Аварії та їх причини

Аварією під час буріння називається такий стан свердловини, за якого її поглиблення припиняється через непередбачені порушення нормального ходу виробничого процесу.

Аварії на бурових роботах віднімають близько 10 % часу, який витрачається на буріння свердловини, тому розробці заходів для боротьби з аваріями та особливо для їх запобігання належить важливе місце в діяльності технічного персоналу партії та експедиції. Слід підвищувати кваліфікацію бурових майстрів і робітників; обладнувати бурові установки контрольно-вимірювальною апаратурою; застосову­вати бурильну колону однакової міцності по всій довжині; передавати навантаження на породоруйнівний інструмент за допомогою УБТ; застосовувати промивальну рідину відповідно з геологічним розрізом свердловини; проходити свердловину з максимальною технічною швидкістю; не допускати простоїв; механізувати всі трудомісткі процеси; підвищувати відповідальність бурового персоналу.

Аварії з бурильними колонами. Найбільша кількість аварій з елементами бурильної колони (ніпелями, замками, муфтами, УБТ, перехідниками) трапляється внаслідок утомленісного руйнування металу, яке виникає при частих змінах величини навантаження та напрямку дії, але основними причинами аварій є порушення технології проходження свердловини й правил експлуатації бурильних колон і складових частин. Руйнування бурильних труб на потовщеному кінці відбувається внаслідок вібрації, твердості порід, перевантаження бурильної колони, недостатньої довжини УБТ тощо.

Руйнування бурильних труб по тілу труби трапляється внаслідок їх надзвичайного зношування та з інших причин (наявність браку в металі труби тощо). Різьбові з'єднання часто руйнуються через збільшення навантаження на різьбу, внаслідок заїдання трубної різьби тощо. Аварії з бурильними трубами трапляються також при падінні бурильної колони через поломку та несправність спуско-підйомного інструменту чи гальмівної системи, руйнування її елементів тощо.

Прихвачування бурильних колон. Прихвачування – аварія, за якої бурильну колону, що міститься в свердловині, не можна витягти без виконання додаткових робіт. Це найчастіший і важчий вид аварій, спричинюється заклинюванням низу бурильної колони під час спускання в привибійній зоні. В основному аварії цього типу трапляються в зонах звуження стовбура, а також у зонах, де можливі осипання та обвалення стінок свердловини. Здебільшого прихвачування внаслідок припирання бурильної колони до стінок свердловини трапляється там, де буріння ведеться в породах, здатних до набухання, із застосуванням неякісних глинистих розчинів. Припинення циркуляції або невелика швидкість циркуляції призводить до осідання шламу та закупорення кільцевого простору. Частіше виникає прихвачування колон унаслідок утворення сальників. Механізм цього такий. На якійсь ділянці стовбура свердловини (збільшення перетину стовбура, каверни тощо) різко знижується швидкість руху бурового розчину й шламу, який налипає на елементи бурильної колони, колонковий снаряд, що зменшує площу перетину кільцевого простору. Швидке утворення сальників спричинюється наявністю в стовбурі пухкої глинистої кірки, а також і великою кількістю шламу, невеликою швидкістю промивальної рідини, поганим очищенням бурового розчину тощо.

Аварії з колонковим снарядом. При бурінні алмазними та твердосплавними коронками виникають такі види аварій: прихвачування колонкового снаряда або коронки; припалення коронки; часткове або повне відривання матриці алмазної коронки від корпусу тощо. Прихвачування колонкового снаряда є результатом зашламування свердловини, відвалювання породи зі стінок свердловини, припалення коронки, потрапляння у свердловину дрібних предметів. Припалення коронки виникає як наслідок зменшення подачі промивальної рідини на вибій або повного припинення циркуляції, що призводить до нагрівання коронки та спікання її з породою вибою. Руйнування матриці трапляється через надмірне осьове навантаження, наявність на вибої уламків породи та металевих часток тощо. Залишення коронок, доліт, колонкових труб у свердловині найчастіше виникає в разі порушення правил їх кріплення.

Аварії внаслідок падіння у свердловину побічних предметів. Під час роботи над устям свердловини не завжди дотримуються технологічні вимоги експлуатації допоміжних і спуско-підйомних інструментів, приладів та інших пристроїв. Тоді у свердловину падають різні предмети, що викликає необхідність додаткових робіт у ній. Неуважність і пасивність членів бригади є в багатьох випадках причиною виникнення аварій такого типу.

Аварії з обсадними колонами. Прихвачування обсадних колон, переважно кондукторів і проміжних колон, трапляється найчастіше там, де розріз складається з глинистих, глинисто-піщаних, мулистих та інших пухких і сипучих порід. Причиною руйнування обсадних колон в основному є наявність заводських дефектів (раковин, розшарувань тощо). Зминання колони є наслідком окремих технологічних помилок, які призводять до виникнення надлишкових зовнішніх тисків.

Ловильний інструмент. На буровій має бути повний набір ловильного інструменту: мітчики, дзвони, овершоти, уловлювачі, трубовловлювачі, фрезери, домкрати тощо.

