Проект разбуривания участка в районе деятельности БП "Тюменбургаз"

Проблема предотвращения аварий и осложнений по прежнему актуальна. Решение ее позволило бы сэкономить значительные средства, сократить время бурения скважин, повысить технико-экономические показатели.

Необходимо помнить, что беспечность и пассивность в работе исполнителя -- источник аварии. От квалифицированной работы рабочих в первую очередь зависят безаварийное бурение скважин на нефть и газ и исключение осложнений.

4.2 Виды аварий и причины их возникновения

Аварии в бурении, представляющие собой нарушение нормального процесса проводки скважин, приводят к значительным затратам времени и средств, нанося тем самым большой материальный ущерб.

Аварии делят на следующие виды:

1. Прихваты бурильного инструмента

Прихватом следует считать непредвиденные при сооружении скважины процесс, характеризующийся потерей подвижности колонн труб или скважинных приборов, который не восстанавливается даже после приложения к нему максимально допустимых нагрузок (с учетом запаса прочности). Как показывают промысловые данные, по Приобской площади наиболее частыми видами аварий являются прихваты бурильного инструмента. Из числа известных видов прихватов по физической однородности вероятных причин их возникновение можно объединить в три категории:

I - прихват под действием перепада давления

II -заклинивание колонны труб при движении в стволе

III - прихват из-за сужения сечения ствола скважины, оседание шлама, течение пород, сальнокообразований.

Основными причинами прихватов инструмента на Приобской площяди являются:

а) Прихваты вследствии заклинивания низа колонны труб характерны для зон сужения ствола скважин, вызванных сработкой долот по диаметру в твердых породах, для интервалов резкого изменения направления оси ствола скважины, а также для интервалов интенсивного нарастания фильтрационной корки, обвалообразования. Как правило, такие прихваты происходят при спуске.

б) Прихваты в следствии сальникообразований возникают в основном при разбуривании глинистых отложений или хорошо проницаемых горных пород, на которых формируется толстая и рыхлая фильтрационная корка. Обычно в этом случае циркуляция теряется почти или полностью.

в) Прихваты в следствии нарушения устойчивого состояния пород приурочены к интервалам обвалообразований и осыпей.

г) Прихваты, происшедшие в следствии нарушения режима промывки, характеризуются постепенным повышением давленияпри промывке, появлением затяжек, постепенным прекращением циркуляции.

Одной из причин подобных аварий являются промывки в колонне труб (нарушение герметичности бурильной колонны.

2. Аварии с долотом

Аварии с долотом бывают двух видов: отвинчивание долота поломка их (разрушение долота и оставление деталей на забое. Отвинчивание происходит в результате нарушения правил крепления и спуска долота в скважину.

Причины разрушения долота могут быть самыми разнообразными: передержка долота на забое, удар долота о забой или уступ в скважине, несоответствие типа долот проходимым породам, дефекта в изготовлении, повреждения из-за небрежного хранения или транспортировки. Большую роль в профилактике аварий с долотами играет правильный подбор долота соответствии со свойствами проходимых пород и наиболее рациональная его отработка. Серьезное внимание нужно уделять вопросам контроля качества изготовленных долот до начала их использования, условиям хранения, транспортирования.

3. Аварии с забойными двигателями

Для применяемых конструкций забойных двигателей наиболее характерны аварии следующих видов: поломка корпуса двигателя по телу, срыв резьбы переводника, отвинчивание ниппеля, узлов турбобуров (вала, вала со статорами), отвинчивание и оставление шпинделя, слом переводника, слом вала.

Все аварии происходят преимущественно в результате несвоевременного контроля, некачественного ремонта, неграмотной эксплуатации забойных двигателей. Поэтому профилактика аварий с забойным двигателями должны заключаться прежде всего в выполнении установленных норм эксплуатации, контроля и ремонта.

4. Аварии при креплении

Основными видами при креплении скважины являются: аварий при спуске обсадной колонны, порыв колонны по телу, падение колонны в скважину, смятие колонны, недохождение колонны до заданной глубины, аварии при цементировании скважин.

Причинами возникновения подобных аварий могут быть:

недостаточная и неправильная подготовка ствола скважины;

применение недоброкачественных обсадных труб;

неправильный выбор компонентов для приготовления тампонажного раствора или плохая его подготовка.

Аварии при цементировании:

При цементировании обсадных колонн имеют место аварии и осложнения, происходящие по следующим причинам:

1.Использование тампонажного цемента, качество которого не удовлетворяет забойным условиям;

2. Не точное определение расчетных величин.

3. Халатное отношение к организации работ в процессе подготовки и проведения цементировочных работ.

4.3 Факторы, способствующие возникновению аварий

Факторы, способствующие возникновению аварии в бурении, могут быть разделены на три группы:

Неблагоприятные горно-геологические условия бурения (природный фактор).

Несовершенство и различные нарушения технологического ведения буровых работ (технологический фактор).

Несовершенство организации буровых работ и отступления от правил, инструкции эксплуатации буровой техники и инструмента (организационно-технические факторы).

Опыт показывает, что неблагоприятные горно-геологические условия бурения скважин могут являться только предпосылкой возникновения некоторых видов аварий, но не служат фактором, определяющим неизбежность аварий. Обстоятельное изучение и прогнозирование природных аномалий позволит своевременно корректировать соответствующую технологию бурения, как правило, позволит избежать аварий при проводке скважин.

Аварийность также резко уменьшиться с ростом общего уровня знаний и специальной технологической подготовки работников всех звеньев бурового предприятия. Повышение производственной дисциплины, а также совершенствование технологии бурения и культура производства, в свою очередь будут служить залогом успеха[12].

4.4 Аварии с обсадными колоннами

Как показывает анализ промыслового материала по Нефтеюганскому УБР Приобской площади за последние годы, из общего числа аварийных ситуаций, 9 приходиться на аварии с обсадными колоннами, поэтому данному виду аварий необходимо уделить повышенное внимание.

