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
Аварии, допущенные в процессе эксплуатации и ремонта скважин
Тема № 3 АВАРИИ НА НЕФТЯНЫХ СКВАЖИНАХ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРИ ИХ УСТРАНЕНИИ Капитальный ремонт скважин проводится в соответствии с планом-заказом и в указанной последовательности Капитальный ремонт скважин предполагает обследование и исследование скважин. Обследование скважины — это работы по определению глубины забоя, состояния эксплуатационной колонны, местонахождения и состояния аварийного подземного оборудования и др. Исследование скважин — комплекс работ по: · установлению интенсивности притока жидкости из пласта в скважину; · определению места поступления воды, притока жидкостей и газов через нарушения в эксплуатационной колонне; · отбору глубинных проб нефти; · измерению давлений и температур по стволу скважины, глубины и колебаний уровней; · контролю за техническим состоянием обсадной колонны и цементного кольца и др. Обследование скважины с помощью печатей (плоских, конусных и универсальных) начинают с проверки состояния эксплуатационной колонны, оставшейся в скважине НКТ, насосов, штанг и других предметов. Печать представляет собой металлический корпус, покрытый свинцовой оболочкой толщиной 8-10 мм, меньше диаметра колонны на 10-12 мм. Вместо свинцовой оболочки иногда используют сплав АС, состоящий из 98 % алюминия и 2 % сурьмы — для универсальной печати. Печать спускают на трубах, НКТ или бурильных трубах и по отпечатку на печати судят о состоянии верхнего конца аварийного оборудования, а также о состоянии стенки эксплуатационной колонны на участке нарушений, смятий, трещин и т.п. Однако наличие дефектов в резьбе, продольных трещин в колонне печатью обнаружить невозможно. Для этого необходимо провести опрессовку колонны, которая проводится после установки пакера. К капитальному ремонту относятся и работы по устранению аварий, допущенных в процессе эксплуатации и ремонта. Наиболее часто встречаются следующие аварии: 1. Аварии, связанные с трубами НКТ и бурильными трубами. К ним относятся: а) прихват колонн НКТ и бурильных труб. Прихваты могут быть механического происхождения (прихват при смятии обсадной колонны, при большой деформации колонны по той или иной причине, при применении двух рядов труб и т.д.), в цементном растворе, при потере циркуляции (связанной с качеством бурового раствора); б) «полет» (обрыв) насосно-компрессорных и бурильных труб. «Полет» НКТ может быть также со скважинным насосом и штангами, при этом верх штанговой колонны может остаться внутри колонны НКТ или же торчать наружу. При «полете» бурильных труб в скважине остается и бурильный инструмент. 2. Аварии, связанные со скважинными насосами, пакерами, якорями, забойными двигателями, приборами и др. К ним относятся: а) прихват пакера, погружного насосного агрегата центробежного, винтового и диафрагменных насосов; б) оставление в скважине погружного насосного агрегата с кабелем или без него; в) оставление в скважине штангового насоса и штанг; г) оставление в скважине насосных штанг вследствие обрыва; д) оставление в скважине винтобуров, турбобуров и других элементов забойной компоновки; е) оставление в скважине приборов, устройств для исследования скважин и пластов, геофизических приборов. 3. Аварии, связанные с кабелями, канатами, проволокой, гибкими трубами. К ним относятся: а) оставление каротажного кабеля, в том числе кабеля погружных электронасосов; б) оставление каната при работе желонкой или проведении других работ; в) оставление проволоки; г) оставление гибких труб. 4. Аварии, связанные с попаданием в скважину посторонних предметов — плашек, сухарей и т.д. Практика показывает, что причин аварий может быть множество, но преобладающей является оплошность персонала. Существуют простые правила, позволяющие существенно уменьшить риск возникновения аварий: 1) при спуске нестандартного оборудования или инструмента необходимо задать себе вопросы: · Можно ли извлечь этот инструмент при его возможном прихвате и оставлении? · Какой инструмент для этого нужен и есть ли он в наличии? 2) Необходимо составлять эскизы с размерами на все оборудование и инструмент, особенно нестандартного и крупногабаритного. 