книги / Предупреждение и ликвидация аварий в бурении

раствора. После выравнивания его параметров поднимают буриль­ ную колонну, затем спускают ее с яссом и соединяют с прихва­ ченной колонной. При этом над яссом должно быть 50—100 мУБТ.

Эффективность работы ясса зависит от следующего.

1.От места его установки. Чем ближе ясс помещается к при­ хваченным трубам, тем больше вероятность освобождения ко­ лонны, так как установка его непосредственно над прихваченными трубами исключает поглощение силы удара неприхваченными тру­ бами.

2.От длины прихваченной колонны. Ясс целесообразно исполь­ зовать в случае прихвата долот, турбобуров и труб небольшой длины (до 100—200 м).

3. От состояния ствола в зоне прихвата. При наличии каверн в зоне прихвата и в месте установки ясса может произойти быст­ рый излом труб. То же произойдет, если прихват ликвидируется яссом в зоне резко искривленного ствола скважины. Кроме того, механический эффект от работы ясса в зоне кривизны быстро га­ сится.

Работа ясса по освобождению прихваченных обсадных колонн дает положительные результаты реже, чем при ликвидации при­ хватов бурильных колонн, так как в случае аварии с обсадными трубами требуется прилагать значительно большие усилия на еди­ ницу длины труб.

Ликвидация прихвата бурильной колонны, вызванного закли­ ниванием долота. В процессе бурения встречаются случаи при­ хвата бурильных колонн в результате заклинивания долота. При­ знаком такой аварии при бурении скважины забойными двигате­ лями является невозможность поднять или опустить бурильную колонну, хотя вращать ее можно. При бурении роторным способом явных признаков заклинивания долота нет, поэтому утверждение об аварии такого вида основывается на предположениях, часто ошибочных.

Заклиненные долота извлекают следующими способами. Если нет забойного двигателя, то долото отбивают ротором. Расхажи­ вание и отбивку ведут в пределах допустимых нагрузок и скоро­ стей вращения ротора, приведенных в табл. 51 и 52.

При освобождении заклиненных долот отбивкой ротором при турбинном бурении необходимо, чтобы турбобур имел стопорное устройство на валу турбобура.

Попытки заклинить вал турбобура в корпусе с помощью за­ брасывания в трубы кусочков проволоки диаметром 4—5 мм и гвоздей такого же диаметра не дают эффекта. Заклиненный таким способом вал быстро начинает проворачиваться. Попытки заклини­ вания вала турбобура, как правило, заканчиваются прекращением циркуляции бурового раствора.

Для надежного заклинивания вала в корпусе турбобура ре­ комендуется все турбобуры оснастить стопорными устройствами, разработанными в тресте Волгограднефтегазразведка. Стопорное

251

устройство, показанное на рис. 89, устанавливают в верхней части турбобура. Состоит оно из внутренней 1 и наружной 2 полумуфт, имеющих на стыке пять-шесть пазов, в которых полумуфты сто­ порятся шарами 3. Наружная полумуфта размещается в корпусе турбобура между торцом верхнего переводника и распорной втулкой. Неподвижность ее обеспечивается обычным креплением

	статоров в корпусе. Внутренняя по­
	лумуфта крепится с помощью пра­
	вой муфтовой			замковой		резьбы на
	валу турбобура над контргайкой и
	имеет	в	верхней		части			ниппель
	с замковой резьбой. Пазы полумуфт
	не сквозные. Длина их равна								0,6—
	0,75 длины полумуфты.					Размер па­
3	зов полумуфт			должен		обеспечить
	при их совмещении свободное опу­
	скание шара.			Площадь			отверстий
	в пазах и просвета между полумуф-
■2	тами должна быть не меньше пло­
' /	щади	отверстий статоров					для		иск­
	лючения потерь давления.
	Для заклинивания вала в буриль­
	ную колонну бросают 20—25 шаров
	соответствующего диаметра							и вос­
	станавливают			циркуляцию				раство­
	ра. Определив момент их попадания
	в турбобур по увеличению давле­
	ния,	медленно		проворачивают					ро­
	тор. При совмещении пазов они за­
	полняются шарами,				а следователь­
	но, заклинивается вал в корпусе.
	Другая		конструкция			устройства
	(рис.	90)	состоит из		стопорной экс­
	центричной головки 1 вала, навин­
	чиваемой на вал турбобура выше
	колпака роторной гайки, и специ­
	ального переводника 2 с эксцент­
	ричным выступом внутри. При не­
	обходимости			заклинивания					вала
турбобура в бурильную колонну бросается стопор 3						(металличе­

ский стержень), который стопорит вал в переводнике. Такие сто­ порные устройства применяют на предприятиях Поволжья, Че­ чено-Ингушетии [73].

