Осложнения и аварии с обсадными колоннами. Причины. Способы предупреждения и ликвидации. Методика расчета допустимой скорости спуска колон в скважину. Какие факторы влияют на эту скорость?

Ответ на вопрос: «Осложнения и аварии с обсадными колоннами. Причины. Способы предупреждения и ликвидации. Методика расчета допустимой скорости спуска колон в скважину. Какие факторы влияют на эту скорость?»

К авариям с обсадными колоннами и элементами их оснастки относятся аварии со спускаемыми, спущенными и зацементированными обсадными колоннами или их частями, вызванные: разъединением по резьбовым соединениям; обрывом по сварному шву; смятием или разрывом по телу трубы; повреждением обсадной колонны при разбуривании цементного стакана, стоп-кольца, обратного клапана и направляющей пробки.

Аварии с обсадными колоннами составляют 7-8% всех видов аварий в бурении.

На ликвидацию их затрачивается более 10% времени, затрачиваемого на ликвидацию аварий всех типов.

Особенно тяжелы аварии этого вида в районах, где обсадные колонны спускают на большую глубину, и на разведочных площадях. В процессе разобщения пластов возникают аварии при спуске обсадных колонн, их цементировании, а также углублении скважины с зацементированными обсадными колоннами под последующую колонну.

Прихваты обсадных колонн, главным образом кондукторов и промежуточных колонн, происходят в основном на площадях, где разрез представлен неустойчивыми породами, бурение в которых вызывает сужение стенок скважин или обвалы пород.

Причинами прихвата обсадных колонн часто являются неудовлетворительная организация спуска колонн (несвоевременная промывка или отказ от предусмотренных планом промежуточных промывок, плохая проработка скважины перед спуском колонны, установка деревянных пробок, длительные остановки при спуске и т.д.) и технология бурения ствола скважины под обсадную колонну (бурение без УБТ и центраторов, несоблюдение оптимальных параметров режимов бурения в породах с чередующейся твердостью, использование кривых труб и бурового раствора плохого качества и т.д.).

Обсадные трубы разрушаются по телу в связи с образованием внутренних давлений при восстановлении циркуляции после окончания спуска колонны, закачивании в затрубное пространство последней порции цементного раствора, испытании обсадной колонны на герметичность и т.д.

Смятие обсадных колонн происходит как при спуске, так и в процессе бурения скважины. В зависимости от сложившихся обстоятельств трубы сминаются по-разному. Отдельные технологические упущения приводят к возникновению избыточных наружных давлений, которые вызывают смятие обсадных колонн. При действии на трубу избыточных давлений увеличивается и напряжение, которое достигает больших значений вначале в одной точке, а при дальнейшем росте давления зона повышенных напряжений начинает расширяться и труба сминается.

При спуске в скважину опасность смятия больше у тех обсадных колонн, которые имеют обратный клапан, так как не учитываются внешние добавочные усилия, возникающие из-за давления на некотором участке в колонне и за колонной, а также вследствие большой скорости погружения колонны.

При спуске колонны с обратным клапаном обычно стараются не допускать снижения уровня в колонне более чем на 200-250 м для труб диаметром 168 мм и более чем на 300-400 м для труб меньшего диаметра. В противном случае внешнее давление может достигнуть и даже превысить критическое, и колонна может смяться. Аварии такого вида особенно распространены при спуске колонн большого диаметра на большую глубину.

На месторождениях, где бурят с применением утяжеленных буровых растворов, опасность смятия труб в результате несвоевременного долива еще более возрастает. При спуске обсадной колонны с обратным клапаном происходят значительные колебания сминающих и растягивающих усилий. При совместном действии этих усилий сопротивление обсадных труб смятию снижается.

Большую опасность для обратного клапана представляет повышение гидродинамического давления при спуске обсадной колонны. Давление зависит от многих факторов, из которых основными являются статическое напряжение сдвига и вязкость бурового раствора, скорость спуска колонны, размер кольцевого зазора, диаметр колонны и др. Давление достигает 10 МПа и более.

В практике встречаются следующие случаи обрыва обсадных труб по месту их соединения, которые происходят вследствие неправильного свинчивания резьбы труб из-за перекоса осей или неправильной установки трубы в муфте (перекос). При перекосе осей деформируются витки резьбы труб, резьбу «заедает» и трубы полностью не свинчиваются или свинчиваются под большим усилием, приводящим к сильному нагреву места их соединения.

При спуске свинченных подобным образом труб места их соединения в колонне разрушаются. Неполное свинчивание резьбовых соединений обсадных труб наблюдается также из-за несоответствия размеров профиля резьбы и погрешности конусности, что приводит к разрушению резьбы. Наибольшее число аварий происходит с обсадными колоннами диаметром 219 мм и более. Обрыв труб по резьбовому соединению может произойти и вследствие приложения чрезмерных нагрузок, превышающих пределы прочности соединения.

Причиной выхода резьбы из сопряжения с резьбой муфты может быть неравнопрочность их соединения. Односторонняя нарезка резьбы на отдельных трубах ослабляет прочность одной части трубы и усиливает прочность другой ее части.

На участке трубы с ослабленной прочностью концентрируются напряжения, вызывающие деформацию тела трубы (на участке резьбы) с последующим выходом из сопряжения резьбы. Труба при равномерной нарезке резьбы имеет одинаковую толщину стенки. Несмотря на это, прочность резьбового соединения ниже прочности тела трубы в среднем на 30-35%.

Эксцентричная нарезка резьбового соединения обсадных колонн снижает прочность и без того ослабленного участка трубы, что и является в ряде случаев причиной аварий.

Вследствие нарушения технологии спуска обсадной колонны отдельные трубы или целые секции их могут упасть в скважину. Например, при быстром спуске обсадная колонна становится на уступ, элеватор идет вниз, защелка его поднимается, в результате элеватор открывается и колонна падает в скважину.

Выполнение сварочных работ на буровой (приварка муфт обсадных труб для укрепления резьбового соединения, приварка фонарей и т.д.) несоответствующими электродами и быстрое охлаждение труб при опускании их в буровой раствор, приваривание труб из легированных сталей марки 36Г2С38ХНМ без соблюдения соответствующего специального режима и специально подобранных электродов, спуск обсадных колонн без промежуточных промывок, предусмотренных планом спуска колонны, также приводят к авариям.

Вопросы для подготовки к госэкзамену по специальности «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Обновлено: Июнь 28, 2016 автором: admin
Поделитесь с друзьями: