книги / Предупреждение и ликвидация аварий в бурении

предыдущего долота в твердых и средней твердости породах не­ обходимо прорабатывать. Особенно опасно спускать без прора­ ботки четырехшарошечное долото в интервал работы предыдущего трехшарошечного долота, а также спускать пикообразное долото после работы трехшарошечного.

Для предупреждения заклинивания долота в призабойной зоне отработанное предыдущее долото осматривают, замеряют диаметр и по износу определяют условия работы спускаемого долота

бинном бурении 2—3 мин работают с нагрузкой 2—3 тс, а затем нагрузку плавно доводят до необходимой. Нагружать долото сле­ дует плавно. При роторном бурении долото обкатывают 10 мин.

На окончание работы долота указывает резкое снижение ско­ рости проходки и торможение турбобура. У нормально изношен­ ного шарошечного долота, например № И, зубья сработаны на 80%, и люфт опор составляет не более 2 мм, а уменьшение диа­ метра — не более чем на 5—7 мм.

Как известно, около 60% аварий с долотами происходит вслед­ ствие работы ими при заклиненных опорах. Этого вида аварий можно полностью избежать, применяя моментомеры для опреде­ ления момента заклинивания шарошек долота. Опыт широкого применения их на предприятиях объединений Куйбышевнефть и Ставропольнефтегаз дает основание утверждать, что это самый эф­ фективный способ предупреждения аварий с долотами [32, 54].

Моментомер можно применять при роторном и турбинном бу­ рении. В последнем случае бурение ведется с медленным враще­ нием бурильной колонны. Учитывая, что применение роторного моментомера является в настоящее время самым эффективным средством предупреждения поломок шарошек долот, мы более под­ робно приводим описание приемов работы с ним.

101

Моментомер с гидравлическим датчиком, показанный на рис. 13, предназначен для определения и регистрации крутящего момента, передаваемого ротором на бурильную колонну. С его помощью фиксируются изменения момента вращения, что в свою очередь дает возможность определить момент заклинивания долота, а сле­ довательно, и момент необходимого начала подъема долота. Мо­ ментомер состоит из плиты 1, прикрепляемой к раме 2, на которой

Принцип работы роторного моментомера состоит в следующем. При вращении ротора усилие натяжения нижней ветви цепи ротора передается на звездочку моментомера 5, которое через траверсу4 передается на гидравлический трансформатор. Здесь усилие пре­ образуется в давление и воспринимается показывающим и пишу­ щим приборами индикатора веса. С их помощью осуществляется регистрация крутящего момента.

Монтаж роторного моментомера на буровой осуществляется следующим образом. С гидравлического трансформатора, входя­

Х1,5). Снимают цепь ротора и вскрывают пол под местом ее раз­ мещения. Моментомер устанавливают крепежной плитой на балку вышечного основания звездочкой в сторону лебедки, чтобы звез­ дочка находилась посередине расстояния между центрами цепных колес лебедки и ротора. Регулировочными шайбами, прокладывае­ мыми на штифты рамы, предупреждаются поперечные и продоль­ ные перемещения корпуса трансформатора. Рядом с индикатором веса устанавливают показывающий и пишущий приборы роторного моментомера и обвязывают трубками. Трубка, идущая к гидро­ трансформатору, проходит под полом буровой. Гидротрансформа­ тор заполняют жидкостью и закрепляют на раме, после чего на­ девают роторную цепь и регулируют высоту установки звездочки. Прогиб цепи ротора внутрь должен быть равен 5—12°.

Нулевое движение индикатора веса устанавливается на 20-м делении. Момент заклинивания шарошек определяют по резкому изменению величины крутящего момента. Продолжительность этого изменения должна составлять 3—5 мин. Меньшая продол­ жительность может быть вызвана изменением крепости пород или неравномерной .подачей нагрузки. Бурение при повышенном кру­ тящем моменте может привести к поломке долота.

Целесообразно вместо пишущего прибора индикатора веса в комплекте роторного моментомера иметь пишущий прибор с лен­ топротяжным механизмом.

При бурении ротором с постоянными параметрами режима в случае заклинивания шарошек пишущий прибор показывает рез­ кое и неравномерное увеличение крутящего момента ротора, как показано на рис. 14. При турбинном бурении увеличение крутя­ щего момента меньше, но оно также четко фиксируется пишущим

102

прибором. При турбинном бурении колонна вращается от аварий­ ного привода со скоростью 4—б об/мин. Как известно, реактивный крутящий момент, передаваемый колонне бурильных труб от тур­ бобура, равен по величине крутящему моменту на долоте, поэтому при повороте бурильной колонны возникший реактивный момент преодолевается, и величина его фиксируется роторным моменто­

мером.