Если эти работы не дали положительных результатов, устанав­ ливают кислотную или нефтяную ванну или торпедируют буриль­ ную колонну над долотом. Ваннам следует отдать предпочтение.

Одновременно с установкой ванны решается вопрос о возмож­ ности встряхивания или торпедирования долота. Если эти работы

252

окажутся безрезультатными или их нельзя осуществить, целесооб­ разно отвернуть с помощью шнуровой торпеды или обрезать тор­

педой-труборезом бурильную колонну возможно ближе	к долоту
и ликвидировать заклинивание с помощью ясса.	На ряде
Ликвидация прихвата гидроимпульсным способом.

предприятий с успехом применяют гидроимпульсный способ ликви­ дации прихвата бурильных колонн, созданный во ВНИИБТ. Способ основан на сбивании прихваченной колонны вниз возбуждением волн разгрузки путем снятия предварительно созданных напряже­ ний растяжения в бурильной колонне. Это осуществляют закачкой внутрь труб жидкости, находящейся в затрубном пространстве.

При резком снятии напряжения (поломка диафрагм) возбуж­ дается волна разгрузки в бурильной колонне; последняя приходит в движение, возбуждаются волны разгрузки в жидкости, запол­ няющей бурильную колонну. В зону прихвата передаются значи-

Рис. 90. Бросовое стопорное устройство.

тельные усилия от веса бурильной колонны, направленные сверху вниз. В результате перетока бурового раствора из затрубного про­ странства в трубы размывается глинистая корка на стенках сква­ жины и снижается гидростатическое давление на проницаемые пласты.

Гидроимпульсный способ предназначен для ликвидации всех видов прихватов (затяжки в желобах, возможное заклинивание, прихват из-за перепада давления и образовавшихся сальников) независимо от времени его возникновения. Этот способ не реко­ мендуется применять, если невозможно создать перепад давления между внутритрубным и затрубным пространствами более 40 кге/см2, когда бурильная колонна не герметична и когда она прихвачена обвалившейся породой.

Эффективность способа снижается, если прихваченная колонна находится на забое. Предпочтение этому способу дается, когда прихваченная колонна находится над забоем.

При гидроимпульсном способе ликвидации прихвата проводят следующие работы:

промывают скважину до полного выравнивания параметров бу­ рового раствора;

натягивают бурильную колонну с усилием, равным весу ее неприхваченного участка, и устанавливают на элеватор;

253

к бурильной колонне присоединяют наголовник, состоящий из переводника под бурильные трубы с двумя отводами к цементиро­ вочным агрегатам и с фланцем под превенторную задвижку, превенторных задвижек и диафрагменной камеры (для повышения эф­ фекта от этого способа целесообразно под задвижкой устанавли­ вать не одну диафрагменную камеру, а три—пять; в этом случае частота импульсов соответствует числу диафрагм).

Цементировочными агрегатами в бурильную колонну подают расчетный объем воды, чтобы создать перепад давления в 60— 90 кгс/см2 и не допустить при этом выхода воды в затрубное про­ странство. Желательно, чтобы при выбранном перепаде вода в ко­ лонне занимала не более 2/3 ее длины. Закачка воды большего объема, чем расчетный, приводит к разрыву первой диафрагмы и встряхиванию бурильной колонны; непрерывная закачка воды ве­ дет к порыву второй и последующей диафрагм, что будет сопро­ вождаться очередным встряхиванием бурильной колонны и обра­ зованием волн разгрузки. После порыва диафрагм (а по возмож­ ности и выпуска определенного объема воды из труб) закрывают превенторную задвижку наголовника. Затем расхаживают буриль­ ную колонну в течение 10 мин с усилием, превышающим вес ко­ лонны не более чем на 25 тс. Если прихват не ликвидирован с пер­ вого раза, повторяют гидроимпульсный способ до 3—4 раз. Если положительного результата не будет, то работы по ликвидации прихвата прекращают; из труб удаляют воду, а в затрубное про­ странство закачивают буровой раствор. Бурильную колонну натя­ гивают с усилием, равным ее весу, и медленно отбирают воду с помощью цементировочного агрегата.

