Аварии и осложнении при бурении.

     Называют такие отклонения от нормального хода работ, которые приводят к преждевременному выходу из строя части или всего оборудования (инструмента) и непроизводительному простою скважины, в результате нарушения технологического процесса бурения. Аварии могут быть с наземным оборудованием (с буровой вышкой, станком, двигателем, насосом, талевой системой) и внутри скважины. В результате аварии может частично или полностью выйти из строя оборудование и инструмент; иногда аварии приводят к потере скважины.

Осложнением при бурении называют такую ненормальную ситуацию в скважине, при которой дальнейшая ее проходка становится невозможной, либо бурение продолжается, но резко снижается его производительность.

Аварии и осложнения требуют для их ликвидации больших затрат времени и средств, поэтому буровой персонал должен знать причины возникновения и основные мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при бурении скважин

 

Учет  аварий

Аварии всех видов разделяют на две категории: 

• регистрируемые
• учитываемые.

Регистрации подлежат все аварии, независимо от времени, затраченного на их ликвидацию (включая  внутриеменные аварии, длящиеся менее 8 ч); учитываются аварии, на ликвидацию которых затрачено более 8 ч.

Началом аварии считается момент ее возникновения, хотя обнаружен он может быть позже; концом аварии считается момент восстановления условий для продолжения бурения. Если авария произошла во время ликвидации первоначально возникшей аварии (осложнение аварии), она отдельно не учитывается, а время на ее ликвидацию суммируется со временем ликвидации первоначально возникшей аварии.

При возникновении  аварии и невозможности ее ликвидировать  в течение одной смены бурильщик  сообщает об этом буровому мастеру  и производит первоочередные работы по ликвидации аварии и недопущению ее усложнения. Буровой мастер ставит в известность об аварии главного инженера предприятия (партии, экспедиции) и производит работы по согласованию с ними.

Классификация, учет и расследование  аварий.

   Факторы, влияющие на возникновение аварий, разделяются на три группы:

• природные (неблагоприятные горно-геологические условия бурения);
• технологические (несовершенство и различные нарушения технологии бурения);
• организационно-технические (несовершенство организации буровых работ; несовершенство и неправильное использование буровой техники).

Аварии, возникающие  из-за неблагоприятных горно-геологических  условий бурения, зачастую весьма трудно отличать от осложнений при бурении.

По причинам возникновения аварии разделяют на две группы (это разделение обусловливает оплату труда буровой бригады за время ликвидации аварии):

• происшедшие по вине буровой бригады;
• аварии, не зависящие от буровой бригады.

По степени тяжести аварии делятся на простые и сложные, однако нередки случаи, когда во время ликвидации простой аварии она может превратиться в сложную.

По характеру возникновения аварии классифицируются на следующие виды:

• с колонной бурильных труб (оставление в скважине бурильных колонн или их частей из-за поломок в теле или в соединительных элементах бурильных, ведущих и утяжеленных труб; падение в скважину элементов бурильных колонн; нередки случаи аварий с колоннами бурильных труб как следствие ликвидации аварий других видов, например, прихватов);
• в результате прихвата бурильной колонны (это аварии, при которых полностью теряется возможность спуска или подъема бурильной колонны; вызываются прилипанием бурильных труб к стенкам скважины, заклиниванием породоразрушающего инструмента, колонковых или бурильных труб, возникновением сальников в скважине, обвалами и осыпаниями стенок скважин, прижогами бурового инструмента, затяжкой бурильной колонны);
• с обсадными трубами (разъединение по резьбовым или сварным соединениям спускаемых или уже спущенных обсадных труб; разрыв труб по телу; падение обсадных труб в скважину; смятие и протирание обсадных труб; прихваты обсадных колонн при спуске и подъеме; отвинчивание и обрыв башмаков);
• с буровыми коронками и долотами (прижоги или оставление в скважине коронок, долот);
• при скважинных работах (обрыв и оставление в скважине различных скважинных приборов, троса или каротажного кабеля);
• падение посторонних предметов в скважину;
• оставление керна в скважине.

Анализ  аварийности при  бурении

    При геологоразведочных работах все еще высок процент времени, затрачиваемый на ликвидацию различного вида аварий, возникающих в процессе бурения: так, по данным оценки технико-экономических показателей колонкового бурения, проведенной ВИТРом, общее время непроизводительных затрат на ликвидацию аварий по геологоразведочной отрасли составляет 4,5%.

Затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины

Распределение аварий при бурении

Анализ распределения  общего числа аварий при геологоразведочном бурении по отдельным видам показывает, что на долю обрывов бурового снаряда и прихватов колонкового набора приходится 70,8% всех аварий.   Для практических целей наибольший интерес представляют затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины  

 
 

Причины обрывов бурового снаряда

   Анализ причин обрывов бурового снаряда показывает, что все их многообразие сводится к следующим группам:

а) геологические:  повышенная кавернозность стенок скважины; прилипание бурового инструмента, вывалы породы;

б) технические: применение изношенного бурового инструмента; низкое качество изготовления резьбовых соединений;

в) технологические: превышение предельных крутящих моментов; повышенное искривление скважины; потери промывочной жидкости;

г) организационные: неудовлетворительное материально-техническое снабжение; недостаточный контроль за состоянием бурового инструмента.

Влияние перечисленных  причин существенно сказывается  на уровне аварийности, особенно при  бурении глубоких интервалов скважин, поэтому мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий являются существенно важными для обеспечения максимальной производительности бурения.

Факторы, влияющие на устойчивость стенок скважины.

    

  Целостность стенок скважины

Целостность (устойчивость) стенок скважины зависит от следующих факторов:

 

Геологических:

• напряженного  состояния пород в нетронутом массиве;
• строения, структурных связей и литофациальных особенностей горных пород;
• физико-механических свойств, в том числе пористости, проницаемости, влажности, прочностных и пластических характеристик горных пород;
• содержания флюида (пластовых вод, газа, нефти);
• характера и условий залегания пород (угла напластования, степени дефектности, неоднородности, трещиноватости, слоистости, перемятости);
• наличия других геологических факторов (тектонических сил; нарушений; аномально высоких пластовых давлений, приводящих к выбросам и горным ударам).

Технико-технологических:

• параметров  промывочной жидкости и ее физико-химической активности по отношению к горным породам, в том числе: плотности, от которой зависит противодавление на стенки скважины;
• вязкости и водоотдачи, от которых зависят гидроразрыв и удерживающее усилие;
• фильтрации;
• коркообразования;
• набухаемости и размокания пород;
• темпа и качества регулирования свойств промывочной жидкости;
• скорости циркуляции промывочных жидкостей и числа интенсивных длительных промывок, ускоряющих эрозионный процесс разрушения горных пород;
• гидродинамического и температурного режимов (амплитуды и частоты колебаний гидродинамического давления и изменений температуры на стенках скважины);
• механических воздействий режущих и изогнутых частей бурового снаряда при спуско-подъемных операциях и бурении;
• проработки ствола;
• способа бурения;
• компоновки инструмента;
• типа породоразрушающего инструмента, от которого зависит эффект поршневания при спуско-подъемных операциях;
• расположения ствола относительно разбуриваемого массива;
• продолжительности бурения (времени нахождения пород в незакрепленном состоянии).

Организационных:

• технической оснащенности;
• культуры на буровой;
• инженерно-технической подготовленности бурового мастера и бригады;
• правильного выбора профилактических мероприятий и способа ликвидации начавшихся осложнений;
• состояния контроля за технологическим процессом бурения скважины;
• климатических условий.

Одновременное действие всей совокупности факторов, определяющих устойчивость стенок бурящейся  скважины, маловероятно. В каждом конкретном случае для определения наиболее правильных мер и форм борьбы с потерей устойчивости ствола необходимо установить вид, число и первостепенность воздействия этих факторов. 
 

Способы ликвидации аварий

      Рекомендации по ликвидации аварий

Общие рекомендации по ликвидации аварий изложены по принципу - от более простых к более сложным. В каждом конкретном случае следует

• внимательно разобраться в схеме аварии, ее причине, возможных осложнениях;
• составить на основании этих данных подробный план ликвидации аварии;
• при аварийных работах следует систематически контролировать их ход, при необходимости своевременно вносить коррективы.

Следует помнить, что работы по ликвидации аварий трудоемкие; ошибки, допущенные при ликвидации аварий, ведут к возникновению  новых, более сложных аварий, что приводит к потерям и непроизводительным затратам рабочего времени. 
 
 

Расследование аварий

   При  расследовании аварии устанавливают причины, приведшие к аварии, виновников аварии, намечают мероприятия по ликвидации данной аварии и по предупреждению подобных аварий в дальнейшем. На ликвидацию сложной аварии составляется план, в котором предусматривают: мероприятия по ликвидации аварии; сроки проведения работ, мероприятия для предотвращения несчастных случаев и осложнений; работника, ответственного за исполнение плана работ по ликвидации аварии.

Материалы по аварии рекомендуется систематически обобщать, анализировать и на их основе разрабатывать  мероприятия по предотвращению аварий в конкретных условиях.

Инструменты для ликвидации аварий и осложнений

Ликвидация  аварий

Аварии при бурении можно рассматривать как непредвиденное прекращение углубки скважины, вызванное нарушением нормального состояния бурового инструмента (обрывы, падения инструмента в скважину, прижоги коронки и др.). Осложнения же в бурении обычно связывают с изменением состояния скважины (обвалы стенок, пучение пород, прихваты инструмента, образование желобов в скважине и др.).