А:
Аварии при бурении скважин. Ликвидация аварий.
Авариями при бурении называют такие отклонения от нормального хода работ, которые приводят к преждевременному выходу из строя части или всего оборудования (инструмента) и непроизводительному простоюскважины, в результате нарушения технологического процесса бурения. Аварии могут быть с наземным оборудованием (с буровой вышкой, станком, двигателем, насосом, талевой системой) и внутри скважины. В результате аварии может частично или полностью выйти из строя оборудование и инструмент; иногда аварии приводят к потере скважины.
Осложнением при бурении называют такую ненормальную ситуацию в скважине, при которой дальнейшая ее проходка становится невозможной, либо бурение продолжается, но резко снижается его производительность.
Аварии и осложнения требуют для их ликвидации больших затрат времени и средств, поэтому буровой персонал должен знать причины возникновения и основные мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при бурении скважин.
Аварии, возникающие при бурении, можно разделить на четыре группы:
аварии с долотами (отвинчивание долота при спуске инструмента вследствие недостаточного его закрепления, слом долота в результате перегрузки и т. д.); аварии с бурильными трубами и замками (слом трубы по телу; срыв резьбы труб, замков и переводников и т. д.); аварии с забойными двигателями (отвинчивание; слом вала или корпуса и т. д.); аварии с обсадными колоннами (их смятие; разрушение резьбовых соединений; падение отдельных секций труб в скважину и т. д.).Для ликвидации аварий применяют специальные ловильные инструменты (рис. 26): шлипс, колокол, метчик, магнитный фрезер, паук и другие. Однако лучше всего предотвращать аварии, строго соблюдая правила эксплуатации оборудования, своевременно осуществляя его дефектоскопию, профилактику и замену.
Аэрированные буровые растворы и пены
Аэрированные буровые растворы широко применяются для борьбы с поглощениями и повышения показателей механического бурения, увеличения проходки на долото и скорости проходки. Опыт бурения показывает, что эти растворы улучшают технико-экономические показатели, повышают качество вскрытия продуктивных пластов. Аэрация достигается введением в буровой раствор воздуха. Практически можно аэрировать любой раствор, однако используют в основном аэрированную воду и аэрированные глинистые растворы. Степень аэрации, т. е. отношение объемного расхода воздуха в нормальных условиях к объемному расходу жидкости, и расход смеси подбирают из условия выноса шлама и предупреждения поглощения либо проявления. Применяются два способа аэрации буровых растворов: аэрация с помощью компрессоров высокого давления и химическая аэрация. Преимуществами бурения с промывкой аэрированными растворами являются: 1) возможность предотвращения и ликвидации различных по интенсивности поглощений буровых растворов вследствие низкой плотности и повышенной вязкости; 2) увеличение показателей работы долота благодаря низкому дифференциальному давлению на забой, применению ПАВ (возможно обеспечение нулевого или отрицательного дифференциального давления на забое); 3) повышение качества вскрытия продуктивных пластов с относительным давлением р<1 в результате уменьшения гидростатического давления и применения ПАВ; 4) повышение мощности на турбобуре при компрессорном способе аэрации
Для охлаждения долота, очистки забоя и выноса выбуренной породы из скважины применяют газообразные агенты: воздух, отработанные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС), природный газ, а также смеси отработанных газов ДВС с воздухом или природным газом. Возможно использование инертных газов, например, азота. При небольших водопритоках (0,15 дм3/с) возможно образование сальников, вызывающих затяжки и прихваты бурильной колонны. Поэтому вместе с газообразным агентом подается ПАВ, обычно в виде водного раствора, в количестве, достаточном для разжижения слипшегося шлама и выноса его на поверхность. При более интенсивных притоках сальники практически не образуются, а бурение с продувкой осложняется в связи с трудностями удаления воды, накапливающейся во время остановок циркуляции. С помощью ПАВ удается вспенить воду и удалить ее из скважины при притоках до 2 дм3/с. Если в разрезе есть неустойчивые породы, то в результате контакта с водой могут начаться обвалы. Для их предотвращения в поток газообразного агента вводят бентонитовый глинистый раствор, обработанный ПАВ. При более интенсивных водопритоках бурение с продувкой возможно лишь после изоляции проявляющего пласта. Целесообразность бурения с продувкой при этом должна быть обоснована экономическим расчетом. Газообразные агенты имеют следующие технологические особенности: очень низкую плотность; незначительные величины реологических показателей: низкие теплофизические константы — теплопроводность, теплоемкость.
