книги из ГПНТБ / Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении

нами осложнения аварии могут быть, например, отвинчивание не

колонны с левой резьбой в момент отвинчивания колонны с правой резьбой и т. д. Поэтому прежде чем выбирать метод извлечения колонны,, если применение ванн оказалось не эффективным, сле­ дует изучить технические и геологические условия проходки сква­ жины и состояние прихваченной колонны. При этом необходимо выполнить следующее.

1. Сопоставить размеры скважины и размеры бурильной ко­ лонны. Если диаметр скважины меньше двух диаметров буриль­ ных труб, то бурильную колонну можно развинчивать, в противном случае при отвинчивании трубы могут встать в два ряда.

2. Уточнить вид и качество бурильных труб и их соединений. Если бурильная колонна состоит из труб с приваренными полузам­ ками и из труб, на которых замки навинчены горячим методом крепления, то исключается возможность отвинчивания одного нип­ пеля или одной муфты. Когда прихваченная колонна состоит из труб второго класса и ниже, вероятность обрыва и развинчивания труб одновременно в нескольких местах увеличивается, поэтому при отвинчивании бурильной колонны авария может усложниться. Изношенность труб и соединений, входящих в комплект прихвачен­ ной бурильной колонны, является одним из факторов, свидетельст­ вующих р пользе торпедирования.

. 3. Выяснить конструкцию скважины. Если прихваченная ко­ лонна выходит немного ниже башмака предыдущей колонны, то имеются все основания рассчитывать на успех развинчивания бу­ рильной колонны. Если же в интервале развинчивания скважина не перекрыта обсадными трубами и имеется большое число ка­ верн, успешность развинчивания колонны маловероятна. Чем глубже скважина и чем больше выход бурильной колонны ниже башмака обсадной, тем труднее развинчивать ее.

4. Развинчивание бурильной колонны будет успешным, если по­ роды, слагающие разрез, твердые, а ствол скважины имеет незна­ чительную кривизну.

Чтобы процесс развинчивания колонны прошел успешно, необ­ ходимо тщательно выполнить все выработанные многолетней прак­ тикой требования к технологии развинчивания бурильной колонны по частям:

— никогда не следует развинчивать бурильные трубы большого диаметра; применение, например, 114-мм левых бурильных труб для развинчивания 141 или 168-мм труб может только усложнить состояние прихваченной колонны;

— прежде чем приступить к развинчиванию бурильной ко­ лонны, необходимо обеспечить вращение ротора с минимальной скоростью (20—40 об/мин), для чего следует проверить соотноше-

258

шения числа оборотов ротора, этим достигается передача ротору максимальных усилий от привода и плавность отвинчивания;

— ловильный инструмент, спускаемый для соединения труб и последующего их развинчивания, должен иметь направляющую воронку, а метчики — центрирующее приспособление с воронкой; размер воронки должен быть максимально допустимым;

—левые бурильные трубы нельзя соединять в свечи на муф­ тах; муфтовые соединения сами (в данных условиях) являются источником аварии;

—ведущая труба до начала развинчивания должна выступать над ротором не менее чем на 2 м.

Нельзя допускать офрезерование бурильных труб обсадными трубами без надетого на конец их кольцевого фрезера; в большин­ стве случаев это приводило к оставлению обсадных труб в коль­ цевом пространстве, так как зубья в данном случае являлись над­ резом в обсадной трубе, которая, имея небольшую толщину, при непродолжительной работе в кольцевом пространстве разры­ вается.

При развинчивании бурильной колонны необходимо следить за креплением ствола вертлюга к ведущей трубе. Наблюдается много случаев развинчивания труб в этом соединении из-за недо­ смотра за состоянием резьб. Перед работой левыми бурильными трубами следует обязательно устанавливать верньер-манометр ин­ дикатора веса. Этот прибор фиксирует малейшие изменения веса бурильной колонны, по которым судят о степени отвинчивания ко­ лонны.