Крепление скважин обсадными колоннами--сложный и дорогостоящий процесс, поэтому любые нарушения нормального процесса крепления, приводят к значительным затратам времени и средств, нанося тем самым большой материальный ущерб.

При креплении скважин встречаются следующие группы аварий:

Прихваты обсадных колонн

Аварии этой группы происходят в интервалах геологического разреза, представленного неустойчивыми породами (глинами, песчаноглинистыми, хемогенными, илистыми породами, аргиллитами или переслаиванием перечисленных пород), бурение в которых сопровождается сужением ствола или обвалом пород.

Следует обратить внимание на частые случаи аварий с колонной -- кондуктором. Только за два года известны 3 случая прихватов и разъединения резьбовых соединений малая длина и кажущаяся простота функций ведут к несоблюдению требований безаварийной работы в процессе бурения, спуска и цементирования кондуктора, что нередко приводит к тяжелым последствиям.

Обрывы колонн по резьбовым соединениям труб.

Разъединение труб обсадной колонны по резьбовым соединениям -- распространенная группа аварий при креплении скважин. Наибольшее число их происходит в соединении трубы с муфтой, выполняемом буровой бригадой. В соединениях, выполненных на заводе, также случаются вырыв труб из муфты.

В основном обрыву обсадной колонны в резьбовом соединении предшествует расхаживание колонны, так произошел прихват на скважине № 8166. При спуске кондуктора Ш 324, в момент промывки произошел прихват колонны под действием перепада давления либо заклинивание. При этом усилия при расхаживании были в пределах допустимых норм, но достигали значительных величин, в результате произошел обрыв по рабочему соединению. Как позднее установила аварийная комиссия, ствол скважины не был хорошо подготовлен к спуску колонны, а профиль скважины не соответствовал проекту.

Смятие колонны и разрушения обратного клапана происходит из-за: несвоевременного заполнения колонны жидкостью, занижения прочности против расчетных данных при компоновке колонны, резких ударов об уступы при спуске, обрушения и сдвигов пластов до цементирования колонны. В зависимости от сложившихся обстоятельств трубы сминаются по-разному. Отдельные технологические упущения приводят к возникновению наружного избыточного давления, которое вызывает смятие обсадной колонны. Так на скважине № 7818 Приобской площади, произошло смятие трубы при спуске колонны, с последующим разъединением по рабочему соединению. Спуская колонну Ш 177,8 мм, на глубине 1991 метр, колонна дала посадку, и раздался хлопок. Циркуляцию восстановить не удалось При расхаживании с целью освобождения, на колонну была создана нагрузка превышающая прочностные характеристики материала труб, что привело к разрушению по телу, подняли верхнюю часть колонны. Аварию удалось устранить, путем частичной ликвидации ствола скважины.

Разрушение обсадных труб по телу происходит, как правило, в результате механического воздействия на них в уже зацементированной колонне. Трубы таких колонн разрушаются при разбуривании цементных стаканов без предварительного удаления кусков металла от узлов оснастки вышестоящей секции (стыковочных устройств, обратных клапанов), а также предметов, случайно упавших через устье в скважину.

Падения обсадных колонн происходят в результате неисправностей замков элеватора, из-за их самопроизвольного открытия при неожиданной остановке колонны на уступе в скважине. Типовая схема аварии при этом такова: когда обсадная колонна останавливается на уступе, элеватор по инерции опускается вниз, защелка поднимается и элеватор открывается. При этом колонна срывается с уступа и падает в скважину. Аналогичный вид аварии произошел на скважине № 8823, для ликвидации, успешно провели ловильные работы и продолжили дальнейший спуск[22].

Беспечность и пассивность исполнения порученной работы, не соблюдению инструкций по эксплуатации механизмов, привело к данному виду аварии.

Неосторожная работа двумя элеваторами при спуске колонн также приводит к аварии. Так, при спуске колонны (скважина № 6432) элеватор, на котором подвешена колонна, был установлен на роторе защелкой в сторону порожнего элеватора. После переброски штропов порожний элеватор при подъеме зацепил за защелку элеватора, на котором была подвешена колонна, сломал ее, элеватор раскрылся и колонна упала в скважину.

В соответствии с действующими инструкциями, уложенные на стеллажи трубы, необходимо, помимо других видов проверок, про шаблонировать (протолкнуть через них шаблон). В последующем перед закреплением трубы в элеваторе просмотреть, не находится ли внутри трубы какой-либо предмет. Это правило часто нарушается. Трубы дополнительно не шаблонируются перед их спуском, а известны случаи, скважина № 8166, оставления шаблона в обсадной колонне, что и приводит к авариям.

Недохождение колонны до заданной глубины.

Этот вид аварии может быть вызван неудовлетворительным выполнением профиля ствола и подготовка скважины к спуску, что особенно важно при спуске колонн большого диаметра.

Для обеспечения нормального прохождения колонны по стволу скважины необходимо:

- интервал разных перегибов и сужений ствола проработать с особой тщательностью;

- не допускать ухудшения качества промывочной жидкости по сравнению с тем, какое по окончанию проходки ствола;

- подготовку ствола скважине производить в полном объеме согласно плана.

Этот вид аварии известен мне на личном опыте. На скважине № 8823, при спуске обсадной колонны Ш 177,8 мм в момент промывки на глубине 2109 метров произошел её прихват. После установки нефтяной ванны при расхаживании произошел обрыв обсадной колонны по рабочей резьбе. Оборванная часть колонны не дошла до забоя 199 метров. Авария была ликвидирована, путем соединения с оставшейся частью и скважину зацементировали. Причиной прихвата обсадной колонны явились не качественный профиль скважины к спуску труб Ш 177,8 мм и отсутствие действенных смазочных средств для обработки бурового раствора.

Завершающий этап крепления скважины -- цементирование. От качества цементирования зависят состояние эксплуатируемой колонны и дальнейшее углубление скважины. Цементирование колонны -- это один из сложнейших этапов проводки скважины, для выполнения, которого заняты различные службы и множество агрегатов и специальных машин, а также большое число специалистов и рабочих. Точное соблюдение плана по подготовке скважины, оборудования, технологии цементирования -- залог успеха в выполнении работ по цементированию[66].

