Классификация аварий на нефтегазовых скважинах при ремонте и реконструкции

Аварии на нефтегазовых скважинах — это непредвиденные и нежелательные события, которые нарушают нормальный процесс бурения, добычи или обслуживания скважин, и могут привести к значительным экономическим потерям, экологическим последствиям, а также угрожать жизни и здоровью работников.

Аварии могут включать в себя неконтролируемые выбросы нефти и газа, обрушение стенок скважины, отказ оборудования, а также пожароопасные ситуации. Основными причинами аварий могут быть ошибки в проектировании и эксплуатации, человеческий фактор, технические неисправности, а также природные катастрофы.

• Аварии, возникающие при бурении, можно условно объединить в несколько групп:

• аварии с долотами (отвинчивание долота при спуске инструмента вследствие недостаточного его закрепления, слом долота в результате перегрузки и т. д.);

• аварии с бурильными трубами (полеты) и замками (слом трубы по телу; срыв резьбы труб, замков и переводников и т. д.), также трубы могут быть прихвачены забойными осадками, цементным раствором, посторонними предметами, дифференциальным прихватом.

• аварии с забойными двигателями (отвинчивание, слом вала или корпуса);

• аварии с обсадными колоннами (их смятие; разрушение резьбовых соединений; падение отдельных секций труб в скважину и т. д.).

• аварии, связанные с попаданием в скважину посторонних предметов.

Основными видами аварий являются прихваты, поломка в скважине долот и турбобуров, поломка и отвинчивание бурильных труб и падение бурильного инструмента и других предметов в скважину. Очень часто прихват инструмента в силу некачественных и несвоевременных работ по его ликвидации переходит в аварию.

Для ликвидации аварий применяют специальные ловильные инструменты: шлипс, колокол, метчик, магнитный фрезер, паук и другие. Однако лучше всего предотвращать аварии, строго соблюдая правила эксплуатации оборудования, своевременно осуществляя его дефектоскопию, профилактику и замену.

Прихват — это ситуация, когда бурильная колонна, обсадная труба или другой инструмент застревает в скважине, и его невозможно перемещать ни вверх, ни вниз. Это одна из наиболее распространенных аварийных ситуаций в процессе бурения и эксплуатации скважин.

Прихваты бурильных и обсадных колонн происходят по следующим причинам:

1. Перепады давлений: В проницаемых пластах из-за контакта колонн со стенками скважины в течение длительного времени.
2. Изменение гидравлического давления: Резкие изменения, вызванные выбросом, водопроявлением или поглощением бурового раствора.
3. Нарушение целостности ствола скважины: Это может быть вызвано обвалом, вытеканием пород или сужением ствола.
4. Образование сальников на долоте: Происходит при бурении или при спуске и подъеме бурильного инструмента.
5. Заклинивание в желобах: Бурильные и обсадные колонны могут застревать в желобах, или из-за попадания посторонних предметов в скважину, а также из-за сужения ствола.
6. Оседание частиц: При прекращении циркуляции бурового раствора оседают частицы выбуренной породы или твердая фаза глинистого раствора.
7. Неполная циркуляция бурового раствора: Возникает из-за пропусков в соединениях бурильной колонны.
8. Преждевременное схватывание цементного раствора: При установке цементных мостов в кольцевом пространстве.
9. Технические неполадки: Отключение электроэнергии или выход из строя подъемных двигателей буровой установки.

Для профилактики прихватов необходимо:

1. Использовать высококачественные глинистые растворы, которые создают плотные корки на стенках скважин и снижают липкость.
2. Вводить смазывающие добавки в глинистые растворы.
3. Обеспечивать максимальную скорость восходящего потока глинистого раствора.
4. Перед подъемом бурильной колонны производить промывку скважин до полного удаления выбуренной породы и приведения параметров глинистого раствора в соответствие с нормами.
5. Регулярно очищать глинистый раствор от обломков выбуренной породы.
6. Утяжелять глинистый раствор при вращении бурильной колонны.
7. Следить за температурой восходящего глинистого раствора в глубоких скважинах, так как резкое снижение температуры может свидетельствовать о разрыве резьбовых соединений.
8. Применять профилактические добавки, такие как нефть, графит, поверхностно-активные вещества, для предотвращения прихвата бурильной колонны при использовании утяжеленного глинистого раствора. Рецептуры должны уточняться лабораторией глинистых растворов для каждого конкретного случая.

Поломку долота трудно обнаружить до подъема бурильной колонны. Поэтому особенно важно тщательно проверять долота, применяемые для проработки, и ограничивать время их работы.

Частые причины поломки долот:

• Использование дефектных долот: Поломка происходит из-за недостаточной проверки перед их спуском в скважину.
• Чрезмерные нагрузки: Сильные нагрузки на долото могут привести к его разрушению.
• Передержка долот на забое: Долгое использование долота на одном месте без замены повышает риск его поломки.
• Заклинивание шарошек: Происходит вследствие прекращения их вращения на забое скважины, что приводит к прихвату на осях.