В
Введение. Понятие скважины, классификация скважин
Скважина – это цилиндрическая горная выработка. Начало скважины устье, дно забой, вся выработка ствол.
Скважина характеризуется диаметром, глубинной и направлением.
Диаметр скважины определяется диаметром п. р.и., которым она бурилась, диаметр может быть от 16-20 мм до 1000-1500 мм.
Глубина скважины от нескольких метров до нескольких тыс. м.
По направлению скважины бывают горизонтальные, наклонные, вертикальные, восстающие вертикальные направленные вверх по вертикали из горных выработок, восстающие наклонные направленные вверх под острым углом вертикали.
Скважины классифицируются:
Разведочные Эксплуатационные ТехническиеГеолого-разведочные;
Картировочные бурят при проведении геологич. съёмки, целью обнажения коренных пород по которым ведется геологич. картирование. Поисковые с целью определения наличия или отсутствия в данном районе того или иного п. и. Разведочные бурят с целью оконтуривания и подсчета запасов п. и. Гидрогеологические – с целью изучения подземных под, условия залегания, хим. состава и определения возможного дебита. Дебит – это приток флюида (воды, нефти). Артезианские разновидность гидрогеологических, пробуренных на напорные воды. Инженерно – геологические бурят с целью вскрытия верхних горизонтов земной коры для составления геологического разреза, с целью испытания физ.-хим. св-в грунтов в скважине, и отбора образцов для исследования, все это для нужд строительства. Сейсмические для проведения взрывов при сейсморазведке. Параметрические для измерения геофиз. параметров и температуры в условиях естественного залегания. Структурные с целью изучения геологич. структур и элементов залегания, для контроля и уточнения данных геологич. и геофиз. съёмок. Опорные бурят в малоизученных районах для геологич. съёмок, поисков, регионального изучения глубинного строения.Эксплуатационные
Технические
Взрывные бурятся для размещения зарядов взрывчатого вещества, для производства взрыва, с целью отделения п. и.от массива. Распространен такой вид скважины как шпуры – скважины малого диаметра, д=30-60 мм, глубинной до 5м. Скважины для замораживания грунтов бурятся по кольцу вокруг ствола будущей шахты, для замораживания водоносных пород, с целью исключить затопление. Скважины для укрепления грунтов бурятся при строительстве, путем нагнетания в трещиноватые породы цементного раствора, жидкого стекла. Водопонизительные бурятся для сушения карьера, месторождения, путем понижения уровня подземных вод. Водоспускные для спуска воды из одного подземного горизонта в другой, для осушения горных выработок. Нагнетательные для организации нагнетания воды, воздуха, газа с целью оказать давление на нефтяную залежь. Внутрипластовые бурятся в горных выработках по пласту с целью дегазации и обеспыливания Вспомогательные для вентиляции выработок, для прокладки трубопровода, для тушения пожаров.Вращательный способ бурения скважин. Колонковое бурение
Колонковое бурение применятся при инженерно-геологических, гидрогеологических исследованиях. При структурно-картировочных изысканиях, при поиске нефтяных и газовых месторождений, а также различных инженерных целей.
Перед началом бурения разравнивается площадка, на которой собирается буровая вышка, на фундаменте вышки устанавливается буровой станок, промывочный насос и двигатели для привода станка и насоса.