Вследствие нарушений возникает необходимость в сложных ремонтных работах, связанных либо с некачественным разобшением пластов, либо с оставлением тампонажного раствора в колонне.

4.5 Предупреждение аварии с обсадными колоннами

Дефекты труб являются основной причиной аварий с обсадными колоннами.

По происхождению дефекты труб можно подразделить на три группы.

1. Дефекты металлургического производства - заслои, плены, трещины, несоблюдения требований ГОСТ по прочностным показателям, геометрическим размерам и др.

2. Дефекты, явившиеся результатом несоблюдения правил погрузки, разгрузки и хранения обсадных труб.

3. Дефекты, появившиеся при креплении скважин обсадными колоннами и после завершения этого процесса.

Дефекты по первым двум группам выявляют в результате тщательного наружного осмотра, опрессовки и шаблонирования каждой трубы, а в ряде случаев - с помощью дефектоскопии.

В США, например, применяют ряд методов, направленных на выявление дефектов труб, причем наиболее широкое применение нашли:

магнитоскопический метод, заключающийся в использовании намагниченных порошков; наличие дефекта устанавливают по отсутствию линий магнитного поля, которые образует порошок, нанесенный на наружную поверхность трубы;

метод "проникновения", основанный на заполнении микротрещин флюоресцирующей или радиоактивной краской, нанесенной на поверхность трубы; после очистки поверхности трубы трещины отчетливо видны даже невооруженным глазом;

рентгеновские исследования и использование проникающих излучений радиоактивных изотопов, что позволяет получить наиболее полное представление о пригодности труб;

ультразвуковой метод, позволяющий выявлять трещины, заслои, неметаллические включения и другие дефекты.

Дефектоскопия дает наиболее объективные данные о пригодности каждой трубы для спуска в скважину. В связи с этим должны быть ускорены работы по конструированию дефектоскопов, обладающих необходимой разрешающей способностью и быстродействием.

Дефекты третьей группы связаны с нарушением наружной и внутренней поверхности, а также с коррозией обсадных труб.

Наружная поверхность труб при спуске их в скважину чаще всего повреждается плашками ключей или клиновых захватов, а также в результате попадания в затрубное пространство посторонних металлических предметов.

Исследование поднимаемых из скважины обсадных колонн и отдельных труб, замеры специальными приборами внутреннего диаметра обсадных колонн, спущенных в скважины, указывают на наличие износа труб по внутренней их поверхности. Этот износ возникает в результате воздействия замковых соединений бурильных колонн, долот, ловильного инструмента, каротажного кабеля, гидроабразивного размыва и других причин [16].

Случаи повреждения обсадных труб при спуске их в скважину довольно часты. Они связаны с тем, что прочность труб, изготовленных из стали марок Е, а также N-80, P-I05 и более высокой прочности, при наличии на их поверхности насечек, рисок, надрезов резко снижается. Обусловлено это тем, что в зоне указанных нарушений поверхности труб происходит концентрация напряжений и последующее хрупкое разрушение металла. Исследования случаев нарушения целостности труб по указанной причине показали, что опасные дефекты возникают вследствие применения недопустимо высоких крутящих моментов при докреплении резьбовых соединений, а также использования сухарей, плашек, ключей и клиновых захватов, из-за конструкции насечек которых образуются риски и надрезы[23].

Предупреждение аварий, связанных с дефектами, появляющимися при свинчивании труб, заключается в контроле с помощью приборов за величиной крутящего момента, которая должна находиться в обусловленных пределах, а также в использовании сухарей, плашек ключей и клиновых захватов, конструкция насечек которых обеспечивает точечный контакт с телом трубы.

До сих пор имеют место случаи срыва резьбовых соединений и падения обсадных колонн в скважину в результате свинчивания нецентрируемых между собой труб, навинчивания сильно раскачивающейся трубы или трубы с искривлением, превышающим допустимое, установленное ГОСТ 632-64.

Аварии подобного рода можно предупредить путем организации тщательного контроля за правильностью выполнения всех операций при спуске обсадных колонн.

В процессе спуска тяжелых обсадных колонн при подвеске их на элеваторах сжатая муфта деформируется в поперечном или продольном направлении. Такая деформация муфты вызывает появление овальности, особенно большой в зоне ее верхнего торца. Эксперименты показали, что это может быть причиной негерметичности резьбового соединения. Для предупреждения таких явлений рекомендуется докреплять резьбовые соединения в скважине сразу после проведения операции по цементированию обсадной колонны [17]. Следует также иметь в виду, что при недостаточном докреплении соединений нижняя часть обсадной колонны может отвернуться, в результате чего возникнет аварийная ситуация.

В зарубежной практике нашли широкое применение разъемные и неразъемные предохранительные кольца, либо зафиксированные на трубах, либо способные вращаться и перемещаться в пределах трубы.

Практика показывает, что особенно большой износ труб за счет их истирания наблюдается в устьевой части обсадной колонны.

Для предупреждения аварий, связанных с износом устьевой части колонны, можно, например, устанавливать толстостенные трубы (из трубных заготовок). Для предупреждения аварий, связанных с износом внутренней поверхности обсадных колонн при бурении глубоких скважин, производить смену верхней секции, которую не цементируют и по мере износа извлекают и заменяют. Одновременно в связи с односторонним износом обсадных труб, обусловленным искривлением ствола и рядом других причин, можно применить способ распределения износа колонны по ее периметру за счет поворота верхней, сменной секции обсадной колонны в специальном переводнике. Этот способ позволяет повысить надежность и долговечность работы обсадной колонны.

Смятия обсадных колонн в результате пластического течения горных пород и воздействия на колонны полного горного давления. Предупреждение таких аварий заключается в своевременном выявлении в разрезе зон, характеризующихся развитием пластического течения пород, и креплении их обсадными трубами, прочность которых должна обеспечивать устойчивость при воздействия на обсадную колонну полного горного давления.