Профилактика аварий, связанных с поломкой долот

Для предотвращения аварий, связанных с поломкой долот, необходимо проводить тщательную проверку долота перед его спуском в скважину. Это включает проверку диаметра с помощью кольцевого шаблона, осмотр замковой резьбы, сварочных швов лап и корпуса, а также промывочных отверстий. Вращением от руки проверяется насадка шарошек на цапфах.

Важно бурить в соответствии с указаниями геолого-технического наряда, уделяя особое внимание очистке промывочной жидкости. Поднятое из скважины долото следует отвинчивать при помощи долотной доски, вставленной в ротор, промывать водой и подвергать наружному осмотру и замеру.

Рекомендуется периодически очищать забой скважины от металла с использованием магнитного фрезера или забойного шламоуловителя. Эти меры помогут предотвратить поломки долот и обеспечат более безопасное и эффективное бурение скважин.

Поломки турбобура часто связаны с разъеданием компонентов буровым раствором, развинчиванием и вырыванием верхней резьбы корпуса из нижней резьбы переводника, а также отвинчиванием ниппеля, что приводит к оставлению турбины в скважине. Основными признаками таких поломок являются резкое падение давления на буровых насосах и прекращение проходки.

Для предотвращения аварий с турбобурами необходимо регулярно проверять крепление гайки, переводника, ниппеля и вращение вала у каждого турбобура. Проверка турбобура, поступившего с завода-изготовителя, проводится на базе бурового предприятия, а турбобура, поступившего из ремонта, — на буровой.

Перед спуском в скважину нового турбобура или турбобура, поступившего из ремонта, необходимо:

1. Проверять плавность его запуска при подаче насосов в нормальном режиме работы.
2. Измерять осевой люфт вала.
3. Проверять перепад давления и герметичность резьбовых соединений.
4. Убедиться в отсутствии биения вала.

Все результаты проверок должны быть занесены в журнал, что позволит отслеживать состояние турбобура и предотвращать возможные аварии.

Аварии с бурильными трубами часто случаются при роторном бурении скважин. Одной из основных причин этих аварий является совокупность всех напряжений, возникающих в трубах, особенно в местах, где есть локальные дефекты. Эти дефекты могут включать разностенность труб, внутренние напряжения, особенно в высаженной части труб, возникающие из-за неправильно проведенного технологического процесса, а также дефекты резьбового соединения труб.

Недостаточная квалификация мастеров, бурильщиков и других работников буровых бригад также является значительным фактором, способствующим возникновению аварий. При бурении гидравлическими забойными двигателями наибольшее число аварий связано с разъеданием резьб промывочной жидкостью.

Для предупреждения аварий с бурильными трубами необходимо:

Организовать учет и отработку бурильных труб в строгом соответствии с инструкцией. Технически правильно монтировать трубы и замки, что обеспечивается предварительным осмотром и обмером, калибровкой резьбы гладкими и резьбовыми калибрами, подбором замков к трубам по натягу и принудительным закреплением замка в горячем состоянии.

Обязательно проводить профилактическую проверку всех труб после окончания бурения скважины, включающую наружный осмотр, проверку основных размеров и гидравлическое испытание. Крепление всех замковых соединений при наращивании и спуске колонны при турбинном бурении должно осуществляться машинными ключами.

Использование предохранительных колпаков или колец, навинчиваемых на резьбу замков, а также обеспечение бесперебойного снабжения буровых специальными смазками, являются важными мерами профилактики аварий.

Падение бурильной колонны в скважину является одной из самых серьёзных аварий. Оно может происходить по нескольким причинам:

1. Толчки и удары: Бурильная колонна ударяется о выступы на стенках скважины.
2. Открытие элеватора: Случайное открытие элеватора во время спуска колонны.
3. Неисправности тормоза лебедки: Резкая посадка нагруженного элеватора на ротор при неисправном тормозе лебедки.
4. Обрыв талевого каната: Падение талевого блока на ротор из-за обрыва талевого каната.

Для предотвращения падения бурильной колонны бурильщикам необходимо хорошо знать состояние ствола скважины и наличие в нем уступов, замедлять спуск бурильной колонны при приближении к выступам, а также проверять исправность элеватора и тормоза лебедки.

Падение мелких предметов на забой скважины, таких как плашки, цепи механических ключей, звенья роторной цепи, болты и гайки, происходит во время спуско-подъемных операций из-за использования неисправного инструмента.

Иногда после подъема бурильной колонны начинают производить работы над открытым устьем скважины, что может привести к падению долот, кувалд и других предметов на забой скважины. Над открытой скважиной категорически запрещается проводить какие-либо работы. После извлечения инструмента из скважины её устье следует немедленно закрыть специальной крышкой.

Соблюдение этих мер предосторожности поможет предотвратить падение бурильной колонны и других предметов в скважину, обеспечивая безопасность и эффективность буровых работ.

В процессе подготовки к ликвидации аварий все действия осуществляются согласно специальному плану, который утверждается главным инженером сервисного предприятия и предприятием-недропользователем. Этот план включает в себя не только меры по предотвращению возникновения проявлений и открытых фонтанов, но и обеспечение безопасности недр и окружающей среды.

Эффективная планировка и подготовка к ликвидации аварий позволяют минимизировать риски и обеспечивать безопасность и эффективность проводимых работ.