ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО АВАРИЯМ

Аварией в бурении называется нарушение технологического процесса строительства скважины, вызываемое потерей подвижности колонны труб или ее поломкой с оставлением в скважине элементов колонны труб, а также различных предметов и инструментов, для извлечения которых требуются специальные работы.

Наиболее распространенными являются следующие аварии:

Аварии с элементами колонны бурильных труб. Сюда относится оставление в скважине элементов колонны бурильных труб (ведущих, бурильных и утяжеленных труб, переводников, муфт, замков, центраторов, амортизаторов, калибраторов) из-за поломок по телу на гладком участке, в зоне замковой резьбы и по сварочному шву; вследствие срыва по резьбовому соединению, а также в результате падения в скважину названных ваше элементов из-за развинчивания по резьбе или поломок спускоподъемного оборудования или инструмента при обрыве талевого каната, подъеме на одном штропе и т.д.

Прихваты бурильных и обсадных колонн. К этому виду аварий относится непредвиденная потеря подвижности колонны труб вследствие прилипания под действием перепада давления; заклинивания в желобах, в местах сужения ствола или посторонними предметами; обвала горных пород со стенок скважины или оседания шлама по причине нарушения режима промывки, а также образования сальника на бурильной колонне.

Аварии с долотами. Эти аварии происходят в случае оставления в скважине долота, бурильной головки, расширителя, а также их элементов и частей.

Аварии с обсадными колонными и элементами их оснастки. Это аварии со спускаемыми, спущенными и зацементированными колоннами или с их частями, вызванные разъединением по резьбовым соединениям, обрывом по сварочному шву и телу трубы, смятием или разрывом по телу трубы, падением колонны или ее части, повреждением труб при разбуривании цементного стакана, стоп-кольца, обратного клапана, направляющей пробки или неисправностью элементов оснастки низа обсадной колонны.

Аварии из-за неудачного цементирования проявляются следующим образом: как прихват затвердевшим цементным раствором колонны бурильных труб, на которых спускались секции обсадных труб или хвостовик;

как отказ в работе и повреждение узлов подвески секции обсадной колонны, нарушающие процесс крепления и дальнейшую проводку скважины;

как оголение башмака, неподъем в затрубном пространстве или оставление в колонне цементного раствора, для удаления которого требуется дополнительные работы по устранению нарушения, а также негерметичность обсадных и бурильных труб, ставшая причиной некачественного цементирования;

Авариями с забойными двигателями считаются оставление турбобура, электробура, виброударника, винтового двигателя или их узлов в скважине вследствие поломок или разъединения с бурильной колонной.

Аварии вследствие падения в скважину посторонних предметов – это падение в скважину вкладышей ротора, роторных клиньев, ПКР, челюстей АКБ, кувалд, ключей, ручных инструментов, приспособлений и их частей и других предметов, с помощью которых велись работы на устье скважины или над ним.

Прочие аварии – это аварии, возникающие при промысловых исследованиях в скважине (обрывы и прихваты кабеля, приборов, грузов, шаблонов, торпед, перфораторов и других устройств); открытые нефтяные и газовые фонтаны; падение и разрушение буровых вышек, разрушение основания, падение элементов талевой системы; взрывы и пожары на буровых, приводящие к выводу из строя оборудования и остановке процесса бурения.

1.1 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙ

Основное число аварий происходит вследствие нарушения исполнителями ра­бот требований технологии бурения и правил эксплуатации оборудования и инст­рументов, применяемых при бурении.

Ряд аварий вызывается некачественным изготовлением инструментов, механизмов и оборудования, а также непредвиденными обстоятельствами (нефтегазо-проявления, вскрытие сильно трещиноватых пластов, текучих пород и т.д.).

1.2 Аварии с бурильной колонной

Многочисленными исследованиями и практикой доказано, что аварии вслед­ствие поломки элементов бурильной колонны вызываются в основном усталостью металла при действии следующих знакопеременных нагрузок:

изгиб;

поперечные колебания;

крутильные удары.

Усталость металла ускоряют следующие факторы:

дефекты материала труб - расслоение и структурная неоднородность метал­ла, незаметные неоднородные включения в металле и конструктивные дефекты, т.е. резкие переходы в сечении, острые надрезы, царапины и т.д.

