Диссертация (1173027), страница 4
Текст из файла (страница 4)
На открытой поверхности стенки скважины проявляется действиебокового распора, которое не компенсируется силами гидростатическогодавления. Это вызывает деформацию горных пород в окрестностях ствола иможет приводить к их разрушению.Уменьшению прочности горных пород также способствуют усталостныеявления, которые развиваются под воздействием гидродинамических ударов иизменения давления в стволе при СПО.При циркуляции промывочной жидкости по стволу скважины и еепрекращении нарушается температурный режим горных пород, что приводит кпоявлению дополнительных напряжений.Имеющийся опыт бурения позволяет выделить основные виды нарушенияцелостности стенок скважины. К ним относятся:− раскрытие естественных и образование новых трещин;− образование каверн;− образование желобов;− осыпание стенок скважины;− обвалообразование;− вытекание пород, склонных к пластическому течению в определенныхусловиях;− сужение ствола в результате набухания горных пород или ихпластического течения.4.
Прихват БИ сальником18В местах изменения диаметра элементов БИ меняется скорость потокапромывочной жидкости над долотом, турбобуром, УБТ и ЗРС и в местахувеличенныхдиаметровскважин(каверн).Еслискважинаобсаженапромежуточной колонной, состоящей из труб разного диаметра, то в зонахперехода с большего на меньший диаметр скорость движения промывочнойжидкости увеличивается.5.
Аварии с элементами БИ; Аварии с долотомОставление в скважине долота, бурильной головки, расширителя, а также ихэлементов и частей относятся к авариям с долотом, которые могут стать причинойзаклинки БИ. С шарошечными долотами происходят аварии:− из-за отвинчивания долот и их слома в результате нарушения правилкрепления или спуска долота;− при использовании переводников на долото с несоответствующейрезьбой (когда переводники изготовлены в механических мастерских безпроверки резьбы калибрами). Аварии с забойными двигателямиОставление турбобура, электробура, винтового двигателя или их узлов вскважине происходит вследствие слома или разъединения с БИ.Буровые предприятия работают мощными секционными турбобурами сошпинделями и забойными винтовыми двигателями.
Наибольшее распространениеполучили турбобуры типа 3ТСШ различного диаметра, турбобуры типа АШ снаклонной линией давления, винтовые двигатели типа Д и Д2. Однако и с нимипроисходят следующие аварии [27, 83, 87]:− отвинчивание шпинделя после развинчивания верхнего переводникатурбобуров ЗТСШ и АШ;− слом корпуса турбобура по верхнему переводнику в зоне резьбы и вышенее до 1,2 м у всех типов турбобуров;− отвинчивание шпинделя средней секции турбобура ЗТСШ;19− слом вала шпинделя;− срыв резьбы верхнего переводника турбобура;− слом вала турбобура;− раскрепление шпинделя по замковой резьбе. Аварии с обсадными колоннами и элементами их оснастки − аварии соспускаемыми на бурильном инструменте, спущенными и зацементированнымиколоннами либо с их частями, вызванные разъединением по ЗРС БТ, обрывом посварному шву и телу БТ, смятием или разрывом по телу БТ, падением колонныили ее части, повреждением БТ при разбуривании цементного стакана,стопкольца, обратного клапана, направляющей пробки или неисправностьюэлементов оснастки низа обсадной колонны [59, 60, 61]. Прочие аварии − аварии, возникающие при проведении промысловыхисследований в скважине (обрывы и прихваты кабеля, приборов, грузов,шаблонов, торпед, перфораторов и других устройств, применяемых приисследовании скважин и вспомогательных работах), открытые нефтяные игазовые фонтаны; падение и разрушение вышек, морских оснований, падениеэлементов талевой системы (кронблок, крюкоблок); взрывы и пожары набуровых, приводящие к выходу из строя оборудования и остановке бурения.6.
Слом металлаСлом металла возникает из-за различных воздействий механическихпараметров и факторов окружающей среды. Если металлические деталиподвергаются воздействиям различных усилий, даже хорошо проектируемыеконструкции могут оказаться под риском слома [33, 101].Причины слома и повреждения металла систематизированы и представленыв таблице 1.1.20Таблица 1.1 ─ Причины слома и повреждения металла№пп1.Причина сломаУсталостный износметаллаОписание механизма сломаВыводы, примерыЦиклические воздействия, высокие концентрации напряжения, когдаповреждения накапливаются и появляются микротрещины.
В процессебурения ЗРС БИ имеют сложную структуру с надрезами, где наблюдаетсяконцентрация напряженияРастяжения, восприимчивость материала к коррозионной среде. Трещиныпоявляются на поверхности при напряжениях меньше предела прочностиметаллаКоррозия и усталость вызваны увеличением электромеханическогопотенциала, необходимого для коррозииОтносительно низких уровняхнапряжения по сравнению спределом прочности материала,частый вид сломаПри бурении очень глубокихскважин, коррозия развиваетсядостаточно интенсивноПосле появления остаточныхсжимающих напряжений наповерхности металлаВозникаютдополнительныеповреждения,усталостныеявления и коррозияКонструкцияЗРСБТспособствуетобразованиюместныхсопротивленийисложному движения жидкости,размывающей БТРотор ВЗД с содержанием пескаболее 1% в БР и забойнойтемпературе более 120°С.Кавитационные пузирьки могутсодержать рязряженный пар2.Коррозия ирастяжение3.Коррозия иусталость4.Выработка металлаПродолжительное скольжении поверхностей двух металлов друг по другу сосвобождением абразивных частиц возможен5.Эрозия при течениив буровом растворешлама с кварцевымпескомДля легкосплавных буровых труб развитие эрозии вблизи муфт приводит кразрушению.