3) Следует избегать холостых рейсов при спуске оборудования и инструмента, так как любой рейс увеличивает риск возникновения аварий. При проведении ловильных работ необходимо на поверхности убедиться в работоспособности инструмента перед спуском в скважину. Недостаточная четкость в захватывании ловильного объекта инструментом значительно уменьшает успех его последующей работы в скважине. Существующие современные технологии и инструменты позволяют ликвидировать практически любую аварию, однако стоимость работ может оказаться очень высокой и скважину целесообразнее ликвидировать. Основными видами работ при устранении аварий в скважинах являются: 1) ловильные, 2) фрезерные 3) вспомогательные. В соответствии с видами аварий имеется набор скважинных устройств и инструмента: 1) Ловильный инструмент: · захватные устройства для бурильных и НКТ; · захватные устройства для извлечения скважинных двигателей, насосов, приборов, пакеров, долот и другого оборудования; · захватные устройства для штанг, кабелей, канатов, проволоки и др.; 2) режущие устройства для очистки ствола скважинным фрезерованием; 3) вспомогательные устройства и инструмент. Ловильный инструмент: 1. По принципу работы захватные устройства для труб бывают врезные, плашечные и спиральные. К врезным инструментам относятся ловильные метчики и колокола, к плашечным — ловители и труболовки для НКТ, а к спиральным — труболовки и ловители. Режущие инструменты — фрезеры забойные, кольцевые, комбинированные, райберы, труборезка и др. В некоторых случаях режущий инструмент комбинируется с захватным устройством (магнитным, плашечным и др.). К вспомогательным инструментам относятся отклонители, фиксаторы муфт обсадных колонн, скважинные гидродомкраты, пауки, яссы, металлошламоуловители и др. Рассмотрим более подробно захватные устройства для насосно-компрессорных труб. Метчик (рис. 9.30, а) представляет собой ловильный инструмент врезного неосвобождающегося типа с захватом за внутреннюю поверхность. Для НКТ метчики выпускаются типов МЭУ (универсальный) и МЭС (специальный), а для бурильных труб — типов МБУ и МСЗ. Метчик типа МЭУ предназначен для ловли и извлечения НКТ, верхний конец которых заканчивается ниппелем и муфтой. Ловля осуществляется путем врезания во внутреннюю поверхность трубы. Метчик типа МЭС позволяет осуществлять ловлю НКТ, верхний конец которых оканчивается муфтой. Метчик типа МСЗ — это специальный метчик для бурильных труб с захватом путем ввинчивания в замковую резьбу. Колокол типов К и КС (рис. 9.30, б) представляет собой ловильный инструмент врезного неосвобождающегося типа с захватом за наружную поверхность. Колокол типа КС (сквозной) предназначен для ловли труб, верхний конец которых поврежден (смят или сломан). При его применении поврежденный конец пропускается через колокол, и он зарезается за следующую муфту или замок. Труболовки могут быть: для захвата за внутреннюю поверхность: их называют внутренними труболовками; для захвата за наружную поверхность: их называют наружными труболовками, ловителями или овершотами. Труболовки могут быть освобождающиеся и неосвобождающиеся. Первые труболовки позволяют освободиться при необходимости от захваченной трубы. Труболовки могут быть правые и левые. Правые труболовки предназначены для извлечения труб целиком, левые труболов-ки позволяют прикладывать крутящий момент на отворот и извлекать трубы по частям. Труболовки могут быть с передачей крутящего момента захваченной колонне и без него. Наружные труболовки имеют: · узел уплотнения, позволяющий создать, кроме прочного, и герметичное соединение с захваченной колонной с целью ее промывки. Выпускаются Труболовки типов ТВ и ТВМ. Это инструмент плашечного типа с захватом за внутреннюю поверхность, ТВ -неосвобождающаяся, ТВМ — освобождающаяся Наружные труболовки типа ТН: ТНЗ — с плашечным захватом, ТНОС со спиральным или цанговым захватом. Спиральные труболовки более современные, так как обладают более прочным захватом вследствие более равномерного распределения нагрузки на корпус труболовки. Аварии с гибкими трубами НКТ во многом похожи на аварии с кабелем, и их ликвидация является сложной задачей. Аварии с гибкими трубами происходят чаще всего из-за их обрыва по причине больших растягивающих напряжений. При этом гибкая колонна в скважине приобретает форму спирали, что затрудняет ее извлечение. В месте разрыва может быть образована шейка длиной до 100 мм. Залавливание гибких труб должно осуществляться