Поломка елементів бурильної колони

Поломка елементів бурильної колони — включає залишення у свердловині колони бурильних труб або елементів КНБК (перехідників, центраторів, амортизатора, обважнених бурильних труб, калібраторів).

Види поломок бурильної колони

 поломка або зрив по різьбовій частині;  поломка по зварному шву;  поломка по тілу труби;  поломка ведучої труби й елементів компоновки;  падіння або розгвинчування частини бурильної колони;  падіння елементів бурильної колони внаслідок поломок спуско-піднімального обладнання чи інструменту, обриву талевого канату.

Спіральний злам труб по тілу через втому металу може відбува-тись у свердловинах, діаметр яких перевищує діаметр бурильної тру-би не більше ніж на 100 мм. Злам виникає від наявності поперечної тріщини. Напрям спіралі збігається з напрямом обертання бурильної колони, кут підйому спіралі становить 45^о.

У поперечному напрямку бурильні труби ламаються через дефекти виготовлення (раковини) та порушення режиму термообробки, що призводить до внутрішніх напружень та втоми металу.

У потовщених кінцях труб, унаслідок нерівномірного охоло-дження при загартовуванні, виникають дрібні тріщини, які призводять до руйнувань від втоми металу в основній площині різьб.

Легкосплавні бурильні труби (ЛБТ) ламаються через ерозійне спрацювання тіла труб під муфтами та зношування по товщині стінки.

Бурильні замки і муфти (особливо діаметром 118 мм і менше) ламаються через створення значних навантажень. Кінці зруйнованих деталей мають збільшені діаметри і бочкоподібну форму.

Неповне згвинчування замкового з'єднання призводить до інтенсивного переміщення площин різьб однієї відносно іншої та спрацювання різьб.

Ознаки виникнення аварії з бурильною колоною

 зменшення маси бурильної колони за індикатором ваги;  падіння тиску промивальної рідини у нагнітальній лінії;  зниження температури промивальної рідини на виході зі свердловини.  падіння механічної швидкості буріння;  провалювання бурильної колони при її розвантаженні на вибій.

Причини аварій з бурильною колоною

• 1. Втома металу бурильних труб.

Втому металу прискорюють наступні чинники:  дефекти матеріалу труб (розшарування і структурна неоднорі-дність металу, сторонні включення у металі і конструктивні дефекти);  малі радіуси заокруглення трубних різьб;  застосування з'єднання труб без упору торців або з'єднання труб за допомогою муфт;  часте перешарування порід, круті кути падіння, що призводить до викривлення стовбура свердловин;  робота бурильної колони у великих кавернах;  робота бурильної колони у хімічно агресивних середовищах;  створення на бурильну колону надмірних навантажень;  невідповідність діаметру бурильних труб розміру долота;  невідповідність типу долота міцності розбурюваних порід;  виникнення резонансних коливань від пульсації тиску або ро-боти долота;  створення навантаження на долото вагою бурильних труб;  установка над ОБТ крихких бурильних труб груп міцності Е, Л або ЛБТ;  застосування труб невідповідної міцності;  вм'ятини у трубах;  порушення цілісності труб сторонніми предметами;  неспіввісність (невідцентрованість) вежі і ротора відносно осі свердловини;  концентрація напруг у різьбах ОБТ;  надмірне зношення елементів бурильної колони;  удари по бурильних і ведучих трубах;  неспіввісність різьбових з᾽єднань і приварених елементів труб;  застосування роторних клинів невідповідного розміру.  неякісне виготовлення різьбових з'єднань;  недостатній або надмірний момент згвинчування різьб;  розгвинчування різьб із використанням удару.