малые радиусы закругления трубных резьб;

применение безупорного соединения трубы с замком или соединительной муфтой;

неблагоприятные геологические и технологические условия бурения и на­рушение запроектированных режимов бурения.

К неблагоприятным условиям бурения относятся следующие:

частое переслаивание пород, различных по крепости, большие углы падения пластов;

работа колонн в средах с агрессивными химическими добавками (соли, ки­слоты, щелочи), способствующими возникновению коррозии;

работа бурильной колонны в скважинах с большими кавернами по стволу, особенно при роторном бурении;

несоответствие типа долота крепости разбуриваемых пород;

возникновение резонанса при совпадении частоты колебаний колонны от пульсации давления насоса с частотой собственных колебаний колонны;

эксплуатация бурильной колонны в состоянии чрезмерного сжатия, т.е. при бурении без утяжеленных бурильных труб или с УБТ незначительной длины, то­гда как вес УБТ должен быть на 25% больше осевой нагрузки на долото;

установка над УБТ бурильных труб групп прочности Е, К или легких бу­рильных труб;

применение труб несоответствующего класса для бурения на данной глуби­не;

вмятины на трубах от инородных тел (шарошек, долот, крепких пород и т.д.);

эксцентричность вышки, ротора по отношению к оси скважины.

Перечисленные факторы способствуют возникновению аварий, проявляю­щихся следующим образом:

в ведущих трубах поломкой по телу и срывом трубной резьбы;

в бурильных трубах поломками по телу на участках с номинальной толщи­ной стенки, в кольцевых утолщениях, в зоне сварочного шва и трубной резьбы, а также срывом трубной резьбы;

в бурильных замках поломками по телу на участках, заключенных между резьбовыми концами и в зоне замковой резьбы ниппеля или муфты, а также сры­вом замковой резьбы;

в УБТ и переводниках поломками по телу в зоне замковой резьбы и срывом замковой резьбы;

в соединениях бурильных замков, УБТ, переводников и ведущих труб раз­винчиванием резьб.

1.2.1 Поломки по телу труб и в их соединениях

Ведущие трубы бывают цельными и сборной конструкции. Цельная веду­щая труба на концах имеет высадки, на которых вверху нарезается внутренняя (муфтовая) замковая левая резьба, а на нижнем конце - наружная (ниппельная) замковая правая резьба.

Ведущая труба сборной конструкции состоит из штанги и переводников. На концах штанги нарезается наружная коническая трубная резьба с шагом 8 ниток на длине 25,4 мм и конусностью 1:16 с левым направлением вверху и с правым внизу. На резьбы навинчиваются переводники под замковую резьбу.

С цельными ведущими трубами отмечаются лишь единичные аварии. Они вызываются, как правило, длительной работой с ведущей трубой без дефектоско­пических проверок. Поломки приходятся на тело в зоне резьбы ниппеля и очень редко по муфте.

Ведущие трубы сборной конструкции ломаются в зоне трубной конической резьбы и очень редко на участке, прилегающем к ней. Поломка приходится на первый виток полного сопряжения резьбы, обычно на 5м-6м витке от торца веду­щей трубы.

Бурильные трубы, поставляемые буровым предприятиям, изготовляются из стали или легких сплавов (ЛБТ) и бывают с приваренными соединительными кон­цами и сборной конструкции.

Бурильные трубы с приваренными соединительными концами ломаются по сварочному шву и телу.

Наиболее распространенная причина аварий с трубами по сварочному шву и телу - промывы в местах дефектов (посторонние включения в металле, расслое­ния, раковины и т.д.). Аварии с трубами в виде поломок их по сварочным швам могут быть вызваны также недоброкачественным изготовлением труб, т.е. отсутствием соосности трубы и привариваемого полузамка, низкой ударной вязкостью металла трубы, что объясняется образованием в сварочном соединении окисных шинок, трудностью получения высококачественной технической обработки сварочного шва; недостаточной площадью сварочного шва по сравнению с площадью поперечного сечения труб.

Основная причина многих аварий - использование труб не по назначению.

Если крутящие моменты велики, то возможно разрушение труб по спирали и в поперечном направлении.