специальным инструментом (овершотом), который обеспечивает минимальное сопротивление входящим трубам. Извлечение гибких труб возможно как целиком, так и по частям. В настоящее время выпускается большая номенклатура ловильного инструмента. Эффективность ловильных работ повышается, если в компоновку включать яссы. Яссы — это инструменты для нанесения сильных ударов по прихваченной колонне сверху вниз и снизу вверх. Яссы могут быть гидравлические и механические. В практике капитального ремонта возникает необходимость определения места прихвата. Одним из методов является замер удлинения труб при растяжении. Зная модуль упругости материала труб, растягивающее усилие и удлинение, можно оп ределить длину колонны до прихвата. На точность метода влияют силы трения, особенно в кривых скважинах. Дадим описание этого метода в изложении. Вначале создают натяжение, равное весу на крюке до прихвата колонны (или равное весу колонны в воздухе), делают на верхней трубе отметку против стола ротора и обозначают ее буквой «а». Затем создают сильное натяжение в пределах кратковременных допускаемых нагрузок на трубы и разгружают колонну до собственного веса, делают отметку «б». Она окажется ниже отметки «а». Расстояние между отметками появляется вследствие сил трения в скважине. Далее создают натяжение в пределах рабочих (продолжительных) нагрузок на трубы, делают отметку «в» и затем натягивают колонну до нагрузки, когда была сделана отметка «б». После разгрузки колонны до нагрузки, при которой была получена отметка «в», надо сделать отметку «г». За усредненные
Аварии, допущенные в процессе эксплуатации и ремонта скважин
В эксплуатационных скважинах чаще всего происходят следующие виды аварий:
· двух рядов НКТ металлическим сальником или песчаной пробкой.
· одного ряда НКТ песчаной пробкой в процессе эксплуатации или промывки скважины.
· НКТ со скважинным насосом и защитным приспособлением песчаной пробкой.
· НКТ со штанговым насосом, штангами (или без штанг) и защитным приспособлением.
· каротажного кабеля при геофизических и электрометрических работах
4) Оставление в скважине:
· погружного ЭЦН с кабелем и без кабеля.
· тартального каната вследствие обрыва или прихвата во время чистки скважины от песчаной пробки или свабирования.
· падение в скважину отдельных предметов.
5) Забитость экс.колонны различными посторонними предметами.
Перед началом работ по ликвидации аварии должны быть точные данные о схеме спущенного лифта, марке, числе и размерах труб и штанг по диаметрам и глубинам их спуска, а также об оставшихся в скважинах штанговых насосов или электронасосах, защитных приспособлениях и т. д.
Извлечение прихваченных труб
Обычно трубы оказываются прихваченными пробкой в нижней части, за исключением случаев, когда этот вид аварии произошел вследствие слома верхней части экс.колонны.
Существует несколько способов освобождения НКТ:
Один из них – расхаживание, т.е. попеременная натяжка и посадка колонны труб. Во избежание обрыва НКТ нагрузка при натяжке колонны должна быть на 60 – 70% меньше разрывных усилий для данного диаметра и марки труб. Расхаживать ее следует равномерно при натяжке не более 0,3 – 0,5 м за один прием, при этом периодически оставляют трубы в натянутом положении (на вытяжке). Продолжительность натяжек зависит от схемы лифта и диаметра спущенных НКТ, глубины скважины, характера и места прихвата. Если после первых двух – трех натяжек при одной и той же нагрузке удается поднять трубы за каждый прием на 0,3 – 0,5 м, то это указывает на то , что есть возможность полностью освободить прихваченные НКТ путем расхаживания. В противном случае расхаживание следует прекратить.
Иногда путем длительного расхаживания удается поднять трубы только на 5 – 10 м. Это объясняется тем, что расхаживании и подъеме труб пробка в затрубе уплотнилась до такой степени, что дальнейшее расхаживание уже нерационально. В таких случаях для освобождения от прихвата НКТ внутри них размывают пробку с помощью труб меньшего диаметра с таким расчетом, чтобы, не вскрывая башмака, полностью вымыть песок из них до чистой воды, а затем продолжить промывку ниже башмака. Длительной промывкой ниже башмака удается размыть песчаную пробку за трубами, и полностью освободить их от прихвата.
Дата добавления: 2019-01-14 ; просмотров: 2428 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Источник