Эффективными средствами предупреждения аварий с шаро­ шечными долотами оказалась проверка вертикального смещения

Рис. 14. Запись показателя моментомера при турбин­ ном бурении:

шарошек долот с помощью прибора, разработанного в Невиномысской РИДС [76].

При обнаружении повторяющихся случаев высыпания шариков и роликов опор долот забой очищают с помощью магниевого фре­ зера, спускаемого со шламометаллоуловителем.

При подходе к башмаку обсадной колонны бурильную колонну следует поднимать замедленно. Отвинчивать долото надо при за­ крытом устье скважины, после подъема бурильной колонны. Не­ обходимо выявить степень сработки долота для выбора условий спуска и работы нового долота.

103

Алмазные долота

Алмазные долота требуют более тщательной подготовки ствола скважины, дополнительных работ при подготовке к спуску долота и повышенного контроля за спуском и работой долота. Работы должны быть проведены в соответствии с инструкцией ВНИИБТ с поправками на условия района. При эксплуатации алмазного до­ лота надо особое внимание обратить на проведение следующих работ:

— тщательный контроль за состоянием бурильной колонны с целью выявления мест утечек бурового раствора;

—■содержание в чистоте и порядке площадки внутри фонаря вышки, чтобы исключить падение посторонних предметов в сква­ жину;

— установку обтирателей на бурильную колонну для преду­ преждения попадания посторонних предметов в скважину;

— подготовку всего наземного оборудования для длительной

ибезаварийной работы;

—очистку забоя от всех видов металлических частиц и пред­ метов до спуска долота и профилактические спуски металлоуло-

вителей в процессе бурения. Над алмазным долотом следует уста­ навливать шламометаллоуловители;

— контроль за параметрами бурового раствора согласно гео­ лого-техническому наряду и обеспечение поддержания их в про­ цессе работ в скважине, так как изменение вязкости и количества шлама ведет к быстрому образованию сальников; для предупреж­ дения образования сальников в буровой раствор следует добав­ лять нефть, графит и поверхностно-активные вещества; образовав­ шиеся сальники ликвидируются при расхаживании инструмента с интенсивной промывкой;

— спускать алмазные долота необходимо замедленно, особенно в зонах сужения ствола скважины, в местах возможных посадок и затяжек, а также в зоне каверн, где могут быть задержки спус­ каемой колонны;

— отрывать долота от забоя следует медленно и при усилен­ ной промывке: после подъема колонны на длину ведущей трубы приступить к проведению дальнейших намеченных работ;

— при вынужденных остановках для ремонта оборудования в процессе бурения скважины бурильную колонну необходимо под­ нимать в башмак обсадной колонны независимо от продолжитель­ ности ремонта;

—планировать профилактические подъемы бурильной колонны через определенный период работы алмазного долота, исходя из условий бурения в данном районе;

—установить чехол-отражатель на валу турбобура;

— с алмазным долотом целесообразно применять турбобуры с непроточной пятой или с шаровыми опорами.

104

§ 5. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ АВАРИЙ ПРИ КРЕПЛЕНИИ СКВАЖИН ОБСАДНЫМИ КОЛОННАМИ

Крепление скважины — один из ответственных моментов, поэтому все работы проводят по заранее составленному и утвер­ жденному плану в соответствии с действующей «Инструкцией по спуску и цементированию обсадных колонн» (ВНИИБТ, 1968) и с учетом специфических условий работы на данной площади.

При подготовке плана спуска обсадной колонны и разработке мероприятий по безаварийному креплению скважины особое внима­ ние обращается на следующее.

Перед началом спуска обсадной колонны необходимо проверить состояние фундаментов под вышку и оборудование; все спуско­ подъемное, буровое и противовыбросовое оборудование; соответ­ ствие плашек превентора размеру спускаемых труб; КИП, задвижки; центровку вышки и т. д. Обнаруженные неисправности устраняются до спуска колонны.

Для предупреждения аварий во время проработки ствола надо исключить остановки бурильной колонны на длительное время и по достижении забоя промыть скважину не менее чем в течение 1,5—2 циклов до полного выравнивания параметров бурового раствора.

Трубы, предназначенные для спуска в скважину, подвергают полной контрольной проверке: выявляют закаты, плены, раковины, риски, трещины. Трубы с такими дефектами удаляют. Проверяют кривизну труб. Трубы, у которых кривизна концевых участков более 1,3 мм на 1 м и у которых в средней части стрела прогиба более 1/2000 ее длины, в скважину не спускают. Резьба труб и муфт не должна иметь заусениц, рванин и других дефектов, нарушающих ее непрерывность, прочность и плотность соединения.

Торец закрепленной муфты должен совпадать с последней риской резьбы с допуском ± 1 нитка.