Спиральный слом труб возникает в скважинах, диаметр которых не более чем на 100 мм превышает диаметр бурильных труб, причем чаще всего слом при­ходится на обсаженный участок скважины.

Спиральный слом возникает от поперечной трещины на поверхности трубы и имеет усталостный характер. Направление спирали совпадает с направлением вращения бурильной колонны. Угол подъема спирали равен приблизительно 45° к оси трубы, что соответствует наибольшим нормальным напряжениям при круче­нии. Поперечный излом труб вызывается концентрацией напряжения в местах по­вреждения, особенно от работы с пневмоклиньями, встроенными в ротор (ПКР), а также на участках с дефектами проката.

В зоне сварки и ее термического влияния развивается усталость металла, также приводящая к поперечному излому труб. В поперечном направлении трубы ломаются и от скручивания под влиянием чрезмерных крутящих моментов.

Слом по спирали и поперечный излом труб происходят очень часто и при ловильных работах. В продольном направлении трубы ломаются, как правило, из-за дефектов изготовления труб, т.е. при наличии в теле трубы раковин и других дефектов, а также из-за нарушения режима проката и термообработки, которые создают значительные внутренние напряжения, приводящие к усталостным по­ломкам.

Бурильные трубы сборной конструкции, имеющие на концах утолщения с конической трубной резьбой, широко применяются, несмотря на их неудачную конструкцию.

Помимо поломок, присущих трубам с приваренными замками, описанных выше, бурильным трубам сборной конструкции свойственны поломки, приуро­ченные к трубной резьбе. Технология изготовления труб с утолщениями на концах не позволяет достигнуть равномерного охлаждения трубы во время закалки, вследствие чего образуются мелкие трещины, направленные вдоль и поперек тру­бы, ускоряющие развитие усталости. В замковом соединении труб концентриру­ются большие знакопеременные напряжения. Наибольшие напряжения находятся около первого витка резьбы трубы, находящегося в полном сопряжении с резьбой замкового соединения. Такая концентрация напряжения в соединении замок-труба и наличие микротрещин от закалки трубы приводят во время работы к поломкам, приуроченным к этому участку трубы.

Сломы по утолщенному концу происходят и на других участках резьбы, на­ходящихся рядом с первым витком полного сопряжения. Увеличение толщины стенки трубы в зоне резьбы не предохраняет от распространения трещин в теле трубы, а как бы увеличивает время работы трубы до излома.

Для ЛБТ сборной конструкции характерны аварии, присущие стальным трубам сборной конструкции. Помимо этого для них свойственно развитие эрозии вблизи муфт(соединений), которые при уменьшении их прочности приводят к разрушению.

Эрозия возникает под действием турбулентного движения промывочной жидкости в зоне муфтовых и замковых соединений, где внутренняя поверхность более шероховатая, чем в остальной части трубы. Кроме того, конструкция муф­товых и замковых соединений труб способствует образованию местных сопротив­лений, а, следовательно, и более сложному характеру движения жидкости, кото­рая интенсивно размывает трубу на этом участке. Иногда ЛБТ ломаются из-за не­своевременного износа тела трубы.

Бурильные замки и соединительные муфты разрушаются по телу при лик­видации аварий вследствие приложения знакопеременных нагрузок. Концы разрушенных деталей имеют увеличенные диаметры и воронкообразную форму.

Такие аварии происходят в основном с бурильными замками диаметром ≤ 118 мм, а также с соединительными муфтами диаметром ≤ 140 мм. Разрушение муфт и замков по телу в поперечном направлении происходит также при непра­вильной их термической обработке: торцы сломанных деталей в поперечном на­правлении обладают мелкозернистой структурой.

В УБТ и переводниках так же, как и в бурильных замках, отламываются кольца ниппеля и муфты. Причины этих поломок аналогичны причинам слома замковых деталей по резьбе и труб по утолщенному концу.

1.2.2 Срыв резьбы

Наиболее часто аварии происходят из-за срыва замковой резьбы в бурильных замках, УБТ и переводниках. Основные причины разрушения замковых резьбовых соединений - их разрыв и износ после многократного свинчивания и развинчива­ния. При работе бурильная колонна подвергается различным знакопеременным нагрузкам, отчего одна часть резьбового соединения перемещается по другой, причем величина перемещения зависит от жесткости и плотности зоны свинчива­ния. Недокрепление соединения способствует интенсивному перемещению плос­костей резьбы относительно друг друга, что ускоряет износ резьбы.