Из промысловой практики известно, что в процессе спуска отмечаются случаи недоведения обсадных колонн до намеченной глубины вследствие их прихвата.

Во многих случаях обсадные колонны в процессе их спуска останавливаются на различных глубинах, причем в большинстве случаях обсадные колонны не удается освободить.

Основная причина, по который происходят прихваты, заключающаяся в том, что эффективный диаметр ствола скважины меньше диаметра обсадной колонны. Это является следствием резких перегибов ствола скважины на отдельных участках, образования участков ствола спиральной формы и связано с использованием в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) только УБТ круглого сечения.

Эффективный диаметр ствола скважины (D_эф) при использовании УБТ круглого сечения определяют из соотношения [21].

где D_Д - диаметр долота, мм,

D_УБТ - диаметр УБТ.

В результате неточной оценки фактического состояния скважин, в ряде случаев для проработки (шаблонирования) стволов используют малоэффективные КНБК.

По мере увеличения диаметров обсадных колонн (особенно при диаметре 273 мм и более) трудности доведения их до обусловленных глубин возрастали. Это с одной стороны связано, с значительным ростом жесткости колонн, а с другой - с полной неупорядоченностью в выборе КНБК как при бурении, так и при подготовке ствола скважины к спуску обсадной колонны. Так, было выявлено 13 типов КНБК, используемых при проведении этих работ. Такое разнообразие вариантов КНБК дало возможность сделать обоснованные выводы относительно наиболее эффективных компоновок.

Прохождение обсадных колонн по стволу скважины зависит от их жесткости [7]. Таким образом, для беспрепятственного спуска обсадной колонны на заданную глубину, при прочих равных условиях, необходимо, чтобы жесткость КНБК была не ниже жесткости колонны обсадных труб.

Обычно при расчетах для оценки жесткости КНБК и обсадной колонны используют их отношение:

.

Для решения вопроса о необходимости стабилизации КНБК разработана номограмма (рис.1). Если показатель m, определенный для конкретных условий, будет находится в зоне А номограммы, стабилизировать КНБК не надо, а при нахождении его в зоне Б стабилизация КНБК обязательна.

При принятии за основу математической модели, с защемленным одним концом, в результате расчетов были определены наиболее эффективные КНБК (рис. 8).

Рисунок 8. Номограмма для определения необходимости стабилизации низа бурильной колонны



Рисунок 9. Различные компоновки низа бурильной колонны

Решение вопроса о выборе конкретного типа КНБК заключается в определении величины m для применяемого диаметра УБТ и диаметра намеченной к спуску обсадной колонны и нахождение по номограмме (см. рис.1) зоны, в которой находится найденная величина m. Если данная m располагается в зоне А номограммы, применяют КНБК I типа, а если Б - II типа (см. рис. 9).

Причиной недоведения обсадных колонн до заданной глубины является неудовлетворительное шаблонирование ствола. Так как во многих случаях подготовка ствола скважины к спуску обсадных колонн состоит лишь в спуске долота на бурильных трубах с УБТ.

Для уменьшения случаев недоведения до заданной глубины обсадных колонн, в частности хвостовиков, из-за прихвата их под действием перепада давления. За рубежом успешно используют трубы со спиральными канавками на наружной поверхности[01].

Согласно имеющимся данным, применение колонны труб со спиральными канавками в качестве хвостовика позволяет существенно уменьшить площадь поверхности контакта труб со стенками скважины (примерно на 50%). Благодаря этому, можно значительно сократить число прихватов, под действием перепада давления; существенно повысить качество цементирования за счет лучшего распределения цементного раствора в затрубном пространстве и возможности расхаживания хвостовиков; осуществлять спуск хвостовиков большего наружного диаметра, чем предусматривалось ранее, как в вертикальные, так и в скважины с большим углом наклона [38].

Одной из причин аварий с обсадными колоннами является низкое качество их цементирования, заключающееся в плохой изоляции нефте-газо- и водоносных пластов и в возникновении вследствие этого перетоков флюидов, а иногда и межколонных проявлений. Если при этом в пластовых флюидах содержатся коррозийные примеси, например, сернистые соединения, происходит интенсивная коррозия металла труб на участках перетока. В связи с этим мероприятиям, проводимым с целью повышения качества цементирования, должно быть уделено особое внимание.

Следует также иметь в виду, что при большой разности между температурой в скважине и температурой продавочной жидкости вследствие ее нагрева давление в обсадной колонне после цементирования может повыситься сверх допустимого. Для предупреждения нарушения целостности колонны обсадных труб под воздействием этого давления необходимо полностью сбрасывать давление в колонне, если прочность и герметичность обратного клапана допускают это, или систематически сбрасывать давление через один из кранов, установленных на цементировочной головке.

Все работы по креплению скважин следует производить в соответствии с требованиями технологического регламента по креплению нефтяных и газовых скважин и других действующих инструкций.

Особое внимание необходимо обратить на выполнение нижеприведенных требований, несоблюдение которых приводит к частым авариям, осложнениям и некачественному разобщению продуктивных горизонтов.

Подготовку ствола скважины к спуску колонны, спуск колонны и цементирование надо производить по индивидуальным планам, утвержденным главным инженером и главным геологом УБР.

До начала работ по подготовке скважины к спуску обсадной колонны необходимо проверить состояние, вышки и другого оборудования, а также агрегатов буровой установки. При необходимости следует произвести ремонт и замену неисправного инструмента и оборудования.

Буровые насосы, нагнетательные линии с запорной арматурой и система очистки промывочной жидкости должны обеспечивать его бесперебойную подачу и очистку на различных режимах промывки скважины. Приемные емкости следует очистить от шлама и грязи.

В качестве дополнительного средства для герметизации устья на буровой необходимо иметь бурильную трубу под соответствующий диаметр плашек превентора, которая должна быть снабжена шаровым обратным клапаном и переводником для соединения с обсадной колонной.