Если ствол скважины сложен устойчивыми породами, жела­ тельно при безрезультатности гидроимпульсного способа ликвида­ ции прихвата попытаться освободить прихваченную колонну мето­ дом перетока жидкости, как указано при описании ванн.

Об эффективности многократного гидроимпульса свидетельст­ вует следующий случай. В скв. 6 M-Девица Прилукской экспеди­ ции глубокого бурения при забое 3998 м произошел прихват бу­ рильной колонны во время наращивания очередной трубы. Уста­ новка двух нефтяных ванн, встряхивание с помощью шнуровой торпеды и непрерывное расхаживание результатов не дали. При­ менили ступенчатый гидроимпульс. После второго встряхивания бурильная колонна освободилась и была извлечена из скважины.

Освобождение прихваченной бурильной колонны с помощью испытателя пластов. В советской и зарубежной практике известно много случаев освобождения прихваченной бурильной колонны с помощью испытателя пластов. Сущность этого метода заключа­ ется в снижении давления на прихваченные трубы с помощью ис­ пытателя пластов. Рекомендуется этот метод применять после того, как жидкостные ванны не дали результатов, для извлечения колонн труб, прихваченных в результате действия перепада дав­ ления, особенно в проницаемых породах.

254

Благоприятными условиями для освобождения прихваченной бурильной колонны испытателем пластов являются небольшой вы­ ход ее из-под башмака промежуточной колонны, а также нахожде­ ние долота выше забоя. В первом случае имеется возможность установить пакер в обсадной колонне, а также создать условия для развинчивания бурильной колонны на участке, находящемся в об­ садной колонне, что будет способствовать надежному распакерованию и легкому соединению с извлекаемыми трубами. Во втором случае при освобождении прихваченной колонны труб сразу же заметно ее движение.

Для осуществления этого способа необходимо определить верх­ нюю границу прихвата, ослабить замковое соединение над этой границей, в расчетном месте левым вращением разъединить бу­ рильную колонну и извлечь ее. Затем спускают бурильную ко­ лонну со следующей компоновкой низа: переводник для соедине­ ния с извлекаемыми трубами; бурильные трубы; перфорированный переводник (труба УБТ) для создания сообщения затрубного про­ странства с внутритрубным (перфорированный переводник по воз­ можности надо устанавливать в обсадной колонне); пакер; испы­ татель пластов; бурильные трубы. Над испытателем пластов реко­ мендуется устанавливать ясс, конструкция которого исключает пропуски жидкости внутрь бурильной колонны.

После соединения с извлекаемыми трубами разгружают бу­ рильную колонну и создают нагрузку на резиновый элемент ис­ пытателя пластов. После раслакеровки открывают испытатель пла­ стов, чем снижают давление под пакером на прихваченную часть бурильной колонны. Признаком освобождения ее является увели­ чение веса и проседание пакера, а также снижение уровня жид­ кости в затрубном пространстве.

Обрыв бурильной колонны торпедированием. В практике извле­ чения прихваченных колонн встречается много случаев, когда ряд первоочередных работ по ликвидации прихвата не дает желаемого эффекта. В тех случаях, когда через долото или перфорированные бурильные трубы циркуляция не восстанавливается, а расхажива­ ние с проворачиванием бурильной колонны с помощью ротора ре­ зультатов не дали, применяют торпедирование бурильной колонны над долотом, турбобуром или УБТ.

Непременным условием проведения торпедирования является свободное прохождение торпеды до места взрыва. Торпедирование следует применять при условии, если есть уверенность, что после него бурильная колонна будет поднята без особых затруднений.

Предпочтение торпедированию отдается при условиях, когда: 1) имеется возможность быстро и точно определить место при­

хвата и быстро провести торпедирование;

2)в районе работ имеются специалисты, которые в короткий срок могут быстро забурить новый ствол;

3)верхняя граница прихваченной бурильной колонны нахо­ дится далеко от башмака предыдущей обсадной колонны;

255

4) разрез скважины в зоне нахождения бурильной колонны имеет много каверн и диаметр скважины не менее чем в 1,5 раза больше диаметра бурильной колонны;

5) бурильная колонна состоит из длительное время эксплуати­ рующихся труб.

Торпедирование позволяет одновременно извлечь все трубы, на­ ходящиеся над верхней границей прихвата. При этом исключается нахождение верха бурильных труб в зоне каверны, развинчивание бурильной колонны одновременно в нескольких местах, а также установка секций труб в два ряда.

Для торпедирования рекомендуется применять кумулятивные торпеды — труборезы. Если нет надобности извлекать оставленную часть труб, то применяют торпеды ТШ, ТШТ, Ф-2, Ф-60 и т. д. Конструкция и принципы работы их подробно изложены в главе IV.

На характер разрушения труб влияют величина отношения
диаметра заряда	к диаметру труб, в которых производится взрыв,
а также тип взрывчатого вещества, его плотность и длина, свой­
ства среды в месте, положение заряда относительно центра трубы
или скважины,	а также гидростатическое давление и темпера­

тура.

Максимальное действие заряда на стенки трубы достигается, когда длина его равна 4—6 диаметрам разрушаемой трубы. При этом согласно инструкции диаметр заряда при использовании в ка­ честве взрывчатого вещества флегматизированного гексогена плот­ ностью 1,6 г/см3 определяется по формулам:

для обсаженных скважин

^з=^р.вн(о,2 +	^ )	2,723-85*,0_‘р *
для необсаженных скважин при	rfyp
	—т—= 0,15 -- 0,18
	“ с
4,=<*гр.вн ( о , 23 + 0,4		2,723,85 •10_*' -

где da— диаметр заряда в мм; dTp. вн — внутренний диаметр разру-

шаемой трубы	в мм; е?тр — наружный диаметр этой трубы в мм;
dc — диаметр	скважины в мм; р — гидростатическое давление
в кгс/см2.

Вместо указанных формул для выбора диаметра заряда можно пользоваться номограммами, показанными на рис. 91. Диаметр заряда определяют следующим образом. Находят на шкале задан-

dip. вн	„
ное значение—-j— и значение гидростатического давления	рт. Полу-

ченные точки соединяют прямой. Точку пересечения этой прямой со вспомогательной прямой соединяют с точкой, определяющей значение внутреннего диаметра разрушаемой трубы dTp. вн. Точка

256

пересечения последней прямой со шкалой d3 показывает диаметр необходимого заряда в мм.

По диаметру заряда можно определить допустимую глубину спуска торпеды, зная плотность бурового раствора.

Диаметр заряда для обрыва легкосплавных труб из сплава Д16Т при прочих равных условиях в 1,15—1,3 раза меньше, чем для стальных труб. Для обрыва колонны в замковом и муфтовом соединениях в муфтовом требуется заряд соответственно в 1,5—2 и в 2—3 раза меньше, чем для обрыва по телу трубы.

. При многократном торпедировании в одном месте в зону пре­ дыдущего взрыва спускается шаблон.

Рис. 91. Номограмма для определения диаметра заряда:

а — ствол скважины обсажен колонной обсадных труб; 6 — ствол скважины не обсажен.

Порядок работы при обрыве труб следующий. Определяют место прихвата труб с помощью прихватоопределителя, натяги­ вают колонну при максимальном усилии и спускают в нее сначала шаблон, а затем торпеду и производят взрыв. После подъема тор­ педы восстанавливают циркуляцию бурового раствора и делают попытки поднять бурильную колонну при помощи талевой системы. Как показал опыт, бурильные колонны не извлекаются сразу после торпедирования без приложения значительных усилий, поэтому после торпедирования следует расхаживать колонну и проворачи­ вать ее с помощью ротора, но без больших усилий. Хорошие ре­ зультаты дает натяжение колонны с помощью гидравлических домкратов.

