Бурение нефтяных и газовых скважин

Рис. 14.4. Схема двухступенчатого цементирования:а — положение до открытия отверстий в цементировочной муфте: б — положение при открытии отверстий в цементировочной муфте; 1 — верхнее седло; 2 — верхний цилиндр; 3 — отверстия для выхода цементного раствора;4 — нижнее седло; 5 — нижний цилиндр; 6 — муфта для двухступенчатого цементирования; 7 — обсадная колонна; 8 — обратный клапан; 9 — направляющий башмак.

Рассмотрим более подробно способ двухступенчатого цементирования (рис. 14.4). На выбранной глубине на обсадную колонну при ее спуске устанавливают специальную муфту, имеющую отверстия. При цементировании нижней части обсадной колонны они закрыты. После промывки скважины в колонну помещают нижнюю цементировочную (разделительную) пробку; при цементировании с одной пробкой нижнюю цементировочную пробку не применяют. Затем закачивают цементный раствор, после чего сбрасывают вторую цементировочную (разделительную) пробку. Продавочной жидкостью, взятой в количестве, примерно равном объему нижней части обсадной колоны, продавливают цементный раствор. Затем в колонну помещают третью цементировочную (разделительную) пробку, диаметром больше двух первых. Когда верхняя цементировочная (разделительная) пробка садится на первую, третья пробка подходит к цементировочной муфте и сдвигает ниппель, открывая отверстия. Третья пробка остается на муфте, а продавочная жидкость получает выход через отверстия специальной муфты. После промывки поднявшегося выше отверстий специальной муфты цементного раствора в течение некоторого времени (с учетом затвердения цементного раствора за нижней секцией колонны) закачивают новую порцию цементного раствора, которая выходит из отверстий и поднимается выше муфты в затрубном пространстве. За цементным раствором сбрасывают четвертую пробку, которая является одновременно запорной и разделительной. После выдавливания всего цементного раствора через отверстия четвертая пробка подходит к муфте и сдвигает ниппель, закрывая отверстия. Процесс цементирования считается законченным. Описанный двухступенчатый способ цементирования часто применяют с некоторыми изменениями, используя первые две пробки или одну из них. Успех проведения процесса при двухступенчатом способе цементирования определяется в основном качественностью и надежностью муфты в работе.

 

 

 

92.  Причины,  классификация аварий в бурении.

 

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.

Целью работы является классификация  аварий в бурении, на основе которой  в дальнейшем будет создана база данных для применения методов системного анализа и искусственного интеллекта. Применение данной базы знаний позволит прогнозировать аварийные и предаварийные  ситуации и на ранней стадии выявлять отклонения от технологического процесса строительства скважины и предотвращать  аварии.

Классификация аварий в бурении Аварией считается нарушение непрерывности технологического процесса строительства (бурения и испытания) скважины, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Аварии происходят из-за поломки, оставления или падения в скважину элементов обсадных или бурильных колонн, из-за неудачного ементирования обсадных колонн, прихвата, открытого фонтанирования и падения в скважину различных предметов. На раннем этапе строительства скважин не было организованной системы профилактики и предупреждения аварий. С развитием опыта и технологий буровые компании стали создавать структуры, занимающейся предотвращением и ликвидацией аварий и брака. Наибольшая эффективность работы достигается при системном подходе к проблеме противодействия авариям. Классификация аварий по степени сходства различных параметров позволяет при противодействии похожих аварий использовать однотипные методы и средства организованной типовой системы, что существенно повышает эффективность противодействия. Кроме того, системный подход при анализе проблемы аварий в целом позволяет выявить такие варианты возможных аварий, которые в любой момент могут оказаться актуальными, но на данный момент кажутся несущественными, и противодействие не организовано должным образом.

Выделим основные характеристики аварий в бурении:

1. Источник аварий.

2. Объект аварии.

3. Масштабы и последствия  аварии.

4. Факторы, влияющие на  аварии.

Особенности и параметры  источника определяют характер и масштабы средств противодействия. Источником аварий может являться буровое оборудование, природные воздействия и субъективные факторы. Прежде всего, это аварии, произошедшие по вине исполнителя трудового процесса, т. е. возникшие по субъективным причинам. К ним относятся аварии, которые произошли по вине исполнителя (самонадеянность или небрежность). Самонадеянность характеризуется тем, что обязанное лицо предвидит возможность возникновения аварии в скважине, но легкомысленно, безосновательно надеется ее предотвратить. Вина в форме небрежности означает, что обязанное лицо не знало о возможности неблагоприятных последствий своих действий, но по обстоятельствам дела могло и должно сознавать характер своей деятельности, предвидеть возможность аварии в скважине .

В связи с тем, что бурение  – это технологически сложный вид работ с большим количеством основных и вспомогательных материалов и оборудования, увеличивается количество объектов аварии. В зависимости от объекта аварий выделяют следующие группы:

1) аварии с элементами  бурильной колонны; 

2) обрыв бурильных труб;

3) аварии с долотами;

4) прихваты бурильных  и обсадных колонн;

5) аварии с обсадной  колонной и элементами ее оснастки;

6) аварии из-за неудачного  цементирования;

7) аварии с забойными  двигателями; 

8) падение в скважину  посторонних предметов; 

9) прочие аварии.