Также надо проверить исправность и точность показаний индикаторов веса, моментомеров и других контрольно-измерительных приборов, при необходимости их следует заменить.

Подготовленные и проверенные калибрами и шаблонами (табл. 23), а также гидравлическим испытанием, согласно требованиям Инструкции по испытанию скважин на герметичность, и обмером на трубных базах. Трубы на буровой подвергают наружному осмотру, повторному шаблонированию, проверке соответствия их сертификату и заводской маркировке, после чего их укладывают в порядке очередности спуска на мостки[22].

Таблица 23. Размеры шаблонов

Диаметр обсадных труб, мм	Длина шаблона, мм	Наружный диаметр шаблона, мм
114 … 219	150	111 … 216
245 … 340	300	241 … 336
407	300	402

Примечание, d - номинальный, внутренний диаметр трубы, мм.

Обсадные трубы, доставленные на буровую, должны соответствовать прочностному расчету и иметь заводской сертификат, а также заводскую маркировку, подтверждающие их соответствие требованиям ГОСТа.

Проверка, опрессовка, сборка и компоновка технологической оснастки должны осуществляться в соответствии с требованиями инструкций по эксплуатации, паспортных характеристик и планов работ на крепление скважин.

В процессе спуска бурильной колонны при последнем рейсе долота производят контрольный замер ее длины. Результаты контрольного замера необходимо отразить в буровом журнале и суточном рапорте бурового мастера.

При проведении последнего рейса долота следует привести параметры промывочной жидкости в скважине и запасных емкостях в соответствие с требованиями ГТН. При этом должна быть замерена температура циркулирующего бурового раствора.

До начала подготовки ствола скважины к спуску обсадной колонны необходимо выполнить комплекс заключительных геофизических исследовании. По результатам, которых надо откорректировать глубину установки башмака обсадной колонны, интервалы сужений ствола, объем скважины, интервалы и места установки элементов технологической оснастки.

Ствол скважины прорабатывается в интервалах сужений и калибруется на глубину спуска обсадной колонны компоновками инструмента, обеспечивающими проходимость обсадной колонны.

После калибровки ствол скважин должен быть промыт до полной очистки от шлама и достижения стабильности технологических параметров буровою раствора. Интенсивность промывки определяется, временным руководством по промывке скважин перед спуском обсадных колонн и перед цементированием. При этом во избежание прихвата обсадной колонны, от перепада давления в период технологически необходимых остановок плотность бурового раствора должна обеспечивать минимально допустимую репрессию на стенки скважины.

Обсадную колонну спускают под руководством ответственного инженерно-технического работника УБР. Отступление от плана спуска обсадной колонны или выполнения работ, не предусмотренных планом, не допускается без согласования с лицами, его утвердившими. Обсадные колонны должны спускаться с помощью клиновых захватов (спайдеров) или клиньев для обсадных труб, позволяющих докреплять резьбовые соединения в процессе спуска.

Для обеспечения герметичности резьбовых соединений обсадных колонн применяют следующие специальные смазки: Р-2МВП (ТУ 38-101-332--73) для скважин с температурой до 100 °С, Р-402 (ТУ 38-10-1708--78) для скважин с температурой до 200 °С, УС-1 (ТУ-38-101-440--74), лента ФУМ (ТУ 6-05-1388--70).

Для обеспечения качественного крепления скважин и разобщения горизонтов в компоновку спускаемых колонн в обязательном порядке включают технологическую оснастку (башмак с направляющей насадкой, обратный клапан типа ЦКОД, стоп-кольцо, центраторы, скребки, турбулизаторы, заколонные пакеры и другие устройства). Число и глубина установки указанных устройств определяются для каждой скважины в отдельности технологической службой экспедиции и указываются в плане работ на крепление скважины.

Трубы свинчивают круговым ключом, резьбовые соединения закрепляют машинными ключами. Крутящий момент свинчивания контролируют по моментомеру с регистрирующим прибором.

Для толстостенных труб (=12 мм) из стали группы прочности более Е момент свинчивания увеличивается дополнительно на 25 %.

При использовании обратных клапанов, которые не обеспечивают самозаполнения колонны жидкостью, необходимо регулярно доливать буровой раствор через определенное число спущенных труб, установленное расчетным путем и указанное в плане работ по креплению скважины.

В процессе спуска колонны нужно непрерывно наблюдать за характером вытеснения бурового раствора из скважины. В случае возникновения поглощения и падения уровня жидкости в затрубном пространстве необходимо непрерывно заполнять его буровым раствором.

Для предотвращения прихвата обсадной колонны в процессе заполнения ее жидкостью, восстановления циркуляции и промежуточных промывок колонну необходимо держать на весу и периодически расхаживать.

Во избежание смятия обсадных труб, гидроразрыва пород и поглощении промывочной жидкости скорость спуска колонны в скважину должна быть равномерной и определена расчетным путем. Расчет прилагается к плану работ на крепление скважины.

Верхние концы потайных и нижних секций колонн должны размещаться над зонами осложнений и интервалами зарезки вторых стволов в устойчивых породах, не имеющих каверн и желобных выработок.

Бурильные трубы, используемые при креплении, должны быть проверены на прочность расчетным путем. в соответствии с существующей методикой, опрессованы на 1,5-кратное давление от максимально ожидаемого при креплении скважины, но не превышающее допустимое для данного типоразмера труб; прошаблонированы по минимальному внутреннему диаметру и проверены наружным осмотром.

Хвостовики и секции обсадных колонн должны подвешиваться в стволе скважины и цементироваться в этом состоянии, чтобы избежать изгиба. Разгрузка секций колонны и хвостовика на забой или на ранее спущенную часть обсадной колонны запрещается до окончания срока ОЗЦ.

Спуск хвостовиков и секций обсадных колонн, как правило, должен осуществляться на разъединителях, обеспечивающих вращение верхней части бурильного инструмента, во избежание его прихвата в открытом - стволе скважины.