• 2. Падіння бурильної колони:

 випадання стропа вертлюга із зіву гака;  недосконалість конструкції засувки піднімального гака;  невідповідність розміру елеватора або його несправність;  невідповідність вантажопідйомності елеватора і стропів масі бурильної колони;  розкриття елеватора після спонтанної зупинки інструменту на уступах у стовбурі свердловини або в елементах обв'язки гирла;  надмірне спрацювання стропів та їх розрив;  поломка бічних серг і стовбура гака;  розриви гальмових стрічок бурової лебідки;  надмірне спрацювання гальмових колодок і їх випадіння;  розриви гальмових шківів бурової лебідки;  заклинювання гальмового важеля;  падіння тиску у пневмосистемі при гальмуванні;  різка посадка колони на клини або елеватор;  несвоєчасне закриття елеватора.

Ліквідація аварій з бурильною колоною. Перед ліквідацією аварії з бурильною колоною необхідно вивчити:  стан піднятої частини бурильної колони та характер поломки її елементів;  стан стовбура свердловини у місці вірогідного знаходження зламаної частини та наявність ускладнень у стовбурі свердловини;  літологічний склад порід в інтервалі поломки і у прилягаючій зоні;  характер робіт із ліквідації аварій, які мали місце раніше;

 допустимі навантаження на ловильний інструмент і очікувані навантаження на нього.

Для ліквідації аварій застосовують трубовловлювачі (труболовки), шліпси, мітчики, ковпаки. Трубовловлювачі і шліпси застосовують, якщо вага труб, що залишилися у свердловині, не перевищує вантажопіднімальності лови-льного інструменту і якщо інструмент не прихоплений. У першу чергу застосовують зовнішні трубовловлювачі.

Мітчики застосовують при поломках труб по замках або потов-щеній частині тіла. Використовують універсальні і спеціальні мітчики, призначені для захоплення за замкову різьбу певного розміру. Ковпаки застосовують для захоплення труб за тіло труби. Застосовують звичайні ковпаки, які захоплюють трубу за верхній кінець, і наскрізні, в яких зламаний кінець труби вільно проходить крізь середину ковпака, і захоплення здійснюється за замок або муфту.

Забороняється спускати ловильний інструмент без пристроїв для центрування, якщо сума зовнішнього діаметра ловильного інструменту і діаметра залишених труб менша за діаметр стовбура свердловини.

При нерівному зломі спочатку відгвинчують зламану трубу. У разі небезпеки прихоплення ловильний інструмент спускають із ясом і безпечним перехідником.

Бурильні труби з легких сплавів розбурюють долотом Т або ТЗ, або спеціальним фрезером, бажано турбінним способом із навантаженням 20 — 40 кН, а при розбурюванні зацементованих легкосплавних бурильних труб — до 60 — 110 кН. Під час розбурювання бурильну колону періодично піднімають на 1015 м через кожні 1,5-2 м проходки. Частину бурильної колони довжиною до 100 м доцільно вилучати, захоплюючи її зовнішніми трубовловлювачами, шліпсами або гладкими ковпаками.

Під час спуску ловильного інструменту його зупиняють у підошві обсадної колони і промивають свердловину. Інструмент розташовують на 5 — 10 м вище від голови аварійної труби, з мінімальним промиванням і подачею по 20 — 30 см доводять до розрахункової глибини. При цьому на ведучій трубі роблять мітку напроти нерухомої частини столу ротора.

Якщо верхній кінець аварійної колони знайти не вдалося, колону з ловильним інструментом піднімають на 3 — 5 м, провертають на 3 — 5 обертів, зупинивши на 90° від першої мітки, і продовжують пошук. При зустрічі із залишеною колоною, провертаючи ротор на 30 — 40°і заводять ловильний інструмент на голову аварійної труби.

Див. також

• Буріння свердловин
• Бурильна колона
• Прихоплення бурильної колони

Література

• Орловський В. М., Білецький В. С., Сіренко В. І. Буріння нафтових і газових свердловин. Редакція «Гірничої енциклопедії», Полтава: НТП «Бурова техніка», Львів, Видавництво «Новий Світ-2000», 2024. — 409 с. ISBN 978-966-418-488-2