Извлечение бурильной колонны по частям. Отвинчивание бу­ рильной колонны с правой резьбой, находящейся в скважине,— процесс сложный, требует опыта и большой осторожности. Причи-

17 Зак. № 545

257

нами осложнения аварии могут быть, например, отвинчивание не одного резьбового соединения, а сразу нескольких (в результате чего отвинченные части бурильной колонны могут встать в два ряда в стволе скважины), отклонение верха бурильной колонны в сторону от центра ловильного инструмента, поломка бурильной колонны с левой резьбой в момент отвинчивания колонны с правой резьбой и т. д. Поэтому прежде чем выбирать метод извлечения колонны,, если применение ванн оказалось не эффективным, сле­ дует изучить технические и геологические условия проходки сква­ жины и состояние прихваченной колонны. При этом необходимо выполнить следующее.

1.Сопоставить размеры скважины и размеры бурильной ко­ лонны. Если диаметр скважины меньше двух диаметров буриль­ ных труб, то бурильную колонну можно развинчивать, в противном случае при отвинчивании трубы могут встать в два ряда.

2.Уточнить вид и качество бурильных труб и их соединений. Если бурильная колонна состоит из труб с приваренными полузамками и из труб, на которых замки навинчены горячим методом крепления, то исключается возможность отвинчивания одного нип­ пеля или одной муфты. Когда прихваченная колонна состоит из труб второго класса и ниже, вероятность обрыва и развинчивания труб одновременно в нескольких местах увеличивается, поэтому при отвинчивании бурильной колонны авария может усложниться. Изношенность труб и соединений, входящих в комплект прихвачен­ ной бурильной колонны, является одним из факторов, свидетельст­ вующих о пользе торпедирования.

. 3. Выяснить конструкцию скважины. Если прихваченная ко­ лонна выходит немного ниже башмака предыдущей колонны, то имеются все основания рассчитывать на успех развинчивания бу­ рильной колонны. Если же в интервале развинчивания скважина не перекрыта обсадными трубами и имеется большое число ка­ верн, успешность развинчивания колонны маловероятна. Чем глубже скважина и чем больше выход бурильной колонны ниже башмака обсадной, тем труднее развинчивать ее.

4.Развинчивание бурильной колонны будет успешным, если по роды, слагающие разрез, твердые, а ствол скважины имеет незна­ чительную кривизну.

Чтобы процесс развинчивания колонны прошел успешно, необ­ ходимо тщательно выполнить все выработанные многолетней прак­ тикой требования к технологии развинчивания бурильной колонны

по частям:

—никогда не следует развинчивать бурильные трубы большого диаметра; применение, например, 114-мм левых бурильных труб для развинчивания 141 или 168-мм труб может только усложнить состояние прихваченной колонны;

—прежде чем приступить к развинчиванию бурильной ко­ лонны, необходимо обеспечить вращение ротора с минимальной скоростью (20—40 об/мин), для чего следует проверить соотноше-

258

ние чисел зубьев на звездочках привода ротора на подъемном валу и на валу ротора и при необходимости сменить их; кроме умень­ шения числа оборотов ротора, этим достигается передача ротору максимальных усилий от привода и плавность отвинчивания;

—ловильный инструмент, спускаемый для соединения труб и последующего их развинчивания, должен иметь направляющую воронку, а метчики — центрирующее приспособление с воронкой; размер воронки должен быть максимально допустимым;

—левые бурильные трубы нельзя соединять в свечи на муф­ тах; муфтовые соединения сами (в данных условиях) являются источником аварии;

—ведущая труба до начала развинчивания должна выступать

над ротором не менее чем на 2 м.

Нельзя допускать офрезерование бурильных труб обсадными трубами без надетого на конец их кольцевого фрезера; в большин­ стве случаев это приводило к оставлению обсадных труб в коль­ цевом пространстве, так как зубья в данном случае являлись над­ резом в обсадной трубе, которая, имея небольшую толщину, при непродолжительной работе в кольцевом пространстве разры­ вается.

При развинчивании бурильной колонны необходимо следить за креплением ствола вертлюга к ведущей трубе. Наблюдается много случаев развинчивания труб в этом соединении из-за недо­ смотра за состоянием резьб. Перед работой левыми бурильными трубами следует обязательно устанавливать верньер-манометр ин­ дикатора веса. Этот прибор фиксирует малейшие изменения веса бурильной колонны, по которым судят о степени отвинчивания ко­ лонны.