Производится забуривание скважины после чего устья закрепляют направляющей трубой, этот этап работ задает направление скважине. При помощи лебёдки в скважину опускают буровой снаряд, который состоит из коронки, колонковой трубы, переходника с колонковой трубы на бурильную, и колоны бурильных труб.
Верхняя бурильная труба пропускается сквозь шпиндель бурового станка и зажимается в патронах, на нее накручивается виртлюк-сальник, соединяемый с нагнетательным шлангом и буровым насосом. С вращением и промывкой коронку ставят на забой.
В зависимости от физико-механических свойств пород, диаметра и типа коронки, шпинделю, а следовательно и буровому снаряду сообщают необходимую скорость вращения и необходимую нагрузку на коронку. Вращаясь, одновременно внедряясь резцами в породу коронка выбуривает кальцевой забой, формируя керн, керн заполняет колонковую трубу.
Для охлаждения коронки и очистки забоя скважину промывают, промывочную жидкость с помощью насосов из приёмного бака нагнетается к забою через нагнетательный шланг, вертлюк-сальник и бурильную колонну, из скважины жидкость направляется в желоба, далее в отстойные баки и далее в приёмный бак.
В крепких породах бурение производят алмазными коронками, в мягких и породах средней твердости твердосплавными. Если скважина уже пересекает изученные породы, то на участках, где п. и.не может залегать целесообразно перейти на безкерновое бурение.
По мере заполнения колонковой трубы, буровой снаряд поднимают, разбирают на свечи, извлекают керн, далее удлиняют колонну на величину следующего рейса, собирается бурильная колонна и опускается в забой.
И
Изучение конструкций аварийных инструментов
Аварии происходят главным образом из-за несоблюдения утвержденного режима бурения, неисправности бурового инструмента и оборудования, недостаточной квалификации или халатности членов буровой бригады.
Основными видами аварий являются прихваты, поломка в скважине долот и турбобуров, поломка и отвинчивание бурильных труб и падение бурильного инструмента и других предметов в скважину.
Прихваты бурильных и обсадных колонн происходят по следующим причинам:
перепад давлений в скважине в проницаемых пластах и непосредствен-ный контакт некоторой части бурильных и обсадных колонн со стенками скважины в течение определенного времени;
резкое изменение гидравлического давления в скважине вследствие выброса, водопроявления или поглощения бурового раствора;
нарушение целостности ствола скважины;
образование сальников на долоте в процессе бурения, спуска и подъема;
заклинивание бурильной и обсадной колонн в желобах, бурильного инструмента из-за попадания в скважину посторонних предметов, нового долота в суженой части ствола;
оседание частиц выбуренной породы или твердой фазы глинистого раствора при прекращении циркуляции бурового раствора;
неполная циркуляция бурового раствора через долото за счет пропусков в соединениях бурильной колонны;
преждевременное схватывание цементного раствора в кольцевом пространстве при установке цементных мостов;
отключение электроэнергии или выход из строя подъемных двигателей буровой установую.
Поломка долот вызывается спуском дефектных долот без надлежащей проверки, чрезмерными нагрузками на долото и передержкой долот на забое. Заклинивание шарошек возникает вследствие прихвата их на осях или происходит поломка подшипников шарошек колонковых и трехшарошечных долот.
Поломки турбобура происходят вследствие разъединения буровым раствором, развинчивания и вырывания верхней резьбы корпуса из нижней резьбы переводника и отвинчивания ниппеля с оставлением в скважине турбины.
Падение бурильной колонны в скважину происходит вследствие толчков и ударов бурильной колонны о выступы на стенках скважины, открытия элеватора при случайных задержках бурильной колонны во время спуска, резкой посадки нагруженного элеватора на ротор при неисправности тормоза лебедки и при обрыве талевого каната и падении талевого блока на ротор.
Прихватоопределитель (рис.1) состоит из электромагнита, помещенного в герметичный корпус из немагнитного материала. Электромагнит изолируется от внешней среды головкой и днищем, которые одновременно являются соответственно верхним и нижним полюсами электромагнита. В головке размещаются ввод и узел закрепления каротажного кабеля.
