Пример определения динамической нагрузки: h = Л7, = 2 0 см; F, =

=F2 = F = 40 см2;

Е= 2106 кгс/см2; i, = 1000 м; 12 = 10 м.

Решение:

N = 2 1 ° 6 -40-20 _ 16. 10з кгс_

100 000

Тогда

Од = 16-10\1Ш 9 = 16104 кгс.

А\ Ю

В общем случае в качестве расчетной формулы можно ис­ пользовать выражение (7.9), а для частных задач, когда h = = 0 или h = Aij, — соответственно выражения (7.10), (7.13), (7.14).

Согласно полученным выражениям, можно оценивать на­ грузки, действующие на прихваченную колонну труб в мо­ мент удара, что позволит правильно выбирать нагрузки, пре­ дотвратить возможные порывы труб при ликвидации аварий и рассчитывать элементы конструкции ударных устройств.

Следует отметить, что при расчете динамической нагрузки не были учтены упругие связи для колонны прихваченных труб и силы сопротивления при движении верхней части труб. Поэтому полученные зависимости следует рассматри­ вать в качестве верхней оценки, что является вполне удовле­ творительным при расчетах на прочность.

7.5.9. ГИДРОВИБРИРОВАНИЕ КОЛОННЫ ТРУБ

Для придания колебательных движений к о ­ лонне бурильных труб используется энергия гидравлического удара путем отключения на этот период компенсаторов буро­ вых насосов или части клапанов насосов, а также комбина­ ции указанных способов. Гидровибрирование может дать положительный результат в сочетании с расхаживанием и установкой жидкостных ванн, поскольку при вибрировании нарушается контакт со стенками скважины, снижается к о ­ эффициент трения в контактной зоне и образуются каналы, заполняемые агентом ванны. Гидровибрирование колонны труб может быть достигнуто при использовании специальных гидровибраторов, спускаемых на бурильных трубах и уста­ навливаемых в непосредственной близости от зоны прихвата.

7.5.10. ОСВОБОЖДЕНИЕ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ, ПРИХВАЧЕННОЙ ОСЕВШИМ ШЛАМОМ

В случае прихвата колонн осевшим шламом, утяжелителем, разбуренным цементом или посадки колонны в шлам, осевший в призабойной зоне, когда расхаживание и попытки возобновления циркуляции результата не дают, в колонне над УБТ или турбобуром простреливают 12—18 от­ верстий и восстанавливают интенсивную циркуляцию с рас­ хаживанием. Если возобновить циркуляцию не удается ни буровым насосом, ни насосами цементировочных агрегатов, то на расстоянии 10—12 м выше предыдущего интервала прострела снова перфорируют колонну, после чего повторя­ ют попытку восстановить циркуляцию. При отрицательном результате дальнейшие работы производят в той же последо­ вательности до восстановления циркуляции. После восстанов­ ления циркуляции шлам из затрубного пространства вымыва­ ется интенсивной промывкой и производятся расхаживание и гидровибрирование колонны или освобождение с помощью ударных устройств.

Д л я предупреждения и ликвидации осложне­ ний и аварий необходима единая система классификации, расследования и учета аварий, возникающих при бурении скважин. В практике бурения используются "Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ" и «Инструкция по расследованию аварий, не повлекших за собой несчастных случаев на под­ контрольных Госгортехнадзору предприятиях и объектах».

8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ИКЛАССИФИКАЦИЯ АВАРИЙ ПРИ БУРЕНИИ, ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО УЧЕТУ, ЛИКВИДАЦИИ

ИПРОФИЛАКТИКЕ АВАРИЙ

Аварией считается нарушение непрерывности технологического процесса строительства (бурения и испыта­ ния) скважины, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Аварии происходят из-за поломки, оставления или падения в сква­ жину элементов обсадных или бурильных колонн, из-за не­ удачного цементирования обсадных колонн, прихвата, от­ крытого фонтанирования и падения в скважину различных предметов.

Нарушения непрерывности технологического процесса строительства (бурения и. испытания) скважины при соблю­ дении технического проекта и правил ведения буровых ра­ бот, вызванные явлениями горно-геологического характера, такие как поглощение, нефтегазопроявление, выбросы, осы ­ пи, обвалы, желобные выработки, искривление ствола и дру­ гие, а также последствия стихийных бедствий в отличие от аварий называют осложнениями.

Классификация - это распределение аварий по различным принципам и группам, предусматривающее выделение общ их

вения, а не обнаружения, так как по времени они часто не совпадают из-за недостаточной квалификации обслуживаю­ щего персонала, а также слабой оснащенности буровых уста­ новок контрольно-измерительной и регистрирующей аппара­ турой или ее неисправного состояния. Окончанием аварии считается момент восстановления нормальных условий, пре­ дусмотренных геолого-техническим нарядом, производствен­ ными инструкциями, дополнительными указаниями лиц гео­ лого-технического персонала.