Для предупреждения поломок бурильных ключей при соединени свечей необходимо на один-два витка замковой резьбы ниппеля подматывать нити пенькового каната, что намного облегчает раз­ винчивание колонны при подъеме. В других случаях для ускорения развинчивания поднимаемой колонны бурильных труб подогревают замковое соединение кислородными горелками или паяльными лампами.

Из изложенного следует, что развинчивать бурильную колонну следует в крайнем случае, если имеются соответствующие благо­ приятные условия или если нельзя пропустить в колонну торпеду

ник с небольшим проходным отверстием или когда произошел при­ хват колонны после обрыва ее в верхней части, а соединение мет­ чика с инструментом не позволяет пропустить торпеду.

Перед работой левыми бурильными трубами натягивают пра­ вую бурильную колонну с усилием, равным весу колонны, и вра­ щают ее влево. В момент отвинчивания происходит прыжок колонны. После извлечения отвинченных правых труб продол­ жают развинчивание колонны левыми бурильными трубами до

предполагаемого места прихвата без офрезерования находящейся

вскважине части колонны.

Кприхваченному участку бурильной колонны спускают коль­ цевой фрезер, который прикрепляется к обсадным трубам. Длина последних должна быть на 2—3 м больше длины офрезеровываемой свечи или трубы. В последнее время вместо обсадных труб спускают корпус турбобура с верхним переводником. К нижней

фрезеру, так как при фрезеровании левым фрезером возможно отвинчивание правых бурильных труб, находящихся в скважине. Для работы левым фрезером, закрепленным на обсадных трубах или на корпусе турбобура, перерезают резьбу с правой на левую. Фрезеруют бурильные трубы с помощью ротора при скорости вра­ щения колонны не более 60—80 об/мин с нагрузкой 2—6 тс и скорости восходящего потока жидкости не менее 1,2 м/с.

После фрезерования бурильных труб на длину фрезера с об­ садными трубами скважину промывают до тех пор, пока не выравняется удельный вес бурового раствора, и поднимают фрезер. При промывке нельзя оставлять фрезер без движения, так как может произойти прихват его. Затем спускают левые бурильные трубы и

очередные трубы. Метчик, колокол, направляющие воронки и тип фрезера выбирают, исходя из указаний, изложенных при описании

но не всегда. В интервале залегания твердых пород можно повы­ сить нагрузку на верх фрезеруемых труб до 10—12 тс. Увеличение

находится в кольцевом пространстве.

В последнее время отдельными предприятиями накоплен опыт извлечения прихваченной бурильной колонны по частям правыми бурильными трубами в сочетании с применением торпед из детони­ рующего шнура. В этом случае для развинчивания прихваченной бурильной колонны проводят работы в следующей последователь­ ности. Определяют верхнюю границу прихвата прихватоопределителем. Свободную часть бурильной колонны отсоединяют торпедой

260

из детонирующего шнура по методу, описанному ранее. Затем спускают фрезер на обсадных трубах и офрезеровывают верх­ ние трубы одну-две, а по возможности и больше. Соединяют из­ влекаемые трубы с бурильной колонной. Спускают прихватоопределитель и уточняют верхнюю границу прихвата. Возможно ока­ жутся неприхваченными и трубы, находящиеся ниже офрезерованных. Тогда свободную часть колонны отсоединяют с помощью взрыва торпеды из детонирующего шнура над верхней границей прихвата. Следует подчеркнуть, что после офрезерования труб обязательно надо спускать прихватоопределитель, так как во мно­ гих случаях прихват распространяется на большую длину, хотя он может быть в нескольких интервалах.

§2. ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙ

СЗАБОЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

Ликвидация аварий с турбобурами

итурбодолотами

Овозникновении аварии с турбобуром свидетельствует резкое падение давления бурового раствора почти без потери веса ко­ лонны.

При срыве замковой резьбы верхнего переводника турбобура спускают ловитель или труболовку, показанную на рис. 27—29. Если замковая резьба муфты в относительно хорошем состоянии, спускают метчик-калибр или новый замковый ниппель. Соединяют

При срыве резьбы, соединяющей переводник с корпусом турбо­ бура или секции между собой, спускают резьбовой калибр или но­ вый переводник. Последний спускают в том случае, когда предпо­ лагают, что резьба корпуса турбобура не нарушена и доступ к ней не закрыт. Если позволяет диаметр скважины, то для извлечения турбобура спускают трубную ловушку, представляющую собой от­ резок обсадной трубы с вмятинами, или ловитель турбобуров кон­ струкции А. В. Алянчикова для захвата турбобура под ниппель.

При поломке корпуса, когда часть статоров оказывается от­ крытой или когда отвинтился ниппель, т. е. когда все статоры от­ крыты, для извлечения узлов турбобуров спускают трубную ло­ вушку с вмятинами по телу для заклинивания в них турбобуров. Размер обсадной трубы для изготовления трубной ловушки под­ бирают по табл. 56. Чтобы убедиться в том, что турбобур на­ ходится в ловушке, приподнимают колонну на 1—5 м над забоем и медленно восстанавливают циркуляцию бурового раствора. Уве­ личение давления указывает на соединение ловушки с турбо­ буром.

261

Т а б л и ц а 56

Другим способом извлечения турбобуров является захват его укороченным ловителем или турбиноловкой за выступающую часть вала с гайкой и контргайкой. Для облегчения захвата тур­ бобуров контргайку удлиняют на 200 мм. Наружный диаметр ее делают равным диаметру трубы или замка, что способствует за­ хвату турбобуров за выступающую часть соответствующим лови­ телем. Так как резьба и контргайки не у всех турбобуров с левой нарезкой, не везде можно работать колоколом.

При лоломке вала турбобура или турбодолота, а также при отвинчивании гайки и контргайки в скважине остается вал тур­ бобура, который извлекают ловителем или колоколом.

262

Если соединению ловильного инструмента с турбобуром мешает распорная втулка, ее извлекают гладким колоколом. Его также применяют иногда для захвата турбобура за верхнюю опору.

Для ликвидации заклинивания турбобура применяют кислот­ ную ванну, а для ликвидации прихватов вследствие сальникообразования — нефтяную или водяную ванны, или один из методов, подобных ликвидации аварий с прихватом труб. Если корпус тур­

ред торпедированием бурильной колонны пытаются сбить турбобур на забой. Для этого разгружают колонну на 10—15 тс, спускают в нее шаблон, чтобы выявить возможность дохождения до вала турбобура. После подъема шаблона бросают в колонну два же­ стко соединенных вала турбобура с головкой в верхней части для захвата его шлипсом лебедки ЛПГ-3000. Если турбобур не уда­ лось сбить, поднимают валы лебедкой и повторяют операцию не­ сколько раз, но не более 10 раз.

Сбивать заклиненный турбобур эффективнее способом, описан­ ным в [33]. Сущность его состоит в следующем. Отсоединяют бу­

переводник, исключающий прохождение бурового раствора внутрь труб, и спускают 'бурильную колонну в скважину, обеспечивая герметичность замковых соединений. Внутренняя часть бурильной колонны остается незаполненной жидкостью в пределах допусти­ мых величин, исключающих смятие труб. По достижении верха оставленного турбобура колонну разгружают. Усилие разгрузки

между собой два вала турбобура с головкой под шлипс грунтоноски.

Валы ударяются о дно глухого переводника, передают усилие удара на заклиненный турбобур. Если после первого удара турбо­ бур не освободился, поднимают валы и повторяют операцию не­ сколько раз. Сбитый турбобур ловят одним из описанных выше методов. Если работы по извлечению турбобура окажутся безре­ зультатными, забуривают второй ствол.

