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.