Метчики предназначены для ловли оставшейся в скважине колонны бурильных труб, если обрыв произошел в утолщенной части трубы, в замке или муфте. Правые метчики применяют для извлечения колонны целиком, а левые (на левых бурильных трубах) — по частям.
Ловильный метчик имеет форму усеченного конуса для врезания в детали замка бурильных труб (рис. 2). На верхнем конце метчика нарезана резьба замка бурильных труб, а в нижнем конце — специальная ловильная резьба (правая или левая).
Колокола служат для ловли бурильных или обсадных труб, когда слом произошел в теле трубы, а также при срыве резьбовых соединений трубы, за исключением случаев, когда срыв резьбы произошел со стороны ниппеля замка
Ловитель (шлипс) с промывкой применяют для извлечения оставшихся в скважине бурильных и обсадных труб за замок, муфту или сломанный конец трубы в случаях небольшой массы оставшейся в скважине бурильной колонны, когда вследствие ее проворачивания трудно зацепить метчик или колокол
Овершот служит для извлечения бурильной колонны с захватом под замок. Его применяют в основном там, где ловитель нелъзя применить, а колоколом и метчиком не удается соединиться, где длина колонны не превышает 400 м и колонна не прихвачена.
Овершот представляет собой корпус на толстостенной, обычно башмачной трубе, внутри которого приклепаны четыре стальные пружины. Верхние концы пружин отогнуты согласно размеру бурильных труб, для ловли которых предназначен овершот.
Наружную труборезку применяют в тех случаях, когда освободить бурильную колонну при помощи ванн или торпедированием не удается и оставшиеся в скважине трубы не искривлены (рис.5).
Наружная труборезка состоит из сталъного корпуса 5 с тремя вертикальными окнами в его нижней части. В этих окнах на пальцах 11 крепятся резцы 10. Выше резцов в корпус труборезки вставлено кольцо 9. Своей нижней частью оно не дает резцам выйти через окно наружу, причем в этом положении колъцо удерживается четырьмя медными штифтами 7. На кольце, как на упоре, крепится мощная спиральная пружина 8, а под ней еще два кольца 6 и 7. Выше расположены кольцо овершота 3 с плашками и кольцо 4, которое не дает возможности овершотному кольцу передвигаться вверх. В верхней части корпуса труборезки ввинчен переводник 2 под обсадные трубы, в нижней части — воронка с козырьком 12 для облегчения ввода в корпус обрезаемых бурильных труб.
Удочку («ерш») используют для извлечения оставленного в скважине стального каната и каротажного кабеля. Удочку изготавливают наваркой крючков на стержень или метчик в шахматном порядке или же из обсадной трубы, на теле которой делаются вырезы, загибающиеся внутрь. Запрещается спуск в скважину удочки («ерша») без специального хомута, ограничивающего пропуск этого инструмента в зону нахождения оставленного каната или кабеля.
Отводные крючки предназначены для центрирования оставшегося в скважине конца бурильных труб (рис.6). Диаметр (внешний) зева крючка обычно на 52... 50 мм меньше диаметра скважины. На внутренней поверхности зева крючка перед спуском в скважину делают насечки, по сработанности которых судят (после подъема) о том, как работал крючок, касался он колонны или нет. Применять отводной крючок разрешается только при свободном дохождении его до «головы» слома.
Фрезы используют для частичного или полного удаления металлических выступающих частей или деталей (рис.7). Фрезерование состоит в разрушении металического объекта и превращении его в стружку. Внешняя форма фрезы зависит от ее назначения:
фронтального действия: плоская, коническая и цилиндрическая;
внешнего воздействия: в форме усеченного конуса, коническая, цилиндрическая внешнего воздействия и цилиндрическо-коническая;
внутреннего воздействия: цилиндрическо-коническая и комбинированного действия.