На износ резьбы влияют также качество и давление промывочной жидкости в момент прокачки. Чем больше давление жидкости и чем больше в ней инородных тел, обладающих абразивностью, тем скорее изнашивается резьба. В результате размыва площадь соприкосновения витков резьбы уменьшается, увеличиваются напряжения в ослабленной резьбе, и она разрушается. Неотцентрированная вышка, а также недоброкачественная смазка труб способствуют ускорению износа труб свинчивании.

Большое число аварий с УБТ также происходит вследствие разрушения резь­бовых соединений, поскольку они работают в более тяжелых условиях, чем зам­ковые соединения бурильных труб. К тому же резьбовые соединения в УБТ менее прочны, чем в замках, переводниках и долотах.

Аварии в результате заедания или уменьшения прочности резьбы при размыве возникают реже, так как место размыва на внешней части тела соединенных эле­ментов можно легко обнаружить.

Разрушения резьбовых соединений также могут быть вызваны несоответстви­ем размеров элементов резьбы (особенно по конусности), так как значительное отклонение размеров приводит к неравномерному распределению нагрузки по виткам резьбы и, следовательно, к интенсивному износу.

1.2.3 Падение колонны труб в скважину

Падение бурильных колони в скважину в основном происходит вследствие нарушения технологических требований к спуску и подъему колонны, а также в результате неисправностей спускоподьемного инструмента и механизмов.

Наиболее часто встречаются следующие нарушения и неисправности:

подъем бурильной колонны на одном штропе;

несоответствие грузоподъемности элеватора массе колонны и наличие тре­щин в верхней проушине;

слабое крепление защелки элеватора, в результате чего при отходе элевато­ра от муфты защелка открывается и колонна падает в скважину;

несовершенство конструкции защелки подъемного крюка;

поломка боковых рогов и ствола крюка;

неисправность тормозной системы (обрыв тормозной ленты, разрушение тормозного шкива, чрезмерный износ тормозных колодок, отключение гидроди­намического тормоза, износ шарнирных соединений тормозной системы, закли­нивание тормозной рукоятки, неисправность крана машиниста, чрезмерный износ резьбы натяжных болтов тормозной ленты);

слом и разрушение сопряжений элементов бурильной колонны во время спускоподъемных операций (СПО) вследствие воздействия динамических нагру­зок при низкой посадке колонн на ротор или на уступ в скважине;

работы со штропами несоответствующей грузоподъемности и при наличии чрезмерного износа.

В процессе эксплуатации поломки и разрушения сопряжения элементов бу­рильной колонны происходят в местах ослабленной прочности трубы или соеди­нения.

Главными причинами падения колонны в скважину являются следующие:

нарушение трудовой и технологической дисциплины; недостаточная автоматизация СПО (отсутствие автоматического бурового ключа АКБ, ПКР);

конструктивные недостатки элеваторов и крюков (крюкоблоков); отсутствие достаточного опыта у членов буровой бригады.

1.2.4 Прихваты колонны труб

Прихват колонны труб - это наиболее распространенный и тяжелый вид аварий. С ростом глубины скважины и давления (как гидростатического, так и пластового во вскрываемых горизонтах) возросли потенциальные опасности воз­никновения прихватов при бурении скважин.

На возникновение прихватов значительное влияние оказывают наличие в разрезе мощных хемогенных толщ, комплекса переслаивающихся аргиллито-алевролитовых и глинистых пород, склонных к текучести, расслоению и обвалам; наличие зон с аномально высоким пластовым давлениям (АВПД) и температура­ми; тектонические нарушения, большие углы падения пластов и другие факторы геологического характера.

Решающий фактор в возникновении прихватов - вид промывочной жидко­сти. Основное число прихватов происходит в районах, где бурение ведется на глинистых растворах. Растворы на нефтяной основе исключают почти все виды прихватов, вызываемых перепадом давления, и образование сальников, а также резко снижают случаи нарушения устойчивости ствола скважины. Переход на бу­рение с применением воды в качестве промывочной жидкости вместо глинистого раствора в соответствующих условиях также приводит к резкому сокращению числа прихватов. Однако во многих регионах участились случаи нарушения ус­тойчивости стенок скважины и произошел рост прихватов, вызванных обвалами и осыпями.