Скорость спуска потайных нижних секций колонн на бурильных трубах не должна превышать расчетной скорости спуска обсадных труб, а заполнение их промывочной жидкостью должно производиться в сроки, указанные в плане работ на крепление скважины.

Рецептуру тампонажных растворов для конкретных скважин подбирают в производственных лабораториях. При этом в обязательном порядке особое внимание обращают на совместимость тампонажного раствора с буферной и промывочной жидкостями, применяемыми в процессе бурения.

Время начала схватывания цементного (тампонажного) раствора должно в 1,5-2 раза превышать время, необходимое для цементирования.

Чтобы обеспечить наиболее полное замещение бурового раствора в затрубном пространстве цементным раствором, плотность последнего должна быть больше плотности бурового раствора не менее чем на 0,2 г/см³.

Тампонажные материалы, необходимая техника и оборудование должны быть доставлены на буровую с таким расчетом, чтобы произвести цементирование скважины сразу же после допуска колонны, промывки и приведения параметров промывочной жидкости в скважине в соответствие с ГТН и планом работ на крепление. Время, необходимое для промывки скважины, в каждом конкретном случае определяется ответственным руковадителем работ по спуску колонны, но оно должно быть не менее одного цикла.

Во время промывки и выравнивания раствора обсадная колонна должна находиться в подвешенном состоянии и периодически расхаживаться.

Контроль и управление процессом цементирования обсадных колонн осуществляют с помощью станции контроля цементирования (СКЦ). Параллельно с работой СКЦ в процессе цементирования необходимо:

1) непрерывно замерять плотность тампонажного раствора при его приготовлении и закачивании с помощью ареометра и отбирать пробы из всех бачков, а также из опресненной емкости и блок-манифольда, чтобы исключить отклонения плотности от заданного значения более чем на ±0,08 г/см³ для чистых портландцементов и на ±0,05 г/см³ для утяжеленных и облегченных смесей;

2) контролировать давление нагнетания жидкостей в обсадную колонну по манометрам на цементировочных агрегатах и блок-манифольде;

3) подсчитывать объем закачиваемой в скважину продавочной жидкости по тарировочным емкостям цементировочных агрегатов;

4) визуально контролировать характер циркуляции и корректировать режим работы агрегатов в случае возникновения поглощения в скважине.

Скорость восходящего потока цементного раствора в затрубном пространстве должна быть не ниже скорости подъема промывочной жидкости во время промывки скважины перед цементированием. Закачивание и продавливание тампонажного раствора должны быть непрерывны. Для предотвращения резкого повышения давления «Стоп» последние 1 м³ объема продавочной жидкости следует закачивать одним агрегатом, работающим на первой скорости. Давление «Стоп» не должно превышать фактического давления в конце цементирования на 294 ГПа и быть выше допустимого внутреннего давления для обсадной колонны

Определять объем продавочной жидкости надо с учетом ее сжимаемости. Коэффициент сжимаемости определяется автоматическим устройством АКГ.

После окончания цементирования потайных и нижних секций обсадных колонн, перекрывающих продуктивные горизонты, следует производить непрерывную промывку скважины с необходимым противодавлением в течение времени ОЗЦ. Транспортировочные переводники поднимают из скважины только при отсутствии признаков нефте-, газо-, водопроявлсний.

После цементирования обсадных колонн в один прием и верхних секций или верхних ступеней колонн можно герметизировать устье скважины и создавать избыточное давление в затрубном пространстве на время ОЗЦ. Избыточное давление определяется расчетным путем технологической службой экспедиции и указывается в плане работ на крепление.

По окончании ОЗЦ колонну закрепляют в растянутом состоянии. Величину натяжки определяют расчетом. Разгрузка не зацементированной части колонны до подвески ее на колонной головке запрещается.

После ОЗЦ, оборудование устья скважины, обсадную колонну испытывают на герметичность в соответствии с инструкцией по испытанию скважин на герметичность.

Разбуривание цементных стаканов и элементов технологической оснастки в колонне без установленного противовыбросового оборудования и при несоответствии параметров бурового раствора ГТН запрещается.

Монтировать противовыбросовое оборудование можно через 12 ч после цементирования скважины. Цементные стаканы, цементировочные пробки, упорные кольца, обратные клапаны и башмаки обсадных колонн следует разбуривать специальными долотами фрезерного типа или трехшарошечными долотами.

4.6 Ликвидация аварий с обсадными трубами

Ликвидация аварий ведётся согласно, существующего руководства по ликвидации аварий при бурении нефтяных и газовых скважин на площадях разбуриваемых Нефтеюганским УБР.

Одним из наиболее ответственным этапов строительства скважины является её крепление.

Успешное крепление скважин предопределяется всем предшествующим ходом её бурения и требует тщательного разработанного плана, специальной подготовки ствола скважины, оборудования, обсадной колонны и строгого соблюдения технологии цементирования.

Как показывает анализ промыслового материала, по пробуренным скважинам за последние годы на Приобской площади наиболее частыми аварийными ситуациями при спуске обсадных колонн является:

Падение в скважину колонны обсадных труб.

Оставление шаблона в обсадной колонне.

Не прохождение обсадной колонны до заданной глубины.

Прихват О.К.

Из всех перечисленных аварий наиболее частым является прихват О.К.. Из числа известных видов прихватов по физической однородности вероятных причин их возникновение можно объединить в три категории:

- прихват под действием перепада давления

- заклинивание колонны труб при движении в стволе

- прихват из-за сужения сечения ствола скважины, оседание шлама, течение пород, сальникообразований.

На примере, как, изменяя управляемые факторы, можно добиться уменьшение вероятности прихватов.

Используя данные о прихвате, происшедшем в скважине № 8331 Приобской площади. Если предположить, что прихват еще не произошел, можно выяснить какие управляемые факторы, которые необходимо было бы изменить, и как создать условия, чтобы прихват не возник.

