Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС. Лекция 6
Тема: «Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС».
2 часа практические занятия
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы;
2. Причины и последствия аварий;
3. Классификация аварий. В добыче и бурении;
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС;
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению;
6. Последствия аварий.
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы.
Важнейшей задачей при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений является недопущение возникновения аварий на объектах нефтедобычи. Аварией принято считать нарушение исправного состояние оборудования или объекта, сопровождаемое материальным или экологическим ущербом. Под осложнением понимается затруднение углубления скважины при бурении и нарушение правильности ремонта при КРС.
2. Причины и последствия аварий:
— физический износ оборудования и материалов, коррозия.
— нарушение технологического режима работы объектов.
— осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин.
— осложнения при проведении КРС и ТРС.
Последствия этих факторов:
— прорывы нефтепроводов и загрязнение территории.
— порывы водоводов высокого давления.
— переливы нефти через резервуары и создание взрывоопасных ситуаций.
Аварии на объектах нефтегазодобычи влекут за собой:
— загрязнение окружающей среды
— экономический ущерб, связанный с потерей продукции и затратами на ликвидацию аварию.
— психологические и медико-биологические последствия.
3. Классификация аварий. В нефтегазадобыче.
3.1. Классификация аварий в добыче нефти.
Возможные аварии на нефтепромысловых объектах классифицируются на рис 3.
Рис.3 Классификация аварий на нефтепромысловых объектах.
Повреждение – нарушение исправного состояния оборудования или объекта при сохранении его работоспособности и не сопровождающее материальным или экологическим ущербом. Примеров может служить повреждение силового кабеля, обрыв одного ремня станка качалки.
Отказы в оборудовании или в объекте – нарушение работоспособности, связанное с полной или частичной остановкой из-за нарушения герметичности объекта или оборудования. Например, закупорка трубопроводов технологической обвязкой (парафинизация), отказ электродвигателя насосного агрегата ДНС и др.
Отказы бывают категорийные (несчастные случаи со смертельным исходом) и некатегорийные (расследования на самом предприятии).
Категорийные аварии, связанные с несчастными случаями, расследуются по нормам правил, ОГТИ (РГТИ). Некатегорийные расследуются по РД самими работниками предприятия. Издается приказ о создании комиссии по расследованию причин, определяются мероприятия по недопущению подобных случаев, указываются жесткие сроки исполнения.
Некатегорийные аварии подразделяются на:
— аварии по потере герметичности от внешних воздействий.
— трещины, разрывы по основному материалу или конструкций соединительных деталей не связанные с коррозией.
— не герметичность по причине коррозии внешней и внутренней (движение жидкости, объекты ППД).
— потеря производительности из-за отложений механических примесей или попадания некоторых предметов, смол.
Внешняя коррозия связана в основном с протеканием электрических токов по поверхности трубопровода. Для борьбы с внешней коррозией используется электроды для отвода статического электричества.
Внутренняя коррозия вызывается воздействием агрессивных жидкостей на внутреннюю поверхность трубопровода (обводненная нефть, водоводы высокого давления системы ППД). Для защиты от внутренней коррозии используются трубы со специальным покрытием (полиэтилен, пластик, эмаль).
Кроме того некатегорийные отказы подразделяются на 1 и2 группы:
1 группа – на участке от ДНС до магистрального трубопровода. Это наиболее сложная для устранения группа отказов, т.к. требуется останавливать добывающий фонд скважин, замерные установки и ДНС. Некатегорийные отказы 1 группы сопровождаются большими потерями нефти и загрязнением окружающей среды.
2 группа – от скважин до ДНС.
3.2. Классификация аварий.
Авария в скважине — непредвиденное прекращение работы на скважине, вызванное нарушением состояния скважины или находящегося в ней инструмента.
Отличительные признаки таких аварий — наличие оставленных в скважине технологического, аварийного и специального инструмента, а также геофизических приборов и посторонних предметов, для извлечения которых необходимо применять специальные методы, способы технические средства.
Авария с подъёмным агрегатом — незапланированная остановка связанная с повреждением механизмом узлов и деталей.
По степени тяжести последствий аварии делятся на простые и сложные.
К сложным относятся аварии, вызвавшие ликвидацию скважины или существенное изменение её глубины и конструкции.
Единого критерия для разграничения степени тяжести аварии не существует. В практике показатель тяжести определяется методом экспертной оценки состояния скважины, а также положения целостности оставленных в скважине устройств.
Различают аварии, происшедшие по субъективным и объективным причинам.
Первые как правило возникают по исполнителя рабочего процесса.
Наибольшее количество аварий возникает по субъективным причинам
3.2. Классификация основных аварий в скважинах по группам и
Группы и типы аварий в скважинах.
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС.
Под осложнением при бурении и КРС понимают возникновение в скважине таких явлений, при которых становится невозможным осуществление нормального процесса бурения.
К осложнениям относят:
— поглощение бурового раствора;
— осыпи и обвалы горных пород ;
— сужение ствола скважины;
— нефте- газо- водопроявления ;
— грифоны и межколонные проявления;
К авариям относят:
— поломки элементов колонны бурильных труб и наземного оборудования;
— прихваты колонны бурильных труб и бурового инструмента;
— полеты труб, бурового инструмента и посторонних предметов.
На ликвидацию возникающих в скважинах аварий и осложнений затрачиваются время, МТР, рабочая сила и нарушается экология, что ведет к возрастанию стоимости одного метра проходки.
Поэтому вопросам изучения причин возникновения аварий и осложнений уделяется большое внимание в буровых организациях и в научно-исследовательских центрах. Остановимся более подробно на видах осожнений и рассмотрим методы борьбы с ними.
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению.
В процессе бурения или КРС возможны Нефтегазопроявления при превышении забойного давления над статическим давлением столба жидкости в скважине. Это явление нарушает нормальный процесс и влечет за собой порчу оборудования, загазованность устья скважины и возможен пожар. В результате происходит выброс бурового раствора, затем воды или нефти с образованием фонтана. Особенно опасно насыщение газом при длительном перерыве в работе буровых и капитальных ремонтов скважин.
К признакам начала газопроявления относятся:
— выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек бурового раствора, насыщенного газом.
— кипение в скважине при ограниченном поступлении из пластов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора.
— слабый перелив раствора из скважины.
— повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых насосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему).
— появление газа по показаниям газокаротажной станции.
В этих случаях следует усилить промывку скважины, приостановить бурение или СПО до особого распоряжения и одновременно принять меры по дегазации раствора.
Для предотвращения выброса надо чтобы гидростатическое давление в скважине было на 5-15% выше пластового. Избыточное давление достигается утяжелением бурового раствора, но иногда этого бывает недостаточно.
Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо не5медленно закрыть скважину, что легко осуществить, если ее устье герметизировано специальным противовыбросовым оборудованием. Это оборудование устанавливается на колонном фланце кондуктора и состоит из превенторов, переходных фланцевых катушек, задвижек, колонных головок и др.
В настоящее время изготавливается несколько типов превенторов. При использовании плашечных превенторов скважины перекрываются сдвигающимися к центру плашками, изготовленными из специальной резины с металлической арматурой. Как правило, на устье скважины устанавливают 2 превентора, оснащенных плашками, размеры которых соответствуют наружному диаметру труб, находящихся в скважине. Таким образом принятые меры предотвратят серьезные осложнения при НГВП.
5.1. Предупреждение аварий при бурении скважин.
Предупреждение аварий это прежде всего выполнение требований проектов на строительство скважин (технического и технологического), а так же действующих инструкций и руководящих документов, обязательных для данного района.
Для предупреждения наиболее распространенных видов аварий буровой бригаде необходимо:
1) ознакомится с геологическим строением месторождения и зонами возможных осложнений
2) твердо усвоить и четко представлять себе особенности бурения стратиграфических горизонтов
3)строго соблюдать требования геолого-технического наряда, проекта технологии бурения скважины , режимно – технологического наряда,
4) постоянно следить за соответствием проекту параметров промывочной жидкости, состоянием скважины, за бурильной колонной, инструментом.
5) хорошо изучить инструкции по эксплуатации долот, трубопроводов, электробуров, спуску колонн и строго соблюдать их.
Особое внимание следует обращать на предупреждение аварий, происшедших вследствие недосмотра при смене вахты. Принимая смену. Необходимо:
— при нахождении бурильной колонны в скважине приподнять ее не меньше чем на 15 м и убедиться по показаниям контрольно измерительной аппаратуры в ее целостности и состоянии ствола скважины в призабойной зоне.
— проверить исправность механизмов: лебедки, редуктора, ротора
— внимательно осмотреть талевый канат, тормозную ленту, элеватор, ключи и цепные передачи, состояние клиньев и челюстей ключа
— проверить состояние противовыбросового оборудования, исправность работы КИП и противозатаскивателя
— проверить качество и количество промывочной жидкости
— устранить неисправности оборудования
— сообщить немедленно о неисправностях или нарушениях, препятствующих нормальной работе бригады, буровому мастеру или работнику службы оперативного уведомления.
