Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине "Осложнения и аварии" (стр. 4 )

Практика работ показала, что применение наполнителя зернистой (гранулярной) формы дает эффект прекращения поглощения в случае, если ширина канала не превышает удвоенного диаметра зерна (гранулы). Диаметр круглых каналов не должен превышать 3-х диаметров зерен (гранул).

Рис.3. Средний эквивалентный размер каналов dэ, мм.

Таблица 7.

Наполнители	Фракционный состав, мм, (%)	Концентрация, %	Размер закупориваемых трещин
Волокнистые Кордное волокно Пакля строительная	0,5-1,0(14) 1,0-1,5(16) 1,5-3(8) 3-5(18) 5-7(14) 7-10(24) 10-6 волокна до 50 мм	до 6 2	5-6 8-10
Отходы текстильной промышленности Асбест волокнистый Сено		2-3	10-15
0,5-6 волокна до 10мм волокна до 18 мм	2 3,4 2,85	2-2,5 1,3 2.7
Пенька
Пластинчатые (чешуйчатые) Целлофан (толщина 0,025-0,03 мм) Слюда-чешуйка (толщина 0,03-0,3 мм)	1,5-3(21) 3-5 (43) 5-7(18) 7-10(4) 0,5-1 (35) 1-1.5(21) 1,6-3(7) 3-5(27)	0,5 2,5-3	4 2-2,5

Продолжение табл.7

Зернистые (гранулированные) Резиновая крошка Речной песок Опилки древесные Коже - горох Керамика НДР

5-7(8) 7-10 (2) 0,6-1 (1) 1-1,6 (27) 1,5-8 (26) 3-5 (45) 5-7 (1) 0,1-1 волокна 2-2,5 до 8 мм 0,5-1 (1) 1-1,5 (5) 2.5-3 (7) 3-5 (26) 5-7 (21) 7-10 (36) 10-5 0,5-2,5 3-10

2,5 20-50 10 2,85 0,5 1-1,5 2 до 30 3-5

3 1,5-2 2 2,7 2 4 3 до 20-26 до 5

В практике для выбора размеров частиц наполнителя используют материалы таблицы 8 (5), а так же методику, разработанную в институте БашНИПИнефть [14] и представленную в виде графика рис.3.

Рассмотрим пример практического использования графика. Допустим, в результате изучения фракционного состава бурового шлама при поглощении или при обработке индикаторных диаграмм установлено, что средний размер каналов поглощающего пласта равен 6,5×10-3 м (точка Е).

Из точки Е проводим вертикальную линию до пересечения с наклонными линиями в точках А, В, С, а на оси ординат находим соответствующие им значения среднего размера наполнителя dн = 3,3 мм, максимальное значение диаметра частиц наполнителя dн.mах = 4,5 мм и минимальное значение размера
dн min = 2,5 мм. Концентрация данной фракции наполнителя Ск определяется
(Е®Д®М) в 3,4% (точка М). При этом на графике видно, что частицы этого размера наполнителя (2,5-4,5 мм) перекрывают поглощающие каналы размером от 4,7 до 9мм (отрезок ав). В случае если поглощающий пласт имеет каналы меньшего размера, то в состав наполнителя включают фракцию с частицами меньшего размера. Таким же образом определяется число фракций (n) и суммарное содержание фракций наполнителя SСк.

Наполнители при борьбе с поглощениями используют как добавки к буровым и тампонажным растворам, или в виде намыва в зону поглощения в ходе особой операции.

При добавках наполнителей к буровым растворам в процессе проходки можно не получить требуемого эффекта. В этом случае переходят на добавки наполнителя более крупной формации, вводя наполнитель во время рейса.

Суммарная концентрация наполнителей может повлиять на изменение способа бурения. В случае если концентрация наполнителя при турбинном способе бурения не дает желаемого эффекта, то переходят на роторный способ проходки с увеличением концентрации наполнителя в растворе, последнее производится вводом добавок в раствор во время рейса.

При турбинном способе бурения рекомендуется применять добавки в буровой раствор не более 0,5% по весу от объема раствора, а при роторном не более 5%. Оптимальные добавки наполнителей в буровые растворы приведены в таблице 8 [5].

Таблица 8.

Наполнитель, мм	Количество, % вес
турбинное	роторное
Целлофан (до 7-12) Кожа-«горох» (до 8-10) Кордное волокно Слюда-чешуйка (до 7-10) Керамзит (до 5) Резиновая крошка Опилки древесные	0,1-1,0 0,1-0,5 0,1-0,2 0,1-2,0	1,0-3,0 0,5-7,0 0,2-5,0 2,6-7,0 0,5-5,0 0,5-5,0 0,5.5,0

Контрольное задание. Выбрать наполнители для ликвидации поглощения во время бурения. Размеры поглощающих каналов определяется по результатам выполнения работы 3.1. Выбор произвести по таблице 8 и графику 3, сравнив результаты. В зависимости от полученной концентрации наполнителя в буровом растворе принять решение о дальнейшем способе проходки поглощающего пласта.