Введение в воду различных добавок, хорошо растворимых в воде и при­дающих ей необходимые свойства, расширили область применения растворов с малым содержанием глинистых частиц и твердой фазы.

Прихваты бурильной колонны подразделяют на следующие группы:

Прилипание бурильной колонны к стенкам скважины. Этот вид прихвата происходит под действием перепада давления, в результате которого избыточное давление прижимает бурильную колонну к стенке скважины. При наличии на стенке глинистой корки трубы вдавливаются в нее. Трубы прилипают на участке проницаемых пород и тогда, когда возникающие в стволе силы трения превышают действующее на бурильную колонну нормальные силы, исключая тем самым пе­ремещение колонны в любую сторону. Признаками прилипания в начальной ста­дии его возникновения служат увеличение крутящего момента бурильной колон­ны и силы сопротивления ее осевым перемещениям. Прилипание отличается от других групп прихватов изменяющимся характером циркуляции промывочной жидкости и отсутствием признаков перемещения и вращения прихваченной части колонны. Прилипает, как правило, неподвижная бурильная колонна. На степень прилипания влияют время нахождения бурильной колонны без движения; перепад между пластовым и гидростатическим давлением; состояние глинистой корки (толщина, прочность и т.д.);площадь соприкосновения бурильной колонны со стенками скважины; проницаемость пород; сила трения между элементами бу­рильной колонны и стенками скважины; температура в зоне прихвата.

К прилипаниям бурильной колонны под действием перепада давления при­водит бурение на буровом растворе, параметры которого не отвечают требовани­ям ГТН. Оставление без движения бурильной колонны против проницаемых про-пластков, например для устранения неисправности воздухопроводов, ремонта ле­бедки, цепей или ликвидации неисправностей другого бурового оборудования, как правило, приводит к прихвату.

Особенно быстро прихваты происходят при оставлении колонны труб против только что вскрытых проницаемых горизонтов.

Заклинивание колонны труб. Эта группа прихватов преобладает в суженной части ствола, в желобах, а также при заклинивании посторонними предметами и шламом.

Заклинивание долот и элементов бурильной колонны в суженной части ство­ла скважины наиболее распространены в призабойной зоне.

Часто заклинивание происходит при спуске без проработки ствола алмазных, лопастных или четырехшарошечных долот после трехшарошечных.

Нередки случаи заклинивания бурильной колонны при увеличении жесткости ее низа.

При разбуривании хемогенных пород очень часто бурильная колонна оказы­вается прихваченной в результате сужения ствола скважины, вызванного текуче­стью каменных солей. Наличие гипсовых пропластков в разрезе некоторых место­рождений также может вызвать прихват.

Заклинивания широко распространены при расширении стволов скважин, где, как правило, трудно выдержать необходимый режим, особенно при больших глубинах.

В основном при спуске бурильная колонна останавливается так, что муфта верхней трубы выступает над ротором на несколько метров. В таких случаях ко­лонну поднимают до следующей муфты, отвинчивают и присоединяют ведущую трубу для промывки и проработки интервала остановки колонны. Однако подъем бурильной колонны до муфты часто приводит к неполному извлечению колонны из зоны сужения. Восстановление циркуляции при этом ведет к уплотнению осы­павшихся пород и к усложнению аварии, поэтому при заклинивании целесообраз­но бурильную колонну поднимать не менее чем на свечу и начинать проработку на 12-15 м выше места посадки. Бурение с эксцентричными переводниками или с шламоуловителями значительно снижает число заклинивания колонн.

В последние годы увеличилось число заклиниваний в желобах. Этому спо­собствует бурение скважин бурильными колоннами с недостаточной жесткостью низа, что приводит к интенсивному набору кривизны и изменениям азимута. Же­лоба встречаются при движении бурильной колонны по стенке скважины, где открытый ствол, как правило, длиной не менее 500-700 м. На увеличение желоба влияют способ бурения, масса бурильной колонны, кривизна скважины, число спусконодъемов бурильной колонны и твердость пород. Ширина желоба обычно равна диаметру замкового соединения. При роторном бурении образуется более глубокий желоб, чем при турбинном. К росту желоба приводят увеличение массы бурильной колонны, число спускоподъемов и меньшая твердость пород в месте образования желоба.