При возникновении аварий бурильщик обязан немедленно уведомить бурового мастера об аварии и принять первоочередные меры по ее ликвидации, чтоб не допустить осложнений.
6. Последствия аварий.
— разрушение оборудования (пожар, взрыв).
— нарушение технологических процессов на КНС и ДНС.
— выключение объектов из работы (скважина – ГЗУ – ДНС).
— загрязнение окружающей среды от переливов нефти на ДНС, от прорывов нефтегазопроводов.
— экономический ущерб – потеря продукции и затраты на восстановление.
— психологические и медико-биологические последствия аварий (отравления, человеческий фактор).
Источник
Возможные аварии при бурении, капитальном и подземном ремонте скважин. Меры по их предупреждению. Лекция 8
Тема: «Возможные аварии при бурении, капитальном и подземном ремонте скважин. Меры по их предупреждению».
2 часа практические занятия
1. Аварии при производстве буровых работ;
2. Методы ликвидации аварий;
3. Предупреждение аварий;
4. Прочие аварии;
5. Основные обязанности при составлении ПЛА в бурении и КРС.
1. Аварии при производстве буровых работ: капитальном и текущем ремонте.
Как уже отмечалось основными причинами аварий являются: разрушение оборудования, нарушение технологических процессов, коррозия металла и т,д.
— связанные с самим процессом бурения ствола скважины
— связанные с выводом из строя подземного оборудования (прихват инструмента, обрыв инструмента)
1. Выход из строя оборудования.
2. Нарушение технологического процесса.
3. Потеря рабочего времени.
4. Загрязнение окружающей среды (небольшое).
В 2006 г. на объектах нефтегазодобычи и геологоразведочных работ зафиксировано 217 аварий (11-нефтедобыча,93-газодобыча,13-геологоразведка).
1.2 Понятие об авариях в бурении скважин
В процессе бурения нефтяных и газовых скважин аварий считают нарушение технологического процесса, вызываемое прихватом или поломкой с оставлением в скважине инструментов, элементов бурильной колонны или других предметов, для извлечения которых требуются специальные работы.
Аварии делят на следующие виды:
— аварии с бурильной колонной;
— прихваты бурильной колонны;
— аварии с обсадными колоннами;
— аварии вследствие неудачного цементирования;
— аварии с забойными двигателями;
— аварии с долотами;
— аварии вследствие падения в скважину посторонних предметов;
1.3 Понятие об аварии в КРС
Капитальный ремонт скважин — сложный технологический процесс. Для его осуществления используется большое число разнообразного оборудования, инструментов и материалов.
Оборудование, находящееся в скважине. Работает в условиях невидимых человеком. О его состоянии приходится судить только по показаниям приборов. Это требует повышенного внимания к эксплуатации и уходу за оборудованием, инструментами и приборами, а также строгого соблюдения предписаний по технологии капитального ремонта скважин.
Под аварией в капитальном ремонте следует понимать нарушение технологического процесса различного рода технологий, поломкой с оставлением в скважине элементов колонны труб, а также различных предметов и инструментов, для извлечения которых требуется проведение специальных работ.
Характерными поломками являются: поломки по телу или узлам соединения насосно — компрессорных труб, поломки забойных двигателей, долот, вспомогательных и ловильных инструментов.
Часто насосно — компрессорные трубы неожиданно оказываются прихваченными или заклиненными в скважине.
Аварии возникают в основном в следствии брака в работе исполнителей технологического процесса или изготовителей инструментов, оборудования и механизмов.
1.4 Аварии с буровыми долотами
В зависимости от типа долота различают следующие виды аварий.
1. Аварии с шарошечными долотами — отвинчивание долот и их поломка. Отвинчивание происходит в результате нарушения правил крепления или спуска долота, а также при применении переводников на долото с несоответствующей резьбой (когда переводники изготавливаются в механических мастерских без соответствующей проверки резьбы калибрами и вне соответствии ГОСТов). Причинами поломок долот являются:
— передержка на забое;
— бурение с нагрузками, превышающие допустимые;
— удар долотом о забой или уступ;
— разбуривание пород долотами, несоответствующими их крепости;
— малая прочность опор;
— слабая прочность сварных швов;
— дефекты нарезки резьбы;
— неплотное прилегание заплечников лап долота к торцу переводника;
— работа долотами по металлу;
— длительная промывка скважины перед подъёмом сработанного долота.
В результате аварий с долотами в скважине чаще всего остаются шарошки долот. Это связано в основном со значительным износом опор, недостаточным сроком их работы даже в пределах, предусматриваемых конструкцией долот и режимами работы последних в скважине.