4. Аварии с бурильной колонной

4.1. Определение глубины обрыва бурильной колонны по гидравлическому индикатору веса (ГИВ).

Оперативное определение глубины поломки бурильных труб с помощью показаний по ГИВ производится по формуле

(1)

где: l, Q - длина и вес оборванной части бурильной колонны, м;

q - масса одного метра бурильных труб, кг;

rм, rб. р - плотность металла труб и бурового раствора, кг/м3;

Плотность стали равна 7850 кг/м3,

Алюминиевого сплава Д16-Т - 2780 кг/м3.

Для определения веса оборванной части бурильной колонны Q фиксируют вес колонны по ГИВ во время бурения и после обрыва определяются соответствующие им усилия на одном конце талевого каната (табл.9), рассчитывается цена 1-го деления ГИВ n и определяется уменьшение веса бурильной колонны Q при числе рабочих струн m.

(2)

где: b - уменьшение веса бурильной колонны в делениях ГИВ.

Таблица 9.

Паспортные данные трансформатора давления

Показатели прибора	Усилие на один конец талевого каната, кН
10	5,0
15	15,4
30	26,3
40	39,0

Продолжение табл.9

50	50,5
60	65,4
70	81,7
80	99,1
90	117,4
100	136,8

Пример. Определить глубину обрыва бурильной колонны труб. Условия бурения: глубина скважины 2800 м; диаметр бурильных труб с толщиной стенки 11 мм - 140 мм. В момент бурения вес бурильной колонны по ГИВ составлял 80 делений; при поломке показания ГИВ составили 72 деления; плотность бурового раствора 1300кг/м3. Оснастка талевой системы 4´5.

Решение. При обрыве колонны ее вес уменьшился на 80-72 = 8 делений. Согласно паспортным данным 80-ти делениям ГИВ соответствует усилие натяжения каната 99,1 кН, а 70 делениям - 81,7кН. Таким образом, цена одного деления индикатора веса в этом интервале равна

Уменьшение веса бурильной колонны Q, соответствующее 8-и делениям, при числе рабочих струн 8 (при оснастке 4´5) равно: .

Рассчитаем, какой длине бурильной колонны соответствует вес 111,36 кН.

где: q = 39,5 кг - масса 1 метра 140 мм бурильных труб;

Рб. р, Рм, - соответственно плотность бурового раствора и стали бурильных труб. И так, обрыв бурильных труб произошел на глубине 2800 - 338=2462 м.

Контрольное задание. Определить глубину поломки бурильной колонны. Условия, при которых произошла авария, приведены в таблице 10.

Таблица 10

Условия обрыва	Единица измерения	Номер варианта, последняя цифра студенческого билета
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Глубина скважины	м	4000	2750	3200	2600	2500	3000	2800	3500	2700	3100
Плотность бурового раствора	кг/ м3	1300	1250	1420	1150	1100	1510	1150	1350	1200	1540
Бурильная колонна	м
ПК 114´9 (23,3 кг)	м	-	-	-	400	800	-	-	800	-	400
ТБНК 114´10 (25,7 кг)	м	-	350	-	-	-	400	400	-	400	-
ПК 127´9 (26.2 кг)	м	800	-	400	-	-	-	-	-	-	-
ТБНК 140´10 (34,2)	м	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
ЛБТ 114х10 (11,2кг)	м	3200	2400	2800	-	-	2600	-	-	-	-
ЛБТ 129´11 (14,0кг)	м	-	-	-	2200	-	-	2400	2700	2300	2700
ЛБТ147´11 (22,5кг)	м	-	-	-	-	1700	-	-	-	-	-
Оснастка талевой системы		5´6	4´5	4´5	4´5	4´5	4´5	4´5	5´6	4´5	4´5
Вес бурильной колонны при бурении по показаниям индикатора веса	Деления ГИВ	65	45	52	43	41	40	42	51	44	40
Вес бурильной колонны после обрыва по показаниям индикатора веса	Деления ГИВ	40	36	41	37	30	32	20	38	35	31

4.2. Изучение ловильного и вспомогательного инструмента для ликвидации аварии и технологии их использования.

На буровой необходимо иметь комплект ловильного инструмента, включающий определенный минимум ловильных средств для ведения первоочередных работ по ликвидации наиболее распространенных видов аварий. Перечень ловильных и вспомогательных инструментов определяется главным инженером УБР, НГРЭ. Рекомендуется [11] следующий набор инструментов: