Общие вопросы аварийности буровых работ при строительстве нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель,

И.А. Милосердова, аспирант, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск)

В процессе бурения и испытания нефтяных и газовых скважин вследствие явлений горно-геологического характера возникают нарушения технологического процесса, называемые осложнениями. Это – поглощения буровых и тампонажных растворов, нефтегазоводопроявления, выбросы пластовых флюидов с буровым раствором, прихваты бурильных и обсадных колонн, осыпи и обвалы горных пород.

В проектах на строительство буровых скважин предусматриваются возможности и условия появления осложнений, разрабатываются мероприятия по их предотвращению и ликвидации. Но эти расчеты не всегда основаны на точной информации о горно-геологических условиях бурения. Проходка разведочных скважин нередко проектируется по информационным данным о горных породах и пластовых флюидах, полученным по соседним площадям. Именно этим объясняется возникновение ситуаций, когда основные технологические параметры становятся несовместимыми с условиями бурения.

Определенная часть осложнений переходит в аварии. К основным причинам возникновения аварий относятся нарушение параметров технологии бурения буровой бригадой, несоблюдение инструкций и требований проектных документов.

Изучение аварий, методов их предупреждения и ликвидации – весьма актуальная проблема. Рассмотрим основные понятия об авариях и осложнениях.

Авария – это непредвиденное нарушение непрерывности технологического процесса бурения или испытания скважин, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Характерными видами аварий бывают поломки бурильных или обсадных колонн с оставлением в стволе скважины отдельных элементов, потеря подвижности колонн труб, смятие или нарушение обсадных колонн. Аварии возникают при работе в осложненных условиях. Если осложнение не ликвидируется, оно может стать причиной аварии.

Осложнением является нарушение нормального состояния скважины, в результате которого дальнейшее углубление затрудняется или должно быть временно прекращено во избежание аварии. Осложнения как нарушения непрерывности технологического процесса строительства скважины вызываются явлениями горно-геологического характера. Это поглощения буровых и тампонажных растворов, нефтегазоводопроявления, выбросы и открытые фонтаны нефти, газа или воды, осыпи и обвалы горных пород в ствол скважины.

В соответствии с инструкцией по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ [1, 2] все аварии подразделяются на следующие виды:

- аварии с элементами бурильной колонны;

- прихваты бурильных и обсадных колонн;

- аварии с долотами;

- аварии с обсадными колоннами и элементами их оснастки;

- аварии из-за неудачного цементирования;

- аварии с забойными двигателями;

- падение в скважину посторонних предметов:

- прочие аварии.

Рассмотрим виды аварий при бурении нефтяных и газовых скважин.

1. Аварии с элементами бурильной колонны. Это разрушение труб вследствие воздействия переменных нагрузок и оставление в скважине части бурильной колонны, в т.ч.:

- сломы и срывы по резьбе;

- поломки по сварному шву;

- сломы по телу трубы;

- падения части бурильной колонны из-за развинчивания по резьбе или из-за поломок спускоподъемного оборудования.

2. Прихваты бурильных и обсадных колонн. Непредвиденную потерю подвижности колонны труб при приложении к ней максимально допустимых нагрузок называют прихватом. Причины прихватов следующие:

- прилипание труб к стенке скважины под действием перепада давления;

- заклинивание в местах сужений ствола при спускоподъемных операциях (СПО) и в желобах;

- осыпание и обвалы горных пород, оседание шлама при нарушениях режима промывки, заклинивание колонны посторонними предметами;

- образование сальника на бурильной колонне.

3. Аварии с долотами – это оставление в скважине долот, бурильных головок или их элементов и частей.

4. Аварии с обсадными колоннами включают следующие разновидности:

- разъединение по резьбовым соединениям;

- смятие или разрыв по телу трубы;

- обрыв по сварному шву;

- падение колонны или ее части;

- повреждение обсадной колонны при разбуривании цементного стакана, стоп - кольца, обратного клапана, разделительных пробок.

5. Аварии из-за неудачного цементирования подразделяются следующим образом:

- прихват бурильной колонны, на которой спускалась секция обсадной колонны или хвостовик, затвердевшим цементным раствором;

- оголение башмака обсадной колонны или недоподъём цементного раствора, если требуются дополнительные работы по устранению нарушений;

6. Аварии с забойными двигателями, оставление на забое гидравлических двигателей, электробуров или их узлов.

7. Падение в скважину посторонних предметов, например, ключей, кувалд и других ручных инструментов, вкладышей ротора, роторных клиньев, сухарей челюстодержателей автоматического бурового ключа.

8. Прочие аварии:

- аварии при проведении геофизических исследований скважин, например, прихваты и оставление в скважине каротажного кабеля, приборов, грузов, шаблонов, торпед и других устройств;

- аварии с открытыми нефтяными и газовыми фонтанами;

- падение или поломки буровых вышек, падение механизмов талевой системы, взрывы и пожары на буровых установках и других объектах, обслуживающих строительство скважин.

Источники информации:

1. Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ. М.:ВНИИОЭНГ, 1979. 26 с.

2. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. М.: Недра, 1988. 279 с.