В зависимости от характера возникновений аварий выде­ ляют следующие группы:

1 - аварии с элементами бурильной колонны;

2 - обрыв бурильных труб;

3 - аварии с долотами;

4 - прихваты бурильных и обсадных колонн; 5 - аварии с обсадной колонной и элементами ее оснастки; 6 - аварии из-за неудачного цементирования; 7 - аварии с забойными двигателями;

8 - падение в скважину посторонних предметов;

9 - прочие аварии.

К авариям с элементами бурильной колонны относится оставление в скважине колонны бурильных труб или элемен­ тов компоновки низа (переводника, центратора, амортизато­ ра, утяжеленных бурильных труб, расширителя и т.д-J из-за: поломки или срыва по резьбовой части; поломки по сварно­ му шву; поломки по сварному телу; поломки ведущей трубы и элементов компоновки.

Обрывом называется авария, характеризующаяся наруше­ нием целостности элементов бурильной колонны, находя­ щейся в скважине. Обрывы бурильных труб классифициру­ ются по качественно однородным признакам.

По положению слома относительно нулевой линии (деформации от осевых усилий): в сжатой части бурильной колонны; в растянутой части бурильной колонны.

По форме обрыва: клиновидный; прямой; фигурный; спи­ ралевидный (рис. 8.1, а-г).

По месту обрыва: в теле бурильных труб; в резьбовых со ­ единениях бурильных труб; в соединительных переходниках бурильных труб. Различают подвиды: обрыв тела труб в мес­ те нарезки; срыв витков трубных резьб, деталей замка, муфт и самой трубы; поломка корпуса ниппеля замка; срыв ниток резьбы конуса ниппеля; выкрашивание отдельных витков конуса ниппеля. Виды некоторых обрывов по месту их воз­ никновения показаны на рис. 8.1, д, е, ж.

алмазные коронки - отрыв матриц; поломка секторов и выкрашивание из них алмазов; срыв резьб; слом тела в резь­ бовой части;

алмазные расширители - выпадение алмазосодержащих пггабиков; срыв резьбы; слом тела в резьбовой части;

твердосплавные долота истирающего типа - выпадение твердосплавных резцов (пластин); срыв резьбы; слом тела в резьбовой части;

шарошечные долота и расширители - отрыв шарошки; скол и выпадение вооружения шарошки (зубьев); срыв резь­ бы; слом тела в резьбовой части.

Прихватом называется авария в скважине, которая харак­ теризуется частичным или полным прекращением движения бурового инструмента, обсадных труб или геофизических (гидрогеологических) приборов (устройств). Прихваты - одна из самых распространенных, сложных и трудоемких групп аварий в бурении.

Выделяются три основных типа прихватов: породоразру­ шающие инструменты и колонковые наборы; бурильные ко ­ лонны; обсадные трубы. Прихваты разделяются на следую­ щие, наиболее распространенные виды.

1.Прихват шламом. Прихваты шламом происходят во вре­ мя всех операций, когда буровой инструмент находится в скважине, т.е. при спускоподъемных операциях; постановке на забой; наращивании колонны и других остановках инстру­ мента; бурении; заклинивании керна; ликвидации обрыва и т.д.

2.Прихват горными породами. Этот вид прихвата возмо­ жен при: нарушении целостности и устойчивости стенок скважин (раскрытии естественных и образовании новых трещин; образовании каверн и желобов; набухании пород; вытекании и осыпании пород; обваливании и обрушении); прижоге породоразрушающего инструмента; расклинивании керном, растерянным по стволу скважины или оставленным на забое; пересечении старых горных выработок и пустот, заполненных обломочным, сыпучим материалом и др.

3.Прихват глинистой коркой. Этот вид аварии происхо­ дит вследствие прилипания бурового снаряда к глинистой корке, образуемой на стенке скважины из-за перепада дав­ ления жидкости.

4.Прихват осколками металла породоразрушающих инст­ рументов или отколовшимися кусками муфтовозамковых со­ единений.

5.Прихват предметами (ключи, гайки, зажимные плашки и пр.), упавшими в скважину.

6. Сложный (комбинированный) прихват, представляющий собой сочетание нескольких разновидностей.

К авариям с обсадными колоннами и элементами их осна­ стки относятся аварии со спускаемыми, спущенными и заце­ ментированными обсадными колоннами или их частями, вы ­ званные: разъединением по резьбовым соединениям; обры ­ вом по сварному шву; смятием или разрывом по телу трубы; повреждением обсадной колонны при разбуривании цемент­ ного стакана, стоп-кольца, обратного клапана и направляю­ щей пробки.