Заклинивание бурильной колонны шламом происходит при бурении с низкой скоростью восходящего потока промывочной жидкости. При этом осыпающиеся и разбуренные частицы пород оседают вокруг бурильной колонны и заклинивают ее.

Причинами нарушения режима промывки скважины нередко являются не­герметичность резьбовых соединений, наличие трещин в трубах; плохая работа буровых насосов. Возникновению аварий также способствует эксплуатация бу­рильных труб без их опрессовки.

При спуске бурильных труб с большой скоростью в искривленном интервале, а также в перемятых породах или в зонах сужения ствола замками и трубами сби­ваются обломки породы, которые, падая, заклинивают трубы. Эти заклинивания происходят также в период СПО, когда кольцевое пространство скважины не пе­рекрыто приспособлением для предотвращения попадания в нее посторонних предметов.

Прихват бурильной колонны обвалившимися неустойчивыми породами. Ствол скважины теряет устойчивость в результате изменения напряженного со­стояния пород, которое зависит от геологических факторов и технологии провод­ки скважины. Геологическими факторами, способствующими обвалообразованию, являются большие углы падения пластов, трещиноватость и перемятость пород, литологический состав, структура и механические свойства пород и др.

Наибольшее число обвалов происходит в глинистых породах из-за их спо­собности быстро набухать под действием фильтрата промывочной жидкости или разрушаться под влиянием расклинивающего и смазывающего действия фильтра­та.

Технологические факторы, способствующие обвалам, - это низкое гидроста­тическое давление на вскрываемые пласты в связи с малой плотностью промы­вочной жидкости или водо-, нефте- и газопроявлениями; низкое качество промы­вочной жидкости, особенно наличие большой фильтрации; резкие колебания дав­ления промывочной жидкости на породы, склонные к обвалам.

Прихват бурильной колонны сальником. В местах перехода от большего диа­метра находящихся в скважине элементов бурильной колонны к меньшему изме­няется скорость потока промывочной жидкости над долотом, турбобуром, УБТ с замками, а также в зоне каверн и в местах увеличенных диаметров скважин. Если скважина обсажена промежуточной колонной, состоящей из труб разного диаметра, то в зоне перехода с меньшего диаметра на больший скорость движения про­мывочной жидкости уменьшается.

Вследствие уменьшения скорости промывочной жидкости в местах перехода собираются частицы шлама, которые при благоприятных условиях (наличие лип­кой глинистой корки, промывочной жидкости с большим содержанием глинистой фазы и большой вязкостью и т.д.) слипаются во все большие комки и прилипают к трубам и стенкам скважины. Накопление комков в отдельных интервалах приво­дит к закупорке кольцевого пространства, в результате увеличивается давление на комки, они уплотняются и вызывают прихват бурильной колонны.

В других случаях сальники в процессе спуска образуются в результате сдира­ния глинистой корки со стенок скважины элементами бурильной колонны. Корка превращается а полутвердую массу, которая, двигаясь по стволу, задерживается на забое или на участках резкого сужения скважины, где через нее проходит доло­то или бурильная колонна. Образовавшийся плотный сальник при восстановлении циркуляции начинает выталкиваться до препятствия (сужение ствола, увеличение диаметра элементов бурильной колонны), где он останавливается, уплотняепся перепадом давления и прихватывает колонну иногда с прекращением циркуляции.

Признаками образования сальников являются следующие: затяжки во время СПО бурильной колонны; возрастание давления циркулирующей промывочной жидкости; уменьшение механической скорости проходки даже при несработанном долоте; постоянство показаний амперметра при вращении бурильной колонны во время электробурения.