Все факторы и причины, влияющие на возникновение аварий при бурении скважин, можно разделить на 4 основные группы:

• технические,
• технологические,
• организационные ,
• геологические .

Технические причины  аварий:

1) низкое качество исходного  материала (механическая прочность, твердость, морозостойкость, коррозиестойкость, упругость и т. д.), из которого изготовлены буровые установки, технологический, вспомогательный и специальный инструмент, технические средства для гидрогеологических и геофизических исследований в скважинах и другие устройства или их отдельные агрегаты, узлы, детали;

2) применение недопустимо  изношенных технических средств со скрытыми конструктивными недостатками или изготовленных (отремонтированных) с нарушением ГОСТ, ОСТ, ТУ;

3) усталость металла, возникающая  в процессе эксплуатации под  действием различных нагрузок, меняющихся  по значению и направлению; 

4) использование технических  средств, разрешающие способности  которых не обеспечивают их индивидуальное или комплексное назначение;

5) низкие эргономические  показатели технических средств,  особенно при оптимальном распределении функций между человеком и машиной, а также соответствии системы управления и контроля психофизическим возможностям человека, рациональном конструктивном решении рабочего места и т. п.

Технологические причины аварий:

1) неправильный выбор  и нарушение рациональных параметров  режима бурения (осевая нагрузка, частота вращения, расход промывочной  жидкости) и параметров процесса  бурения, включая механическую  скорость, крутящий момент, усилие  на подъем инструмента, давление  промывочной жидкости;

2) несоблюдение рациональной  последовательности правил крепления скважины (цементирование);

3) неправильный выбор  типа промывочного агента, применение  которого не обеспечивает выполнения  гидродинамических, гидростатических  и других функций, включая функции  коркообразования;

4) необоснованный выбор  рецептур промывочных жидкостей,  тампонажных смесей и цементных  растворов; 

5) использование материалов  и реагентов для приготовления  промывочной жидкости низкого  качества;

6) недоучет геологических  и гидрогеологических условий,  степени минерализации подземных  вод, характера излива жидкости  из скважины;

7) неудовлетворительная  подготовка скважины к гидрогеологическим  и геофизическим исследованиям  (некачественная проработка ствола  на всем незакрепленном интервале  долотом номинального диаметра  с целью ликвидации уступов,  резких переходов от одного  диаметра к другому, мест сужения  и пробок);

8) необеспечение однородности  раствора по всему стволу скважины  и др. [6].

Организационные причины аварий:

1) низкая трудовая дисциплина  и квалификация бригады буровых  установок и буровых мастеров, выражающиеся в невыполнении  или ненадлежащем выполнении  своих обязанностей;

2) нерегулярное проведение  планово-предупредительного ремонта; 

3) невыполнение профилактических  мероприятий по предупреждению  аварий, простоев и длительных  остановок буровых агрегатов; 

4) несовершенство диспетчерской  службы, отсутствие радиотелефонной связи с объектами, расположенными на отдаленных участках;

5) неудовлетворительное  материально-техническое обеспечение; 

6) несоответствие режима  сменности вахт естественному  биологическому ритму жизнедеятельности  человека и др.

Геологические причины  аварий:

1) нарушение целостности  стенок скважин; 

2) обстоятельства, не зависящие  от исполнителей трудового процесса.

 С целью дальнейшего  исследования аварий, осложнений  и браков разработана системная  классификация аварий в бурении.  В дальнейшем, используя данную  классификацию, можно провести  математический анализ аварий  и осложнений, который позволит  прогнозировать и выявлять на  ранней стадии возможные нарушения  технологического процесса при  строительстве скважин. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

По окончанию  монтажа буровой установки и  строительства привышечных сооружений, буровая принимается спецкомиссией. Буровой мастер вместе с комиссией  проверяет качество работ, опробует оборудование; проверяется состояние  охраны труда. Электрическое освещение  должно быть во взрывобезопасных светильниках; по буровой должно быть аварийное  освещение 12 v; все недостатки и замечания  комиссии должны быть устранены до забуривания. До начала работ буровая  установка укомплектовывается буровым  инструментом, долотами, обсадными  трубами под кондуктор и буровыми трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами, шурфом под квадрат, запасом воды, химических реагентов и т.д. На буровой  должны быть: жилые домики, культурная будка, столовая, баня-сушилка, помещение  для анализов растворов, противопожарный  инвентарь на своих местах, набор  ручного и вспомогательного инструмента, набор плакатов по технике безопасности, аптечки, запас ГСМ в емкостях с чёткой надписью типа топлива, склад  для бурильного инструмента, склад  для химических реагентов, амбар  для сбора отработанных жидкостей, источник воды. Аварией считается нарушение непрерывности технологического процесса строительства (бурения и испытания) скважины, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Аварии происходят из-за поломки, оставления или падения в скважину элементов обсадных или бурильных колонн, из-за неудачного ементирования обсадных колонн, прихвата, открытого фонтанирования и падения в скважину различных предметов. На раннем этапе строительства скважин не было организованной системы профилактики и предупреждения аварий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Огневое бурение взрывных скважин, М., 1962;
2. Ягупов А. В., Тепловое разрушение горных пород и огневое бурение, М., 1972;
3. Дмитриев А. П., Гончаров С. А., Янченко Г. А., Термоэлектрофизическое разрушение горных пород, ч. 2, М., 1975.