прихватов, вызванных обвалами и сыпями, так как воздействие воды на вскрываемые породы приводило к быстрому нарушению устойчивости пород, слагающих разрез скважин.

Для прохождения "осложняющих интервалов в воду стали вво­ дить различные добавки, которые придавали ей специальные свойства, что еще больше расширило область применения бу­

Переход на нефтеэмульсионные растворы в соответствующих условиях, помимо значительного улучшения условий проходки скважин, привел почти к исключению прихватов колонн бурильных труб из-за образования сальников и обвалов.

10

Дальнейшим значительным и высокоэффективным средством снижения числа аварий, и особенно прихватов, является примене­ ние аэрированных растворов и бурение с продувкой забоя воз­ духом. Бурение последним способом, кроме больших экономиче­ ских выгод, сведет аварии к единичным случаям и исключит почти полностью прихваты бурильных колонн — самый распространен­ ный и трудный для ликвидации вид аварий.

Виды бурильных труб. Как известно, при бурении нефтяных и газовых скважин применяют в основном бурильные трубы двух видов: друбы с высаженными внутрь концами и трубы с приварен­ ными соединительными концами. Эффективными средствами сни­ жения числа аварий с колоннами бурильных труб с высаженными внутрь концами являются:

1) применение УБТ с разгрузочными зарезьбовыми канавками и сбалансированных УБТ, а также упрочнение резьбы УБТ обкат­ кой роликами на установках конструкции ВНИИБТ;

2)установка над УБТ наддолотных комплектов труб из буриль­ ных труб стали группы прочности Д, имеющих толщину стенок 10—11 мм;

3)приварка бурильных замков (после их закрепления на тру­

бах методом горячего крепления) к предварительно посаженным в горячем состоянии на проточенные концы труб кольцам по ме­ тоду, предложенному в Грознефти;

4)проверка дефектоскопами всех труб, поступающих с заводов

инаходящихся в эксплуатации, через определенные сроки их ра­ боты; проверке подвергается резьба и тело трубы на 1,2 м.

Применение труб с приваренными соединительными концами ликвидировало узлы с мелкой резьбой, а термическая обработка сварного шва позволила повысить его ударную вязкость. В резуль­ тате резко сократилась аварийность с колоннами бурильных труб. Однако широкому распространению труб с приваренными соеди­ нительными концами препятствует производство труб из стали групп прочности Л и М.

Поэтому для бурения глубоких скважин разработаны и приме­ няют бурильные трубы типа ТБВК и ТВНК с высаженными соот­ ветственно внутрь и наружу концами и коническими стабилизи­ рующими поясками. В резьбовом соединении этих труб уменьшены знакопеременные напряжения в опасном сечении. Прочность и гер­ метичность соединения обеспечивают внутренние упорые торцы, конический стабилизирующий поясок, трапецеидальная резьба и гладкий участок трубы непосредственно за замком.

Большим резервом в снижении аварий с бурильными трубами является расширение объема работ легкосплавными бурильными трубами. Опыт объединения Куйбышевнефть показал, что при при­ менении труб этого вида аварии значительно сокращаются при правильной организации трубного хозяйства.

Твердость разбуриваемых пород. В процессе бурения в разрезах скважин очень мало участков, сложенных однородными породами.

11