1.3 Аварии при креплении скважин

1.3.1 Аварии с обсадными колоннами

Прихваты обсадных колонн. Аварии этой группы происходят в следующих случаях: из-за недоброкачественной подготовки ствола перед спуском колонны (проработка производилась не с жесткой компоновкой бурильной колонны, спуск компоновки в осложненных участках без проработки, завышенная скорость про­работки);

из-за применения бурового раствора несоответствующего качества (недостаточное количество противоприхватных добавок, не соответствующие ГТН параметры бурового раствора);

из-за наличия в стволе резких изменений кривизны и направления; из-за недостаточно продуманного плана работ по спуску колонны или ею невы­полнения.

Причины других случаев прихвата обсадных колонн аналогичны причинам прихвата бурильных колонн.

Падение труб и секций обсадных колонн. Обсадные колонны падают в сква­жину по следующим причинам:

вследствие неисправности спускоподъемного инструмента (элеваторов, ПКР и т.д.); в последнее время для спуска сварных обсадных колонн стали широко

применять спайдер-.элеваторы, однако из-за несовершенства узла закрепления трубы очень часто происходит проскальзывание обсадной колонны в спайдере, что приводит к ее падению в скважину;

в результате наличия уступов в стволе скважины, что приводит к остановке на них спускаемой колонны, открытию элеватора и падению труб;

вследствие вырыва трубы из муфты из-за некачественной резьбы, недоста­точно надежного крепления трубы к муфте, свинчивания резьбовых соединений с перекосом, приложения растягивающих нагрузок, превышающих допустимые, не­контролируемого момента свинчивания.

Известны случаи падения обсадных колонн в скважину из-за поперечного обрыва по телу колонны, который происходит в результате относительного удли­нения, не достигающего допустимой нормы, а также в связи с местным упрочне­нием металла, вызванным местной закалкой.

При безрезьбовом соединении труб с помощью сварки бывают случаи раз­рушения труб в зоне сварки из-за наличия непроваров и большого количества га­зовых пор, а также несоблюдения режима сварки по току и напряжению и неточ­ного направления электрода в разделку кромки.

Иногда для упрочнения соединение трубы с муфтой на буровой производят приварку трубы к муфте, но это приводит не к упрочнению, а к ослаблению трубы в месте сварки, так как материалы труб и муфт различны (группа прочности стали муфты всегда выше группы прочности стали трубы).

Смятие обсадных труб. Смятие обсадных труб происходит преимуществен­но в колоннах, спускаемых с применением тарельчатого обратного клапана. Несвое­временный долив спускаемой колонны приводит к смятию трубы над обратным клапаном.

На величину гидродинамического давления влияют скорость спуска колон­ны, разность диаметров скважины и спускаемой колонны, чистота стенок скважи­ны, параметры промывочной жидкости.

Обсадная колонна часто сминается в нижней части из-за чрезмерной ее раз­грузки, особенно в кавернах и в зоне большой разницы диаметров скважины и спускаемой колонны.

Иногда происходит смятие промежуточных обсадных колонн наружным давлением, возникающим выше цементного кольца вследствие обвала пород.

Известны случаи смятия обсадных колонн от наружного давления, возни­кающего при опорожнении скважины во время подъема бурильной колонны. Та­кие аварии характерны для кондукторов и первых промежуточных колонн, затрубные пространства которых зацементированы не до устья.

1.3.2 Прочие аварии с обсадными трубами

Встречаются случаи отсоединения нескольких труб низа кондукторов или промежуточных обсадных колонн после цементирования или во время работы в них колоннах. Эта подгруппа аварий характерна для роторного бурения и, как правило, в скважинах, где колонна не спущена до забоя или до места перехода на меньший диаметр, а также при установке башмака колонны в легко размываемые породы.

Невозможность отсоединения секции обсадной колонны от бурильных труб, на которых она спускалась,- довольно частое явление, происходящее при приме­нении резьбовых разъединителей, у которых трудно определить нейтральное нагружение левой резьбы (она бывает или сжата частью веса бурильных труб, или растянута), а также в случаях использования разъединителей с левой термически не обработанной резьбой, которая при большом весе подвешенной колонны де­формируется и не отвинчивается.

1.3.3 Аварии из-за неудачного цементирования

При цементировании обсадных колонн очень частыми являются аварии из-за разрушения труб под действием внутреннего давления. Происходят они при вос­становлении циркуляции промывочной жидкости после спуска обсадной колонны; при продавке цементного раствора, особенно в момент его выдавливания в затрубное пространство; при преждевременном схватывании цементного раствора; во время создания внутреннего давления при испытании колонны на герметич­ность, а также при ликвидации водогазонефтепроявлений.