К авариям из-за неудачного цементирования относятся прихваты затвердевшим цементным раствором колонны бу­ рильных труб, на которой спускалась секция обсадных труб или хвостовик; отказ в работе и повреждение узлов подвески секции обсадной колонны, нарушающие процесс крепления и дальнейшую проводку скважины; оголение башмака или недоподъем цемента, если требуются дополнительные работы по устранению нарушений.

Кавариям с забойными двигателями относится оставление турбобура, электробура, винтового двигателя или их узлов в скважине вследствие поломок или разъединения с бурильной колонной.

Кпадению в скважину посторонних предметов относится падение вкладышей ротора, роторных клиньев, ключей, ку­ валд и других ручных инструментов и приспособлений, с по ­ мощью которых проводились работы над устьем скважины.

Кпрочим авариям, происшедшим в процессе бурения, о т ­ носятся аварии при промыслово-геофизических работах в

скважине (прихваты и оставление в скважине каротажного кабеля, различных приборов, грузов, шаблонов, торпед и других устройств, применяемых при исследовании скважины

ивспомогательных работах в ней).

Внефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности и геолого-разведочных работах распреде­ ление аварий по категориям I и II следующее.

Аварии категории I: открытые нефтяные и газовые ф он ­ таны; взрывы и пожары резервуарных парков, компрессор­ ных и насосных станций, подземных хранилищ газа, при­ ведшие к разрушению или уничтожению объекта; взрывы и пожары на нефтегазоперерабатывающих заводах, вызвавшие остановку предприятия, цеха или восстановительные работы.

Аварии категории II: падение или разрушение вышек, морских оснований в процессе эксплуатации, строительства или перетаскивания; падение элементов талевой системы

(кронблока, талевого блока, крюка); взрывы и пожары на буровых объектах, групповых нефтегазосборных пунктах, компрессорных и насосных станциях, приведшие к выходу из строя оборудования, необходимости капитального ремон­ та его и остановки объекта; взрывы, пожары и загорания на нефтеперерабатывающих заводах, вызвавшие прекращение работы установки (участка) и требующие замены или капи­ тального ремонта отдельных сооружений, машин, агрегатов, аппаратов, сосудов, трубопроводов и товарных резервуаров.

Извещения об авариях

Извещения о всех авариях с человеческими жертвами, так же как и об авариях категорий I и II, посыла­ ются немедленно руководителем буровой организации - в объединение и соответствующую инспекцию Госгортехнадзо­ ра, а также органам местной прокуратуры, МВД.

В извещениях указываются дата аварии, место аварии, но­ мер бурящейся скважины, площадь, характер аварии и дру­ гие необходимые сведения.

Мероприятия по организации ликвидации и расследованию аварий

По каждой аварии техническая служба под руководством главного инженера буровой организации при­ нимает меры, обеспечивающие ликвидацию ее в кратчайший срок, для чего:

составляется план работ по ликвидации аварии с указани­ ем сроков и ответственных исполнителей;

назначается ответственный за выполнение плана работы; контроль за ликвидацией аварии и необходимая помощь в

выполнении намеченного плана работ осуществляется РИТС (ЦДС).

Общее руководство и ответственность за своевременное принятие мер по ликвидации аварии возлагается на главного (старшего) инженера буровой организации.

Ответственный за выполнение плана работ по ликвидации аварии обязан организовать их в строгом соответствии с планом, требованиями техники безопасности и единых технических правил на бурение нефтяных и газовых сква­ жин.

Все изменения в плане работ должны быть согласованы с главным инженером организации.

Если по плану, составленному буровой организацией, ава­ рия не ликвидирована в течение 10 сут, то дальнейший план работ по ее ликвидации при продолжительности свыше 10 сут утверждается объединением, при продолжительности свыше 30 сут объединение сообщает ежемесячно в соответ­ ствующее управление Министерства о ходе работ по ликви­ дации такой аварии.

Все распоряжения по ликвидации аварии, изменение плана работ и т.д. передаются ответственному за их выполнение в письменном виде. При работе в отдаленных районах допус­ кается передача распоряжений по телефону или радио, но с обязательным последующим направлением письменного под­ тверждения.

Все возникшие аварии должны расследоваться в течение 72 ч с момента их возникновения. Аварии расследуются на­ значенной приказом буровой организации постоянно дейст­ вующей комиссией. Для участия в расследовании аварии могут быть приглашены сотрудники научно-исследова­ тельских организаций, заводов-изготовителей и других орга­ низаций.