Трубы подвергают гидравлическому испытанию водой с выдерж­ кой в течение 30 с на давление, соответствующее 0,8 предела текучести для труб диаметром до 219 мм и 0,6 предела текучести для труб диаметром свыше 219 мм.

При транспортировании обсадные трубы должны иметь опоры не более чем через 8—9 м при их длине 10—12 м. Нагружать и разгружать трубы следует с помощью кранов или накатов.

Детали низа обсадной колонны перед спуском в скважину тщательно проверяют для предупреждения оставления цементного раствора в колонне. Необходимо замерить пространство между муфтой и тарелкой обратного клапана, которое должно быть не менее 8—10 мм. Следует особенно тщательно проверить размеры обратного клапана, которые должны быть в пределах, указанных

105

бкорпусе клапана должно быть не менее 40 см2 для 146-мм труб

и50 см2 для 168-мм труб.

Перед укладкой трубы на мостки каждую муфту необходимо обстукивать кувалдой весом 1—2 кгс с целью выявления муфт с неправильной термообработкой, у которых от постукивания вследствие высоких закалочных напряжений образуются продоль­ ные трещины и излом. Особенно необходима такая проверка во время спуска обсадных колонн зимой при температуре воздуха ниже —30° С.

Для центрирования верхнего конца трубы целесообразно при­ менять комплекс соответствующих приспособлений (пневматиче­ ский центратор и т. д.).

Перед спуском колонны проверяют горизонтальность ротора и состояние опорных поверхностей элеватора с целью исключения односторонней нагрузки на муфту и возникновения вырыва трубы из муфты. Спускать колонну необходимо с помощью клиньев, встроенных в ротор, или слайдера.

При спуске колонны в газовую скважину следует использовать смазку УС-1 для соединений муфты с трубой. В особых случаях обсадные колонны надо спускать с применением моментомеров, контролирующих крутящий момент при свинчивании труб.

По данным АзНИПИнефть, крутящий момент для крепления

Муфтовые соединения нижних труб после закрепления машин­ ными ключами обваривают с соблюдением действующих правил. Обваривание муфт с целью усиления резьбового соединения запрещается.

Целесообразно устанавливать автоматические обратные клапаны для заполнения обсадных труб, в противном случае последние необходимо доливать после спуска каждых 5—10 труб с помощью специального устройства для долива.

106

Нельзя допускать быстрый спуск колонны и резкую ее оста­ новку. Скорость спуска надо уменьшать и в интервалах, склонных к гидроразрыву. Запрещается спускать обсадные колонны при посадке, когда нагрузка на колонну превышает 15% веса спускае­ мых труб в вертикальных скважинах и более 30% — в наклонных скважинах. Спуск колонны надо приостановить и промыть скважину до устранения посадки. Расхаживание колонны без заполнения ее буровым раствором не допускается.

Обсадные колонны, спускаемые секциями, и хвостовики целесо­ образно закреплять в подвешенном состоянии. Специальные пере­ водники, соединяющие бурильные и обсадные трубы, должны допускать циркуляцию бурового раствора выше соединения вплоть до окончательного затвердения цементного раствора.

Чтобы предупредить оставление большого количества цемент­ ного раствора в обсадной колонне и повысить качество ее цемен­ тирования, необходимо обращать особое внимание на проведение следующих мероприятий:

а) не допускать несоответствия качества цементного раствора температурным условиям и давлению на забое скважины; для этого испытание качества цементного раствора, особенно замер начала и конца схватывания, следует проводить в условиях, близких к забойным; помимо автоклавов, для этих целей можно использовать ликвидированные безрезультатные скважины;

б) цементировать обсадную колонну надо только с предвари­ тельно опрессованными цементировочной головкой и линией обвязки агрегатов;

в) для предупреждения посадок обсадных колонн в шлам перед окончанием их спуска последние две-три трубы рекомендуется спускать с промывкой, особенно если бурение скважины велось с использованием воды, известковых и других растворов;

г) конструкция цементировочных головок должна быть такой, при которой исключается разрыв во времени между окончанием закачки цементного раствора и началом закачки продавочной жидкости; для этого в цементировочную головку должна быть заранее введена продавочная самоуплотняющаяся пробка и уста­ новлены трехходовые краны, которые позволяли бы промывать нагнетательные линии без отсоединения их от заливочной головки, а также иметь отвод для продавливания пробки; при цементирова­ нии нижних секций и хвостовиков рекомендуется применять двух­ секционные пробки;

д) при определении расхода продавочной жидкости надо обяза­ тельно учитывать сжимаемость в ней вспенивающихся примесей, температуру и давление в скважине, коэффициент сжимаемости определяется автоматическим устройством АКГ или прибором ВГ, разработанным в УкрНИИГазе;

е) не следует допускать неравномерных добавок и неравно­ мерного перемешивания ускорителя схватывания цементного раствора, а также исключить применение воды, загрязненной

107

солями и другими примесями, ускоряющими сроки схватывания

цементного раствора; ж) не применять деревянные продавочные пробки, заменяя их

резиновыми и пластмассовыми с самоуплотнением.