Ловильні мітчики призначені для виловлювання бурильних, колонкових та обсадних труб. За допомогою верхньої циліндричної різьби мітчик з’єднується з бурильними трубами; нижня конічна різьба під певним тиском угвинчується у верхню частину обірваної труби.

Ловильний дзвін призначається для виловлювання колони бурильних труб, що залишилась у свердловині, за верхній кінець труби. Дзвін застосовується в тих випадках, коли мітчик важко або неможливо вгвинтити в труби. Шляхом обертання дзвін нагвинчується на зовнішню поверхню труби.

Овершот призначається для захоплювання та піднімання обірваного й неприхваченого інструменту зі свердловини. Овершот складається з перехідника, труби й самого овершота, який має в нижній частині напрямну лійку. Опущений у свердловину, його обережно надівають з обертанням на обірваний кінець труби, пружини щільно заскакують за нижній торець муфти або замка, забезпечуючи піднімання інструменту на поверхню.

Уловлювач з бородою застосовується в тих випадках, коли обірваний кінець труби неможливо захопити мітчиком або дзвоном. Нижньою частиною вловлювача накривають обірваний кінець і вводять його в трубу через втулку, потім через бурильні труби засипають 10-12 кг дробу (3-4 мм), який потрапляє в конусну частину вловлювача й надійно заклинює аварійну трубу, даючи змогу підняти інструмент на поверхню. При алмазному бурінні застосовується уловлювач частин матриць.

Уловлювачі ЛОМ-50 (діаметр 110 мм) і ЛОГ-50 (діаметр 90 мм) призначаються для витягання зі свердловини бурильних труб діаметром 50 мм незалежно від їхньої поверхневої твердості.

Трубовловлювачі призначаються для витягання колонкових і обсадних труб замість мітчиків. Трубовловлювачі при неможливості витягання аварійних труб зі свердловини порівняно легко звільняються. Застосування мітчиків приводить до необхідності розгвинчувати бурильну колону лівим ловильним інструментом. Трубовловлювачі гідравлічні ТГ призначаються для витягання зі свердловини колонкових і обсадних труб або їхніх частин, заздалегідь відрізаних.

Під тиском промивальної рідини поршень рухається вниз, стискає пружину й зміщує плашки, які розклинюються між нижньою частиною корпусу трубовловлювача та внутрішньою поверхнею труби, що витягається. При знятті тиску плашки звільняються й повертаються пружиною у вихідне положення.

Труборізи гідравлічні застосовуються для розрізу обсадних труб у свердловині, якщо їх неможливо підняти на поверхню. Під тиском рідини поршень-шток стискає пружину й крізь вікна в корпусі труборіза висуває різці, армовані твердим сплавом. При обертанні різці заглиблюються в тіло аварійної труби й протягом 5-10 хв розрізають її. Після зняття навантаження на поршень різці повертаються у вихідне положення. Випускають комбіновані труборізи-трубовловлювачі ТТ-59, ТТ-76, ТТ-93.

Фрезери призначаються для руйнування колонкового набору або його частин, що залишилися в свердловині, якщо їх неможливо витягнути за допомогою ловильних інструментів. Фрезер нагвинчується на бурильну колону й опускається в свердловину. Після встановлення її на кінець прихваченої колонкової труби й входу шпинделя в неї вмикають промивання та обертання. Зуби фрезера, заглиблюючись у торець труби, розфрезеровують її. Застосовують також напрямні фрезери ФІ-59, ФІ-76, ФІ-93. Для вирівнювання вм’ятин і задирок усередині обсадної колони застосовують спеціальний конічний фрезер і конічні оправки.

Магнітний фрезер і вловлювачі ЛМ-59, ЛМ-76, ЛМ-93 призначаються для вловлювання та витя­гання дрібних металевих деталей, металевої стружки й сталевого дробу, а також для чищення свердловини при підготовці до буріння алмазною коронкою. Для вловлювання дрібних предметів у неглибокій свердловині слугує павук.

Пристосування ЧС-76 і ЧС-93 призначається для чищення стінок свердловини від дробу та дрібних уламків металу, а також при підготовці свердловини до буріння алмазною коронкою.

Ліва ловильна колона з лівим ловильним інструментом призначається для розкриття прихваченої колонкової труби, коли прихвачування настільки сильне, що доводиться розгвинчувати колону частинами.

Від’єднувач (перехідник ПО-59 і ПО-76) над колонковим снарядом встановлюється для того, щоб при сильному прихвачуванні колонкового снаряда від’єднати останній від бурильної колони без застосування лівого ловильного снаряда.

Ліквідація припалу коронки виконується таким же способом, що й в разі прихвачування колонкового снаряда, а також за допомогою фрезерної коронки.

Вібратори забезпечують швидшу ліквідацію аварій. При глибині свердловини до 150-200 м застосовують поверхневі вібратори, при більшій – занурювальні (вибійні) механічні або гідравлічні вібратори (останні найчастіше, оскільки механічні швидко зношуються). Для ліквідації, аварій при колонковому структурно-пошуковому бурінні, а також для спуску та підйому обсадних труб рекомендуються гідровібратори ВГ-11-89, ВГ-4-73 і ВГЗ-108 (для обсадних труб).