книги / Предупреждение и борьба с авариями в бурении

Осевая нагрузка на долото является важным параметром, опре­ деляющим прямо пропорционально механическую скорость *.

v = K P,

где Р — осевая нагрузка на долото; v — скорость бурения; К — экс­ периментальный коэффициент.

Эта зависимость лимитируется конструктивными возможностями долота, возможностью удаления шлама, что зависит в свою очередь от характера разбуриваемых формаций.

В табл. 28 показана осевая нагрузка на долото, допускаемая заводами-изготовителями.

Практикой установлено, что шарошечные долота выдерживают большие нагрузки, получающиеся при достаточном количестве установленных утяжеленных бурильных труб.

Следует отметить, что при бурении долотами больших диаметров необходимо иметь утяжеленные бурильные трубы также большого диаметра для предотвращения опасности продольного изгиба. При турбинном бурении создают нагрузки на долото значительно боль­ шие по сравнению с данными табл. 28 за счет использования веса бурильных труб. Все же нагрузка больше 25 т полностью не пере­ дается на забой вследствие преобладания усилий трения в точках соприкосновения бурильных труб со стенками ствола скважины.

Производительность насосов влияет непосредственно на механи­ ческую скорость благодаря гидромеханическому воздействию в мяг­ ких породах и при условии, что струя глинистого раствора непосред­ ственно воздействует на забой либо косвенно за счет очищения забоя от выбуренной породы.

Если вынос шлама происходит обломками большого диаметра, то зависимость проходки как функции давления насоса и числа оборотов долота становится более обобщенной. Скорость восходя­ щего потока раствора в межтрубном пространстве рекомендуется

циента использования циркуляции раствора.

Нагрузка на долото лимитируется свойствами проходимых пород. Большая нагрузка в пластичных глинах ведет к немедленному образованию сальника на долоте. В таких случаях рекомендуется применять заниженную нагрузку на забой, маловязкий глинистый раствор при скорости истечения жидкости из промывочных отвер­ стий долота не ниже 50 м/сек.

Степень износа зубцов долота должна явиться параметром, определяющим, очевидно, величину механической скорости. Из опу­

181

мгновенной механической скорости по отношению ко времени полной работы долота.

Опыт, накопленный в результате наблюдений за работой на забое очень большого числа долот диаметром 298 и 243 мм в нефте-

В р ем я р абот ы на за б о е .ч асы

Рис. 68. Изменение механической скорости шарошечных долот.

носных районах Молдавии, показывает, что во всех случаях соотноше­ ние v = / ( t) является линейным. На рис. 68 по оси ординат отло­ жена проходка, а по оси абсцисс — время работы иа забое. На

182

этом рисунке приведено несколько характерных примеров, на осно­ вании которых были сделаны выводы:

отношение //* dll = v представляет изменение мгновенной меха­

Хх и х% мгновенной механической скорости) можно отнести за счет неодинаковой твердости проходимых пород или некоторых изменений в режиме бурения;

отмечено незначительное отклонение кривых от линейности, связанное с более пластичными свойствами некоторых пород эоцена, вызвавших забивание зубцов шарошек глиной и содей­ ствующих косвенным образом уменьшению скорости проходки во времени.

Несоответствие между принятой гипотезой и практическими результатами можно объяснить следующим образом.

Лабораторные опыты, проведенные с шаро­ шечными долотами, не воспроизводили полностью условий, существующих в скважине. Они были произведены на моделях долот малого размера либо с твердыми горными породами, которые встречаются очень редко на практике; практиче­ ские выводы относятся к формациям: плиоцена, миоцена (соли), эоцена и олигоцена.

Степень износа зубцов шарошек в перечислен­ ных формациях подтверждает линейную зависи­ Рпс. 69. Износ

мость между проходкой и соответствующим вре­ зубцов шарошек. менем пребывания долота на забое. Как видно из

рис. 69, форма зубцов шарошек, полученная в результате износа, для большинства случаев продолжает обеспечивать эффективность работы долота на забое.

Отмечается, что износ беговых дорожек происходит значительно быстрее, чем износ зубцов. Из практики также известно, что даже после полного исчезновения зубцов на шарошке, при условии со­ хранности подшипников долото сохраняет скорость проходки в выше

Достижение таких остаточных скоростей представляет собой явление экстремального предела, после которого долото не должно больше работать. В практике контор бурения привыкли считать, что минимальное значение мгновенной механической скорости составляет 0,25—0,30 к первоначальной скорости при условии, что срок службы подшипника не будет превышен. В этом отношении устанавливают определенную продолжительность работы подшип­ ника в часах в зависимости от диаметра долота, характеристики

183

проходимых пород и применяемого режима бурения. Эти данные имеют характер результатов местного опыта, но не обобщенную закономерность.

В табл. 29 даются опытные данные по исследованию про­ должительности работы шарошечных долот различного диаметра при роторном буренш^.

Таблица 29

Средняя продолжительность работы шарошечных долот на забое в часах

(осевая нагрузка 1 т/дюйм диаметра при 100 об/мин)

ЧА С Т Ь Ч Е Т В Е Р Т А Я

ЛО В И Л ЬН Ы Е РАБО ТЫ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Под ловильными работами понимают совокупность операций, необходимых для освобождения ствола скважины от посторонних предметов до возобновления в нем бурения. Термин ловильныеработы относится в основном к извлечению или удалению предметов, оставшихся в стволе скважины (трубный материал, упавшие пред­ меты), и к авариям, происшедшим с эксплуатационными колоннами труб.