Ликвидация аварий с турбодолотами усложняется присутст­ вием в их верхней части подъемной грунтоноски и ее опоры. Если поломка корпуса турбодолота произошла так, что верх его окан­ чивается выступающей из вала грунтоноской и ее опорой, то сле­

263

Ликвидация аварий с электробурами

Приемы и правила ликвидации аварий с электробурами анало­ гичны применяемым при ликвидации аварий с турбобурами, а ловильный инструмент подобен применяемому в турбинном и ротор­ ном бурении. Исключение представляют прихваты, связанные с не­ обходимостью торпедирования колонны бурильных труб.

Ликвидация аварий с электробурами затрудняется тем, что небольшие зазоры в кольцевом пространстве между стенкой сква­ жины и электробуром ограничивают размеры спускаемых ловиль­ ных инструментов, а нахождение электробура в скважине без движения часто приводит к прихвату его.

При срыве резьбы в соединениях переводника электробура спу­ скают бурильную колонну с новым переводником. То же делают при отвинчивании корпуса электробура. Для соединения его с ос­ тавшейся частью спускают новый корпус и свинчивают его с резь­ бой трубы ротора электробура.

Азинмашем предложен ряд конструкций ловильных инструмен­ тов для ловли электробура, представляющих собой видоизменен­ ные метчики, колокола и ловушки, применяемые для бурильных труб и турбобуров. Известны случаи извлечения ротора электро­ бура специальным переводником, навинченным на 219-мм обсад­ ную трубу; резьба этого переводника такая же, как и резьба ниж­ ней части корпуса ротора электробура.

Для извлечения оставленных в скважине валов шпинделя при­ меняют ловители, отличающиеся от ловителей для бурильных труб и турбобуров габаритными размерами. В частности, изготовляют корпус ловителя, у которого нижняя часть имеет конус под углом 5°. В него вставляют захват.

При загрязнении забоя шламом трудно соединить ловитель с валом шпинделя. Для облегчения этого соединения в Шебелинской конторе бурения И. Я- Петрук и С. В. Катков предложили применять метчик с направляющей воронкой для ловли вала шпин­ деля электробура с захватом за гайку. Метчик сначала разрушает шлам над шпинделем, при вращении колонны вал заводится внутрь воронки, после чего метчик соединяется с гайкой вала. Же­ лательно во всех валах шпинделя делать ловильную резьбу.

Для извлечения прихваченного электробура могут быть приме­ нены ванны. Если попытки извлечь электробур не дают результа­ тов, следует забурить новый ствол.

§3. МЕТОДЫ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИЙ

СДОЛОТАМИ

Ликвидация аварий при отвинчивании долота

264

спускают калиберный метчик. Бескорпусное долото извлекают из скважины или калиберным колоколом, или обычным колоколом. Тип колокола выбирают в зависимости от состояния резьбы на долоте, представление о котором дает поднятая часть резьбового соединения.

Если долото отвинтилось вскоре после спуска или при спуске и нет признаков продолжительной работы им, то спускают калибер­ ный колокол. Если предполагается, что резьба долота сильно на­ рушена, спускают обычный колокол. Для захвата долота за при­ соединительную резьбу колокол обрезают на соответствующую длину. Колоколы, которыми захватывают долота за присоедини­ тельную резьбу, должны быть подготовлены заранее. Для извлече­ ния отвинченных долот часто спускают метчики, для захвата бес­ корпусного долота — пауки, магнитные фрезеры и т. д.

и снова падали на забой или застревали в середине скважины. Причем во многих местах они перевертывались и становились вверх шарошками. Очень редко удавалось поднять долото метчи­ ком. Как известно, бескорпусное долото сваривается из трех-четы- рех половинок. Естественно, нельзя достигнуть надежного крепле­ ния метчика на сварных швах, выступающих внутрь ниппеля долота. Поднимаемое на метчике долото неизбежно задевает за выступы стенок скважины и срывается.