Другими типовыми причинами аварий из-за неудачного цементирования яв­ляются следующие:

установка неправильно собранного разъединительного устройства между об­садной колонной и бурильными трубами, что не позволяет продавить цементный раствор в затрубное пространство;

спуск секции обсадной колонны на неопресованных бурильных трубах, что приводит к продольному разрыву бурильной трубы (во время продавливания) и последующему зацементированию бурильной колонны;

цементирование без продавочных пробок, что является причиной образова­ния цементных стаканов высотой до нескольких сотен метров;

удаление цементного раствора, находящегося над разъединителем, и после­дующая промывка скважины одним насосом с малой подачей, что приводит к од­ностороннему движению цементного раствора и зацементированию бурильных труб.

К неудачному цементированию очень часто приводит разрыв во времени ме­жду окончанием закачки цементного раствора и началом закачки продавочной жидкости. В таких случаях работы по цементированию прекращаются, а колонна почти по всей длине заполнена цементным раствором.

1.4. Аварии с забойными двигателями

За последние годы значительно улучшился парк турбобуров. Буровые пред­приятия получили возможность работать мощными секционными турбобурами со шпинделями, а также забойными винтовыми двигателями.

Наиболее распространенными стали турбобуры типа ЗТСШ, турбобуры типа АШ с наклонной линией давления, забойные винтовые двигатели типа Д и Д2. Однако и с этими турбобурами происходят аварии.

Наиболее распространенными авариями с турбобурами являются следующие:

отвинчивание шпинделя в результате отвинчивания верхнего переводника турбобуров ЗТСШ и АШ;

слом корпуса турбобура по верхнему переводнику в зоне резьбы и выше нее до 1,2 м у всех типов турбобуров;

слом вала шпинделя;

срыв резьбы верхнего переводника турбобура;

слом вала турбобура;

раскрепление шпинделя по замковой резьбе.

Бурение турбобурами типов ТСББ, ТС5Е, КТД, ТС4А, А7Н4С, А9Г и дру­гими также не исключает аварий, наиболее типичными из которых являются:

срыв резьбы верхнего переводника (вырыв из резьбы корпуса) или перевод­ника, соединяющего корпусы секционных турбобуров;

отвинчивание роторной гайки и контргайки вала турбобура;

слом вала турбобура;

слом корпуса турбобура;

отвинчивание шпинделя турбобура;

срыв или отвинчивание резьбового соединения вала турбобура из резьбы переводника на долото;

отвинчивание турбобура от бурильной колонны;

заклинивание корпуса турбобура.

Резьбы в узлах турбобуров срываются и отвинчиваются вследствие их не­достаточного крепления во время сборки, нарушения правил эксплуатации и ре­монта турбобуров. Ниппель отвинчивается при заклинивании вала турбобура час­тичками шлама, металлическими предметами, в результате набухания резиновой обкладки и погнутости вала. Разрушению резьбовых соединений турбобура спо­собствуют осевые вибрации.

Корпус турбобура ломается в основном по резьбе. У односекционных турбо­буров основные поломки наблюдаются в местах соединения переводника с корпу­сом, а у многосекционных - в соединительных переводниках, причем количество поломок у многосекционных турбобуров значительно больше, чем у односекци­онных. Сломы носят в основном усталостный характер.

Вал турбобура ломается по верхней резьбе под роторную гайку и контргайку, по промывочным окнам в местах перехода с основного диаметра на диаметр под пяту, по упору втулки нижней опоры в вал.

Корпусы турбобуров заклиниваются обломками выбуренной породы, метал­лическими предметами, находящимися в скважине в результате ранее происшед­шей аварии, а также при нахождении турбобура в желобах скважины.

1.5 Аварии с долотами

1.5.1 Аварии с шарошечными долотами

Наиболее частые аварии - отвинчивание долот и их поломка. Отвинчивание происходит из-за нарушения правил крепления или спуска долота, а также при использовании переводников на долото с несоответствующей резьбой.

Причинами пол<