Эрозия возникает под действием турбулентного движенияпромывочной жидкости в зоне ЗРС, где внутренняя поверхность болеешероховатая, чем в остальной части трубы.6.Высокиетемпературы инагрузкиКавитация притечении БР свысокой скоростьюЗаедание металлаСкольжение границы кристалла металла, приводящее к деформацииметалла7.8.Образование и последующего схлопывания пузырьков вакуума в потокежидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами.Заедание происходит, когда две липкие поверхности металла разрывают Вследствиизаеданиясдруг друга.
При перекосе осей БИ деформируются витки резьбы труб, увеличением нагрузки на ЗРСрезьбу "заедает" и трубы полностью не свинчиваются или свинчиваются с происходит авариябольшим усилием, приводящим к сильному нагреву места их соединения.211.3. Анализ инцидентов на буровых объектах Приобского месторожденияВ 2016 году на буровых объектах Приобского месторождения произошло118 инцидентов (аварий и осложнений):− авария с геофизическими приборами,− авария с обсадными трубами,− зарезка нового ствола скважины при шаблонировании,− непрохождение обсадной колонны,− отворот бурильного инструмента,− падение в скважину посторонних предметов,− слом элементов БИ,− прихват геофизического прибора,− прихват инструмента.Из них 27 (22,9%) поломок ЗРС БИ (таблица 1.2.
По результатам анализаТаблица 1.2 – Нарастание степени сложности инцидента до слома БИ№скв.1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.Порядок нарастания степени сложности инцидентадо слома БИ(по Актам расследования инцидентов)Падение давления на 30 атм.Затяжка, потеря веса (5 т)Плавное падение давления, потеря весаЗатяжка, рост моментаЗатяжка, потеря веса (обрыв) БИЗатяжка, рост момента, пружина, потеря веса (обрыв) БИПотеря веса (обрыв) БИЗатяжка, расхаживание, потеря веса (обрыв) БИСкачок момента, пружина, потеря веса (обрыв) БИПадение давления, потеря веса (обрыв) БИСрабатывание пружины, отворотРост момента, затяжка, потеря веса (обрыв) БИПотеря веса (обрыв) БИОбрыв БИ при фрезерованииСкачок давления, потеря веса (обрыв) БИПропал сигнал РУС (обрыв) БИПотеря веса (обрыв) БИ2218.19.20.21.22.23.24.25.26.27.Посадка, слом переводника верхнего приводаПосле расхаживания на 4 м, обрыв БТ на устье, потеря инструментаПадение давления, потеря веса (обрыв) БИОтворот ЛБТ, потеря весаНа глубине 283 м падение механической скорости, слом ЗТС-172, наработка 1941 часов,заводской ресурс по паспорту 2500 часовПосадка на глубине 3179 м, затяжка на глубине 2855 мОтключение электроэнергии, затяжка, расхаживание, потеря целого инструмента(обрыв) БИПадение механической скорости, команда на подъем, затяжкаПрихват, обрыв БИ, потеря инструментаПотеря сигнала РУС, (обрыв) БИдиаграмм и отчетов станции ГТИ все поломки описываются следующимипризнаками: затяжки бурильного инструмента − 10 случаев, скачок крутящего момента на роторе – 5 случаев, падение давления – 5 случаев, обрыв (потеря веса бурильного инструмента) – 17 случаев.Резкое увеличение (скачок) момента на роторе связано с состоянием стволаскважины, а также с вибрацией и прерывистым вращением долота.
Системамониторинга усталостной прочности БИ позволит спрогнозировать потраченныйресурс ЗРС БИ и предупредить приближение к зоне риска.Причина падения давления в БИ чаще всего связана со слабым контролемэксплуатации, так как только изношенный и старый инструмент и особенно подинтенсивным циклическим воздействием или недопустимым изгибом можетпотерять герметичность как по телу трубы, так и по ЗРС. Обрыв БТ (потеря веса)также относится к контролю эксплуатации ЗРС БИ.Привыборескважины−кандидатадлядетальногоисследованияучитывалось, насколько инженер профессионально описывает аварию, т.к.
многиесотрудники пытаются отойти от ответственности, искажая события, другиенаполняют отчет бесполезной информацией. Выбран отчет по скважине №22,23содержащий объективное объяснение порядка и иерархии событий, достаточнодетально описаны графики и указана наработка ЗРС БИ.Затяжки из-за неустойчивого состояния ствола скважины неизбежны,особенно при жесткой экономии средств на строительство скважин иприменяемыетехнологии.Созданиесистемымониторингаусталостнойпрочности ЗРС БИ позволит вырабатывать оптимальную стратегию сдерживанияэкстремальных нагрузок до установки нефтяной или кислотной ванны.1.4.
Анализ методов предупреждения аварий из-за снижения усталостнойпрочности замковых резьбовых соединенийСаруев Л.А. предлагает конструкцию ЗРС с ниппельными соединениямизакрытого типа для бурения скважин малого диаметра (до 70 мм) в породахсредней твердости и выше. Он отмечает, что с целью интенсификациивращательного бурения эффективнее использование вращательно-ударногоспособа. Существующие типы БИ для геологоразведочного бурения непредназначены для передачи по ним энергии удара [69, 70].Кроме БТ, забойные двигатели в резко-искривленных участках испытываютвысокие изгибающие нагрузки. Стенд УП-200М позволяет надежно и достоверноопределить усталостную прочность при изгибе различных по конфигурациидеталей винтовых забойных двигателей [29].Песин М.В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