Для предупреждения поломок бурильных ключей при соединени свечей необходимо на один-два витка замковой резьбы ниппеля подматывать нити пенькового каната, что намного облегчает раз­ винчивание колонны при подъеме. В других случаях для ускорения развинчивания поднимаемой колонны бурильных труб подогревают замковое соединение кислородными горелками или паяльными лампами.

Из изложенного следует, что развинчивать бурильную колонну следует в крайнем случае, если имеются соответствующие благо­ приятные условия или если нельзя пропустить в колонну торпеду с установкой ее над верхней границей прихвата, например, когда в середине колонны или в верхней части ее установлен перевод­ ник с небольшим проходным отверстием или когда произошел при­ хват колонны после обрыва ее в верхней части, а соединение мет­ чика с инструментом не позволяет пропустить торпеду.

Перед работой левыми бурильными трубами натягивают пра­ вую бурильную колонну с усилием, равным весу колонны, и вра­ щают ее влево. В момент отвинчивания происходит прыжок колонны. После извлечения отвинченных правых труб продол­ жают развинчивание колонны левыми бурильными трубами до

17*

259

предполагаемого места прихвата без офрезерования находящейся

вскважине части колонны.

Кприхваченному участку бурильной колонны спускают коль­

цевой фрезер, который прикрепляется к обсадным трубам. Длина последних должна быть на 2—3 м больше длины офрезеровываемой свечи или трубы. В последнее время вместо обсадных труб спускают корпус турбобура с верхним переводником. К нижней части корпуса прикрепляют кольцевой фрезер, который может быть правым и левым, но предпочтение надо отдавать правому фрезеру, так как при фрезеровании левым фрезером возможно отвинчивание правых бурильных труб, находящихся в скважине. Для работы левым фрезером, закрепленным на обсадных трубах или на корпусе турбобура, перерезают резьбу с правой на левую. Фрезеруют бурильные трубы с помощью ротора при скорости вра­ щения колонны не более 60—80 об/мин с нагрузкой 2—6 тс и скорости восходящего потока жидкости не менее 1,2 м/с.

После фрезерования бурильных труб на длину фрезера с об­ садными трубами скважину промывают до тех пор, пока не вырав­ няется удельный вес бурового раствора, и поднимают фрезер. При промывке нельзя оставлять фрезер без движения, так как может произойти прихват его. Затем спускают левые бурильные трубы и отвинчивают часть правой бурильной колонны, находящейся в скважине. Далее последовательно фрезерованием отвинчивают очередные трубы. Метчик, колокол, направляющие воронки и тип фрезера выбирают, исходя из указаний, изложенных при описании ловильного инструмента в главе IV. После развинчивания всех бу­ рильных труб устанавливают цементный мост и забуривают новый ствол.

Следует отметить еще одну особенность при фрезеровании бу­ рильных труб, находящихся в скважине, — трудность ввода трубы в кольцевой фрезер. Как известно, кольцевой зазор более 25 мм не всегда обеспечивает заход трубы на фрезер сразу, так как в очень редких случаях труба стоит по центру. В большинстве слу­ чаев фрезер становится на трубу. Легкими поворотами его при не­ большой нагрузке (до 0,5—2,0 тс) можно ввести трубу во фрезер, но не всегда. В интервале залегания твердых пород можно повы­ сить нагрузку на верх фрезеруемых труб до 10—12 тс. Увеличение

нагрузки	на крюке свидетельствует о	том, что фрезер		заходит
в кольцевое пространство, а легкость вращения ротора			(что видно
по работе	ротора и цепной передачи)	подтверждает,	что	фрезер

находится в кольцевом пространстве.

В последнее время отдельными предприятиями накоплен опыт извлечения прихваченной бурильной колонны по частям правыми бурильными трубами в сочетании с применением торпед из детони­ рующего шнура. В этом случае для развинчивания прихваченной бурильной колонны проводят работы в следующей последователь­ ности. Определяют верхнюю границу прихвата прихватоопределителем. Свободную часть бурильной колонны отсоединяют торпедой

260