Комиссия обязана:

установить организационные и технические причины, вы ­ звавшие аварию, и выявить конкретных виновников;

наметить необходимые мероприятия по предупреждению подобных аварий в дальнейшем;

составить и подписать акт об аварии в трех экземплярах. Главный инженер буровой организации обязан:

изучить обстоятельства, приведшие к возникновению ава­ рии, наметить меры по ее ликвидации;

рассмотреть и утвердить в течение 3 сут акт об аварии и дать заключение о рекомендуемых комиссией предложениях для предупреждения подобных аварий и мерах воздействия к виновникам данной аварии.

Один экземпляр акта об аварии направляется в объедине­ ние; второй экземпляр при необходимости направляется на­ учно-исследовательской или проектной организации; третий - остается в делопроизводстве буровой организации.

В случае возникновения аварии в результате поставки не­ качественного оборудования, инструмента и материалов бу­ ровая организация обязана предъявить рекламацию заводуизготовителю в соответствии с действующими положениями и в установленные сроки.

Все аварии вне зависимости от времени, за ­ трачиваемого на их ликвидацию, буровая организация регис­ трирует в журнале учета аварий в течение 24 ч со времени их возникновения. Ж урнал учета аварий прошнуровывается, про­ нумеровывается и заверяется подписью и печатью руководи­ теля организации.

Регистрация аварий, учет, ведение и хранение документа­ ции по ним возлагаются на одного из инженернотехнических работников, назначаемого приказом по буровой организации. Контроль за правильным заполнением журнала учета аварий возлагается на главного инженера буровой орга­ низации.

Бухгалтерия и планово-экономический отдел ежемесячно подсчитывают суммарные затраты на ликвидацию аварий. Плановый отдел буровой организации учитывает время рабо­ ты, непосредственно затраченное на ликвидацию аварий, время простоев, вызванных ожиданием средств для ведения аварийных работ, а также другими причинами, с момента возникновения аварии до конца ее ликвидации.

После ликвидации аварии на скважине (в течение 24 ч с момента ее ликвидации) составляется Акт о ликвидации ава­ рии , который направляется в заинтересованные организа­ ции.

Отчетность об авариях

На основании актов по каждой аварии, жур­ нала учета аварий и других отчетных документов инженер по учету аварий буровой организации вносит соответствующие показатели в статистические отчеты.

Учет показателей об авариях в отчетах осуществляется в соответствии с действующей инструкцией по составлению этих отчетов.

Организационно-технические мероприятия по снижению аварийности

Не реже 1 раза в полугодие буровые органи­ зации проводят производственно-технические совещания, на которых анализируется состояние аварийности и утвержда­ ются организационно-технические мероприятия по снижению аварийности. Ответственность за своевременное проведение производственно-технических совещаний возлагается на глав-

ного инженера буровой организации. Решения совещаний направляются в объединение в течение 10 сут после их про­ ведения.

На основании отчетных и аналитических материалов по аварийности, а также материалов совещаний при необходимо­ сти издаются приказы, в которых отражаются конкретные ме­ роприятия по предупреждению аварий при бурении скважин.

Для правильной организации работ по предупреждению аварий на каждой буровой, время строительства которой пре­ вышает 1 мес, должна быть Профилактическая карта по бе­ заварийному ведению работ. Периодичность проверок вы ­ полнения рекомендаций профилактической карты ежемесяч­ но утверждается главным инженером буровой организации. Проверку выполнения рекомендаций карты осуществляет по ­ стоянно действующая комиссия по расследованию аварий.

С целью повышения знаний буровых бригад и инженернотехнических работников, ознакомления их с состоянием ава­ рийности в буровых организациях, с приказами и постанов­ лениями вышестоящих организаций, мероприятиями по пре­ дупреждению аварий, с новой техникой и технологией для их ликвидации и т.д. - предприятия обязаны организовать по ­ стоянное обучение кадров. К обучению необходимо привле­ кать инструкторские бригады и сотрудников НИИ. Ответст­ венность за проведение технического обучения возлагается на главного инженера буровой организации.

Обязанности и ответственность лиц при профилактике и ликвидации аварий

Общее руководство и ответственность за проведение профилактических мероприятий по предупрежде­ нию аварий возлагаются на главного инженера буровой орга­ низации.

На лиц, действия которых привели к нарушению утверж­ денного плаца ликвидации аварий и к ее усложнению, нала­ гаются административные взыскания в соответствии с трудо­ вым законодательством.

Лица, умышленно скрывающие аварии и не принимающие требуемых i^ep по их предупреждению, привлекаются к стро­

гой ответственности.

Ответственность рабочих, инженерно-технических работ­ ников и служащих, виновных в возникновении аварий, пре­ дусматривается положениями и инструкциями по безопасно­ му ведению работ и трудовым законодательством.