Отсутствие действенных и эффективных смазочных средств, для обработки бурового раствора при бурении скважин Ш215,9мм, предназначенные креплению Ш177,8мм обсадными трубами, привело к прихвату О.К.

Если изменить некоторые управляемые факторы (СНС и коэффициент прихвата), СНС = 39/72 дПа, К_{опасн.прихв}.= 0,127не соответствует, вероятнее всего аварию можно было бы предотвратить.

Таким образом, используя управляемые факторы, можно свести к минимуму вероятность возникновения прихватов.

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ вредностей и опасностей

5.1.1 Взрывопожаробезопасность

Буровая установка является взрывопожароопасным объектом, особо опасными в этом отношении являются работы с нефтью и нефтепродуктами, в частности работы, связанные с установкой нефтяных ванн при ликвидации прихватов, которые являются наиболее распространенным видом осложнений при бурении горизонтальных скважин.

Причины взрывов и пожаров при работе с углеводородами могут быть различны:

1) пропуски дизельного топлива, разливы нефтепродуктов и горючих веществ;

2) нарушение герметичности выхлопных коллекторов двигателей, неисправность искрогасителей;

3) применение открытого огня, курение, проведение сварочных работ вблизи мест хранения нефти, горюче-смазочных материалов, сгораемых конструкций и горючих веществ;

4) неисправности электрооборудования, вызывающие искрение, короткое замыкание, нагрев проводов;

5) прокладка силовой осветительной сети с нарушениями;

6) перегрузка электрических приборов, оборудования.

Во избежание возникновения взрывов и пожаров необходимо выполнять следующие требования [20]:

1) территория вокруг буровой в радиусе 50 м должна быть очищена от травы, валежника, листьев;

2) площадки вокруг наземных сооружений должны быть выровнены и не иметь препятствий для передвижения людей и пожарного транспорта;

3) топливная емкость для двигателей внутреннего сгорания, а также смазочные материалы должны располагаться не ближе 15 м от буровой;

4) запрещается пользоваться на буровой факелами, спичками, свечами, керосиновыми факелами и другими источниками открытого огня. На территории буровой запрещается разведение костров, сжигание мусора, выжигание травы. Курение разрешается только в специально отведенных для этого местах, оборудованных емкостью с водой и надписью “ Место для курения”;

5) электрические машины, оборудование, приборы, применяемые во взрывоопасных местах, должны отвечать требованиям “Правил изготовления взрывозащищенного и рудничного электрооборудования”;

6) во избежание разрушений, возгораний и взрывов при прямых ударах молнии должна устанавливаться молниезащита в соответствии с СИ 305-77 “ Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений”. Запрещается во время грозы производить работы на буровой вышке, а также находиться на расстоянии ближе 10 м от заземляющих устройств молниезащиты;

7) для борьбы с проявлениями вторичных воздействий молнии, а также статического электричества технологическая аппаратура и трубопроводы, содержащие горючие пары и газы, должны заземляться. Сопротивление заземляющих устройств допускается до 100 Ом.

Кроме того, для предупреждения возможности возникновения пожара проводят тщательную работу по подготовке всего оборудования для безопасных работ, обращая особое внимание на устранение очагов пожара под полом буровой, в зоне ствола скважины и в лебедке. Под ведущей трубой обязательно должен быть установлен шаровой или обратный клапан, при этом категорически запрещается отвинчивать ведущую трубу с клапаном. Бурильная колонна должна быть разъединена выше клапана. При работе с нефтью и нефтепродуктами должны соблюдаться меры, исключающие возможность их разлива.

Если буровая вышка устанавливается в ночное время, то место проведения работ освещается прожекторами. Трубы, по которым нефть заливается в емкость и перекачивается, надежно заземляются, пролитая нефть засыпается песком. Около подъездных путей к буровой установке и около нее устанавливаются щиты с надписями о необходимости строгого соблюдения правил пожарной безопасности. Дизельное топливо и нефтепродукты для приготовления раствора хранятся не ближе 40 м от буровой.

Буровая установка должна быть оборудована следующими средствами пожаротушения [20]:

1) двумя пожарными стояками диаметром 50-60 мм, установленными в 15-20 м от помещений насосной и со стороны мостков буровой в 75-100 м от водопровода;

2) тремя пожарными рукавами со стволами и двумя переводниками диаметром 50-60 мм (длина одного рукава не менее 20 м);

3) огнетушителями ОХП-10 в количестве 6 шт., ящиками с песком емкостью 0,5 м³ (4 шт.), пожарными щитами, оборудованными лопатами (4 шт.), ломами(2 шт.), топорами (2 шт.), баграми (2 шт.), ведрами (4 шт.).

5.1.2 Электробезопасность

Безопасность обслуживания электроустановок зависит от производственной обстановки. Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) - буровая установка с силовым приводом насосная, узел приготовления раствора, ёмкости, котельная установка, по признаку токопроводящие полы относятся к классу - особо опасный.

Защитные мероприятия, обеспечивающие безопасную эксплуатацию электроустановок недоступность прикосновения к токоведущим частям. Токоведущие части воздушной линии в подстанцию буровой установки при напряжении до 10 кв. должны находится от земли на высоте не менее 4,5м.

Защитное заземление - присоединение металлических частей электрической установки к многократно заземлённому нулевому проводу. При пробое на корпус создаётся такой величины ток, который достаточен для срабатывания защиты и отключения повреждённого оборудования. Согласно ПУЭ сопротивление заземления нейтрали не должно превышать 4-10 Ом, а каждого повторного заземления нулевого провода 10-30 Ом. Повторное заземление - основное мероприятие, ограждающее людей от поражения электрическим током при наличии напряжения прикосновения и шага. Заземляются корпуса трансформаторов, электрических машин, светильников, кабелей, кабельных муфт и других металлических токопроводящих конструкций. В качестве искусственного заземления должны применяться вертикально погружённые в землю стальные трубы, уголки, стержни или горизонтально положенные стальные полосы. Соединения заземляющих проводников между собой, а так же с заземлителями и корпусами аппаратов и машин, должны быть выполнены сваркой, пайкой или болтовыми соединениями, исключающими ослабление контактов от вибрации.