2. Аварии с алмазными долотами — заклинивание долот при спуско-подъёмных операциях и бурении, отвинчивание долот. Причинами заклинивания алмазных долот являются:
— резкая посадка долота в зоне сужения ствола скважины и в её призабойной зоне в результате спуска долота без ограничения скорости, особенно в необсаженной части ствола скважины;
— преждевременное прекращение циркуляции промывочной жидкости перед подъёмом бурильной колонны с алмазным долотом (чаще во время процесса наращивания);
— недостаточная промывка скважины через долото (утечки промывочной жидкости через негерметичные участки бурильной колонны и ниппель турбобура), а также вследствие малой подачи промывочной жидкости насосами;
— бурение скважины при несоответствующем соотношении размеров долота, утяжелённых бурильных труб и забойного двигателя;
— заклинивания долот инородными предметами (металл, куски породы). Относительно часто наблюдаются случаи заклинивания ступенчатых долот вследствие наличия у них большой калибрующей поверхности секторов, отчего достигается большой контакт со стенками скважины.
При бурении скважин с применением алмазных долот из них могут выпадать алмазы в результате недостаточного их крепления, а также вследствие изнашивания тела долот. Выпавшие алмазы крошат другие алмазы в долоте, что может привести в негодность всё долото.
Применение долот режущего типа сопровождается меньшим числом аварий по сравнению с шарошечными долотами. Аварии практически единичны, но всё же имеют место.
3. Аварии с долотами режущего типа (лопастные долота) – отвинчивание долота, излом лопастей долота, поломка корпуса.
Эти долота отвинчиваются по тем же причинам, что и шарошечные.
Лопасти ломаются в результате неплотного их присоединения к корпусу или вследствие заклинивания долота, вызванного несоответствующим режимом его работы на забое.
Поломки корпуса долот имеют те же причины, что и шарошечные, рассмотренные выше.
2. Методы ликвидации аварий
Прежде чем приступить к ликвидации аварии, необходимо тщательно проанализировать её на основе современного состояния техники ловильных работ и опыта ликвидации аварии. При этом надо иметь в виду, что применение несоответствующего ловильного инструмента может привести к усложнению аварии, а нередко к ликвидации скважины.
Работы по ликвидации аварии ведутся буровым мастером под руководством старшего инженера (мастера) по сложным работам или главного (старшего) инженера предприятия.
Перед проведением ловильных работ проверяют состояние талевого каната и спуско-подъёмного оборудования, а также крепление штропа вертлюга в зеве крюка. Все замковые соединения бурильной колонны и соединения частей ловильного инструмента крепятся машинными или автоматическими ключами.
Признаками аварий с долотами при роторном бурении являются неравномерное вращение, вертикальные колебания бурильной колонны. А также прекращение проходки, при электробурении — снижение показаний амперметра и отсутствие проходки, а при турбинном — остановки турбобура, и также отсутствие проходки. Выбор методов ликвидации аварий зависит от конкретных условий и наличия разрушающих инструментов.
Категорически запрещается извлекать безкорпусные долота метчиком. Это приводит или к расколу долота, или к оставлению его над забоем, так как метчик очень плохо закрепляется на сварных швах.
Шарошки долот и лапы с шарошками, а также лопатки лопастных долот, оставленные в скважине, извлекают пауком гидромеханическим или магнитным фрезером. Целесообразно работать магнитным фрезером в комплексе с металлоулавливателем, устанавливаемым над ним .
Для извлечения лап с шарошками долот большого диаметра в мягких породах нередко зарезают второй ствол (турбобуром с отклонителем, в который затем пикообразным долотом сталкивают лапы с шарошками) и цементируют его. Для этого на 8-10 м выше места оставленного долота вырабатывают уступ и зарезают новый ствол с таким расчетом, чтобы его забой оказался ниже старого забоя на 15-20 м.
3. Предупреждение аварий
3.1 Предупреждение аварий с шарошечными долотами.
1. Перед началом бурения под соответствующую обсадную колонну на буровую завозят набор типоразмеров долот, осмотренных и обмеренных на базе, с паспортами и сводной ведомостью.
2. Запрещается транспортировка и хранение долот навалом, а также их сбрасывание на металлические предметы.
3. Перед присоединением долота к бурильной колонне бурильщик обязан проверить: соответствие типа и размера долота разбуриваемым породам (ГТН); чистоту резьбы; у гидромониторных долот наличие насадок, надёжность их крепления и уплотнения; отсутствие внешних дефектов и чистоту промывочных каналов.
Источник