Для ловильных работ используют специальные инструменты (ловильные инструменты) самых различных типов и назначений. Инструменты для ловильных работ описаны во всех справочниках по бурению. Поэтому в настоящем разделе мы остановимся на этом вопросе только с точки зрения необходимых дополнений или рас­ смотрения мало применяемых в настоящее время (старые или новые)- инструментов.

Любое предприятие по бурению должно иметь парк инструмен­ тов для ловильных работ. Приведем некоторые рекомендации общегохарактера.

Любой инструмент для ловильных работ, доставленный на сква­ жину, должен быть немедленно осмотрен бригадиром путем егоразборки. Затем инструмент промывается, смазывается, опробывается и хранится в надежном месте.

Перед спуском в скважину ловильный инструмент необходимо зарисовать в тетради, заведенной специально для этой цели. На рисунке необходимо проставить его основные размеры. В то жевремя записываются некоторые характеристики ловильного инстру­ мента (например, для предохранительного бурильного замка отме­ чается число оборотов, необходимых для его развинчивание).

Каждый инструмент должен иметь порядковый номер и паспорт с техническими данными, в котором, помимо конструктивных дан­ ных, описываются операции и характеристики инструмента. Макси­ мальный диаметр инструмента должен быть по возможности неболь­ шим для свободного прохода в критических пунктах: обсадных трубах с большой толщиной стенок, превентере и т. д. Кроме того, при выборе диаметра инструмента необходимо учитывать и возмож-

185-

кость его последующего извлечения из скважины. Внутренний минимальный диаметр инструмента должен позволять при необхо­ димости свободный проход торпеды.

Допускаемое напряжение материала, из которого готовится ловильный инструмент, должно быть максимальным во избежание появления осложнений за счет его обрыва во время ловильных операций.

Ловильный инструмент, спущенный в скважину, должен распо­ лагать различными возможностями для работы: растягивание, вращение, циркуляция раствора и особенно контролируемое высво­ бождение.

Инструмент, доставленный на скважину, должен иметь соответ­ ствующий переходник для соединения с бурильными трубами.

Рекомендуется хранить инструменты для ловильных работ, которые редко используются в работе, вместе с их приспособ­ лениями и отдельными узлами на отдельных, мостках централь­ ного склада.

Почти все инструменты для ловильных работ имеют «левый» и «правый» варианты. Для предотвращения возможных осложнений рекомендуется окрашивать их в различный цвет: красный — для «левого» и голубой — для «правого» вариантов.

Для установления с максимальной точностью условий, при кото­ рых произошла авария в стволе скважины, и с целью применения наиболее правильной ловильной операции для ее ликвидации про­ водится предварительная рекогносцировка обстановки на сква­ жине.

При этом проверяется тетрадь для записей, существующая на буровой с возможными зарисовками схем инструмента и аппаратуры, оставшихся в стволе скважины.

В случае обрыва бурильных труб в скважине изучение подня­ того конца обрыва ведет к важным выводам:

а) кромка обрыва, загнутая внутрь или наружу (поцарапанный конец), означает, что этим концом работали на головке инстру­ мента, оставшегося в скважине; стертая резьба на нем указывает на то, что работу продолжали после среза резьбы части бурильного инструмента, находящегося в скважине;

б) внешний вид оборванной части трубы, извлеченной на поверх­ ность, дает почти полное представление о форме оборванного конца, оставшегося в скважине. Например, если извлеченная часть буро­ вого инструмента значительно изношена вследствие эрозии, неравиомерногр стачивания и на нем имеются продольные трещины, то подобный же вид должна иметь и часть бурильных .труб, остав­ шихся в стволе;

в) в случае аварии, происшедшей с бурильными трубами, поло­ жение обрыва по отношению к соответствующей бурильной трубе можно представить себе в следующем месте: последнем витке резьбы, находящейся под нагрузкой; утолщении или высаженном конце трубы; рабочей зоне трубного соединения; корпусе-теле трубы.

186

Г л а в а I

РАБОТЫ ПО ЛОВЛЕ СТАНДАРТНЫХ И УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

1. ПРОСТЫЕ ЛОВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Необходимо сделать следующие замечания.

1.Овершоты труболовки должны быть съемного типа с дополни­ тельными клиньями для захвата тела бурильной трубы или спе­ циального бурильного замка; при этом клинья должны иметь допуски, соответствующие различной степени износа труб.

2.Другие ловильные инструменты (метчик-калибр и т. д.) опу­ скаются в скважину вместе с предохранительной муфтой (рис. 71) для обеспечения возможности отцепить захваченную колонну бу­ рильных труб в случае неудачи.

3.Все ловильные инструменты должны обеспечивать циркуля­

цию промывочной жидкости через бурильные трубы, оставленные в стволе скважины. Поэтому метчик-калибр или колокол опускаются в скважину с закрытыми свинцом промывочными отверстиями.

4. Весь набор ловильных инструментов, спускаемых в ствол скважины, включая и переводники, зарисовывается и на эскизе проставляются их размеры. Также измеряются и записываются рабочие данные ловильного приспособления. На ловильном метчике замеряется рабочий ход, т. е. расстояние от нижнего конца до рабо­

5. На оверщоте замеряются длина выступа (рис. 72, б) и рас­ стояние от края направляющей воронки до переходника. На предо­ хранительной муфте замеряется число оборотов до полного отсоеди­

189