46. Осложнения и аварии с обсадными колоннами. Способы предупрежде-ния и ликвидации. Расчет допустимой скорости спуска колон в скважину.

К авариям с обсадными колоннами и элементами их оснастки относятся аварии со спускае-мыми, спущенными и зацементированными обсадными колоннами или их частями, вызванные: разъединением по резьбовым соединениям; обрывом по сварному шву; смятием или разрывом по телу трубы; повреждением обсадной колонны при разбуривании цементного стакана, стоп-кольца, обратного клапана и направляющей пробки. Аварии с обсадными колоннами составляют 7-8 % всех видов аварий в бурении. На ликвидацию их затрачивается более 10 % времени, затрачивае-мого на ликвидацию аварий всех типов. Особенно тяжелы аварии этого вида в районах, где об-садные колонны спускают на большую глубину, и на разведочных площадях. В процессе разобще-ния пластов возникают аварии при спуске обсадных колонн, их цементировании, а также углубле-нии скважины с зацементированными обсадными колоннами под последующую колонну. Прихва-ты обсадных колонн, главным образом кондукторов и промежуточных колонн, происходят в основ-ном на площадях, где разрез представлен неустойчивыми породами, бурение в которых вызывает сужение стенок скважин или обвалы пород. Причинами прихвата обсадных колонн часто являются неудовлетворительная организация спуска колонн (несвоевременная промывка или отказ от предусмотренных планом промежуточных промывок, плохая проработка скважины перед спуском колонны, установка деревянных пробок, длительные остановки при спуске и т.д.) и технология бу-рения ствола скважины под обсадную колонну (бурение без УБТ и центраторов, несоблюдение оп-тимальных параметров режимов бурения в породах с чередующейся твердостью, использование кривых труб и бурового раствора плохого качества и т.д.). Обсадные трубы разрушаются по телу в связи с образованием внутренних давлений при восстановлении циркуляции после окончания спуска колонны, закачивании в затрубное пространство последней порции цементного раствора, испытании обсадной колонны на герметичность и т.д. Смятие обсадных колонн происходит как при спуске, так и в процессе бурения скважины. В зависимости от сложившихся обстоятельств трубы сминаются по-разному. Отдельные технологические упущения приводят к возникновению избы-точных наружных давлений, которые вызывают смятие обсадных колонн. При действии на трубу избыточных давле- ний увеличивается и напряжение, которое достигает больших значений внача-ле в одной точке, а при дальнейшем росте давления зона повышенных напряжений начинает рас-ши- ряться и труба сминается.

При спуске в скважину опасность смятия больше у тех обсадных колонн, которые имеют об-ратный клапан, так как не учитываются внешние добавочные усилия, возникающие из-за давле-ния на некотором участке в колонне и за колонной, а также вследствие большой скорости погруже-ния колонны. При спуске колонны с обратным клапаном обычно стараются не допускать снижения уровня в колонне более чем на 200- 250 м для труб диаметром 168 мм и более чем на 300-400 м для труб меньшего диаметра. В противном случае внешнее давление может достигнуть и даже превысить критическое, и колонна может смяться. Аварии такого вида особенно распространены при спуске колонн большого диаметра на большую глубину. На месторождениях, где бурят с при-менением утяжеленных буровых растворов, опасность смятия труб в результате несвоевременного долива еще более возрастает. При спуске обсадной колонны с обратным клапаном происходят зна-чительные колебания сминающих и растягивающих усилий. При совместном действии этих усилий сопротивление обсадных труб смятию снижается. Большую опасность для обратного клапана пред-ставляет повышение гидродинамического давления при спуске обсадной колонны. Давление зави-сит от многих факторов, из которых основными являются статическое напряжение сдвига и вяз-кость бурового раствора, скорость спуска колонны, размер кольцевого зазора, диаметр колонны и др. Давление достигает 10 МПа и более. В практике встречаются следующие случаи обрыва обсад-ных труб по месту их соединения, которые происходят вследствие неправильного свинчивания резьбы труб из-за перекоса осей или неправильной установки трубы в муфте (перекос). При пере-косе осей деформируются витки резьбы труб, резьбу "заедает" и трубы полностью не свинчивают-ся или свинчиваются под большим усилием, приводящим к сильному нагреву места их соедине-ния. При спуске свинченных подобным образом труб места их соединения в колонне разрушаются. Неполное свинчивание резьбовых соединений обсадных труб наблюдается также из-за несоответ-ствия размеров профиля резьбы и погрешности конусности, что приводит к разрушению резьбы. Наибольшее число аварий происходит с обсадными колоннами диаметром 219 мм и более. Обрыв труб по резьбовому соединению может произойти и вследствие приложения чрезмерных нагрузок, превышающих пределы прочности соединения. Причиной выхода резьбы из сопряжения с резь-бой муфты может быть неравнопрочность их соединения. Односторонняя нарезка резьбы на от-дельных трубах ослабляет прочность одной части трубы и усиливает прочность другой ее части. На участке трубы с ослабленной прочностью концентрируются напряжения, в ызывающие деформа-цию тела трубы (на участке резьбы) с последующим выходом из сопряжения резьбы. Труба при равномерной нарезке резьбы имеет одинаковую толщину стенки. Несмотря на это, прочность резьбового соединения ниже прочности тела трубы в среднем на 30-35 %. Эксцентричная нарезка резьбового соединения обсадных колонн снижает прочность и без того ослабленного участка тру-бы, что и является в ряде случаев причиной аварий. Вследствие нарушения технологии спуска об-садной колонны отдельные трубы или целые секции их могут упасть в скважину. Например, при быстром спуске обсадная колонна становится на уступ, элеватор идет вниз, защелка его подни- ма-ется, в результате элеватор открывается и колонна падает в скважину. Выполнение сварочных ра-бот на буровой (приварка муфт обсадных труб для укрепления резьбового соединения, приварка фонарей и т.д.) несоответствующими электродами и быстрое охлаждение труб при опускании их в буровой раствор, приваривание труб из легированных сталей марки 36Г2С38ХНМ без соблюдения соответствующего специально- го режима и специально подобранных электродов, спуск обсадных колонн без промежуточных промывок, предусмотренных планом спуска колонны, также приводят к авариям.