Выбор метода разрушения долота зависит от конкретных усло­ вий и от наличия разрушающих инструментов. Установлено, что долото № 12 или № 1.1 можно разрушить при двух-трех спусках башмачного или забойного фрезера. При последующих спусках магнитного фрезера или других устройств, описанных ниже, из­ влекают куски металла с забоя.

Большую эффективность дает разрушение долот кумулятив­ ными торпедами осевого действия типа ТКО-70А и ТКО-120. По­ рядок работы ими описан в главе IV.

Если геофизическая служба сможет немедленно приступить к разрушению долота с помощью кумулятивной торпеды, то раз­ рушают его торпедированием. При отсутствии такой возможности

лот различными фрезерами нами сделан вывод, что башмачный фрезер с торцовыми зубьями разрушает долото быстрее, чем за­ бойный фрезер. Башмачный фрезер должен иметь внутренний диа­ метр на 10—15 мм больше диаметра резьбы долота, чтобы присо­ единительная резьба полностью заходила во фрезер. Помимо заводского изготовления, башмачные фрезеры делают часто из отра­ ботанных колоколов. Иногда на колокол навинчивают коронку и разрушают ею долото на части. О том, что долото расфрезеровано на части, указывают следы на внутренней поверхности

265

Для извлечения долот большого диаметра или их лап с шарош­ ками в мягких породах нередко практикуется зарезка второго ствола турбобуром с отклонителем. В образовавшийся ствол затем пикообразным долотом сталкивают лапы с шарошками и цементи­ руют его. В этих целях на 8—10 м выше места оставленного до­ лота вырабатывают уступ и зарезают новый ствол с расчетом, чтобы его забой оказался ниже старого на 15—20 м.

Ликвидация аварий, вызванных поломкой долота

При сломе шарошки в процессе роторного бурения происходят неравномерная работа долота и неравномерное вращение буриль­ ной колонны. Когда бурение ведется турбинным способом, при ава­ рии с долотом заклинивается турбобур, резко уменьшается про­ ходка. При бурении электробурами поломка долота сопровожда­ ется остановками двигателя и отключением электробура.

Шарошки долот и лапы с шарошками, а также лопастные до­ лота, оставленные в скважине, извлекают магнитным фрезером. Целесообразно работать им в комплексе с металлоуловителем, ус­ танавливаемым над ним.

Многие специалисты не учитывают особенности работы магнит­ ных фрезеров в глубоких скважинах. В результате нередки случаи их отказа в работе. В частности, не учитывают влияние перепада давления на извлекаемый предмет, необходимость обязательного контакта предмета с полюсом магнита и вдавливание металла в мягкие породы.

При отсутствии магнитного фрезера соответствующей грузо­ подъемности разрушают шарошки долота или лапы с шарошками забойным или башмачным фрезером. У стандартного забойного фрезера в отверстие для прохода раствора (расположенное по центру) попадают части разрушаемого предмета, что удлиняет время разрушения. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо сверлить два наклонных отверстия, а центральное отверстие зава­ ривать и наплавлять твердым сплавом.

В зависимости от твердости пород на забое поверхность торцо­ вой части фрезера должна быть выпуклой, плоской или вогнутой, что подробно изложено при описании конструкции забойных фре­ зеров. Для повышения эффективности очистки забоя над забойным фрезером надо устанавливать металлоуловители.

В других случаях узлы долота извлекают фрезером-пауком, гидравлическим пауком или пауком, изготовленным из обсадной трубы. Иногда для разрушения одной шарошки на забое исполь­ зуются штыревые долота. Этот метод применять не следует, так как процесс разрушения продолжается долго; на забое часто ос­ таются шарошки того долота, которым вели разрушение. После работы штыревым долотом на забое остается много металла, по­ этому замедляется углубление скважины, а в некоторых случаях

267