После окончания закачки продавочной жидкости при установ­ ленном обратном клапане давление снижается до нуля. При появлении признаков возможного газопроявления в затрубном пространстве необходимо его герметизировать на время ОЗЦ за­ крытием превентора или посадкой специального герметизирую­ щего конуса на посадочный фланец колонной головки или катушки превентора и контролировать давление в межколонном простран­ стве, не допуская его роста выше давления опрессовки предыдущей

колонны.

Рекомендуется оставлять обсадную колонну подвешенной на талевой системе. Увеличение ее веса не должно превышать 4—6 тс. По окончании ОЗЦ колонну следует закрепить в натяну­ том состоянии в колонной головке. Обсадные колонны, не закре­ пленные цементным раствором, в открытом стволе скважины запрещается разгружать для оборудования устья, до закрепления трубы на колонной головке.

Цементную пробку, упорное кольцо и цементный стакан разбуривают пикообразным долотом, обратный клапан и на­ правляющую пробку — торцовым фрезером.

§ 6. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРОЧИХ ВИДОВ АВАРИЙ

Предупреждение попадания в скважину посторонних предметов

При различных работах в процессе бурения в скважину могут попасть посторонние предметы: инструмент, части инструмента, узлы механизмов и устройств, при помощи которых ведутся работы над устьем. Когда в скважине нет колонны бурильных труб, паде­ ние посторонних предметов в нее не приводит к тяжелым послед­ ствиям. В этом случае задерживается нормальный процесс буре­ ния. Такие аварии легко ликвидируются. Однако иногда упавший посторонний предмет не достигает забоя и задерживается где-то в середине скважины. Для его извлечения проводятся дополни­ тельные работы с целью нахождения его и доведения до забоя.

К тяжелым последствиям приводит падение посторонних пред­ метов в скважину, когда в ней находится колонна бурильных труб. Такими предметами являются кувалды, цепные ключи или их цепи, челюсти машинных ключей, особенно автоматических ключей АКБ-ЗМ, трубные клинья, вкладыши ротора и т. д. Последние конструкции автоматических ключей имеют устройство против выпадения челюстей, однако отдельные случаи аварий все же встречаются.

108

Когда работы ведутся при отсутствии в скважине бурильной колонны, устье ее закрывают доской, применяемой при отвинчива­ нии долот, или пробкой. Там, где установлены превенторы с электроприводом, скважина закрывается превентором, имеющим глухие плашки.

Если в скважине находится колонна бурильных труб, эффектив­ ным средством предупреждения попадания в нее посторонних предметов является применение обтирателей. Их широко при­

и применены на буровых обтиратели к кондукторам из обсадных труб диаметром 245 и 325 мм [53].

Обтиратели (рис. 15) имеют форму круга, который при помощи конуса свободно надевается на первую свечу, спускаемую

Рис. 15. Обтиратели:

а — для обсадных колонн диамет­ ром 229 мм и меньше; б — для об­ садных колонн диаметром 245 мм и меньше.

в скважину. При спуске колонны обтиратель упирается в воронку или в развальцованную часть колонны, а при подъеме — в ротор. Во время подъема бурильной колонны он обтирает трубы от бурового раствора и изолирует устье скважины. При спуске бурильной колонны обтиратель закрывает кольцевое пространство скважины. Предмет, упавший в отверстие стола ротора, падает на обтиратель и скатывается с него в сторону от устья скважины. Для изготовления обтирателей применяется резина одного из двух составов (в весовых частях), приведенных в табл. 8.

Обтиратели из резины первого состава более работоспособны, но для их изготовления необходим натуральный каучук. Обтира­ тели из резины второго состава менее работоспособны и более жестки, но для их изготовления расходуется простая резина. Для снижения жесткости и обеспечения прохождения замка во внут­ ренней части обтирателя в трех-четырех местах делают косые надрезы.

Размеры внутренних отверстий обтирателей приведены в табл. 9.

109

Для придания обтирателю жесткости внутри устанавливают

в) обтиратели работают продолжительное время, когда свинчи­ вание и развинчивание бурильных труб ведется без вращения колонны, подвешенной на роторе, т. е. при помощи автоматических и пневматических ключей.

Опыт эксплуатации обтирателей позволяет рекомендовать их в качестве наиболее эффективного и простого устройства для предупреждения аварий, связанных с падением посторонних предметов в скважину при спуско-подъемных операциях.

110