5.1.3 Шум и вибрация

Источниками шума и вибрации на буровой являются насосы, роторный стол, лебедка, компрессоры. Сильный шум, действуя на органы слуха, может привести к полной глухоте или профессиональной тугоухости. При этом нарушается нормальная деятельность сердечно-сосудистой системы и пищеварительной системы, возникают хронические заболевания, повышается утомляемость человека. Под действием вибрации могут произойти изменения в нервной системе, падение мышечной силы и массы, повышение артериального давления, нарушение остроты зрения, ослабление памяти.

Фактический и допустимый уровень шума и вибрации согласно [20] приведен в таблице 24.

Таблица 24. Фактический и допустимый уровень шума

Наименование	Допустимый уровень, дБ	Фактический уровень, дБ
Шум	110	115
Вибрация	108	95

По способу передачи вибрация рабочих мест относится к общей вибрации, передающейся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека.

Общую вибрацию по источнику её возникновения подразделяют на 3 категории:

1-я категория - транспортная;

2-я категория - транспортно-технологическая;

3-я категория - технологическая.

Буровая установка относится к 3-ей категории. По направлению действия вдоль осей ортогональной системы координат Xо,Yо, Zо, где Zо - вертикальная ось, перпендикулярная опорным поверхностям тела в местах его контакта с сиденьем, рабочей площадкой и т.д., а Xо,Yо - горизонтальные оси, параллельные опорным поверхностям.

По характеру спектра вибрации подразделяются на:

узкополосные - контрольные параметры в одной 1/3 октавной полосе частот более, чем на 15 Б превышают значения в соседних 1/3 октавных полосах;

широкополосные - которые не отвечают указанному требованию;

По частотному составу вибрации подразделяются на:

низкочастотные с преобладанием максимальных уровней в октавных полосах 1 и 4 Гц;

среднечастотные - 8 и 16 Гц;

высокочастотные - 31,5 и 63 Гц.

По временным характеристикам вибрации:

постоянные, для которых величина виброскорости изменяется не более чем в 2 раза (на 6 Б) за время наблюдения не менее 1 минуты;

непостоянные, для которых величина виброскорости изменяется не менее, чем в 2 раза (на 6 Б) за время наблюдения не менее 1 минуты.

Мероприятия по ограничению влияния вибрации включают:

уменьшение вибрации в источнике образования конструктивными и технологическими методами при разработке новых и модернизации существующих машин;

уменьшение вибрации на пути распространения средствами виброизоляции и вибропоглощения;

своевременное проведение планового и предупредительного ремонта машин с обязательным после ремонтным контролем вибрационных характеристик;

исключение контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или рабочей зоны;

5.1.4 Освещение рабочей площадки

Рациональное освещение рабочих мест имеет весьма важное гигиеническое значение. Оно облегчает труд, делает движения работающего более уверенными, снижает опасность травматизма. Недостаточное или неправильное освещение территории, дорог, установок, лестниц может привести к падению работающих и к тяжёлым несчастным случаям.

В нефтяной промышленности для освещения широко применяются лампы накаливания. Это связано с тем, что светильники во взрывоопасном исполнении выпускаются только для ламп накаливания. На буровых применяются пылеводонепроницаемые светильники НОБ. На территории буровой установки, на открытых площадках для оборудования, на скважинах применяется прожекторное освещение.

Для освещения рабочей площадки в ночное время устанавливаются 2 прожектора типа ПЗТ-ЗТ с лампой накаливания мощностью 300 Вт, способной давать рассеянный свет.

Нормы минимальной освещённости производственных объектов на буровой приведены в таблице 25.

Таблица 25. Освещённость объектов на буровой

Наименование объектов	Норма освещённости	Мощность лампы	Число точек
Роторный стол Щит КИП Палатьи верхового Путь талевого блока Кронблок Приемный мост	40 50 25 13 25 13	300 100 300 300 150 150	4 1 2 1 1 1

5.1.5 Метеорологические условия труда

На здоровье человека существенное влияние оказывают метеорологические условия производственной среды, которые складываются из температуры окружающего воздуха, его влажности, скорости движения и излучений от нагретых приборов. Неблагоприятные метеорологические условия приводят к ухудшению условий труда, снижают производительность, увеличивают заболеваемость. При очень низких или высоких температурах внешней среды, особенно при тяжёлой физической работе, человеческий организм не в состоянии преодолеть вредное воздействие этого метеорологического фактора. Чтобы обеспечить нормальные условия в рабочей зоне устанавливают контроль за параметрами окружающей среды. С этой целью применяются различного рода приборы-термометры, термографы, психрометры, актинометры и др.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий и ССБТ ГОСТ 12.1.005-76 регламентируются нормы температуры, влажности, скорости движения воздуха в зависимости от сезона года и категории работ.

Для рабочих нефтяной и газовой промышленности, работающих в незащищённых или почти незащищённых от внешней среды объектах, а именно на буровых установках, изготовлена зимняя спец. одежда из нефтеморозостойких материалов, костюм «Нефтяник», летняя спец. одежда, а так же рукавицы со специальным покрытием и защитная нефтеморозостойкая обувь.

5.1.6 Механические опасности

При бурении скважин может возникнуть опасность, связанная с недостаточной прочностью узлов сосудов работающих под давлением, для предотвращения этого должна проводиться их опрессовка на давление, превышающее максимальное рабочее в 1,5 раза.

Также существует опасность травмирования в результате выхода из строя элементов талевой системы вследствие чрезмерных нагрузок или, что вероятнее, из-за износа каната, либо тормозных колодок, во избежание этого необходимо регулярно подвергать проверке эти элементы и вовремя проводить перетяжку каната и замену тормозных колодок.

В зонах работы механизмов, также существует опасность травмирования, чтобы ее избежать все их движущиеся части (маховики, валы, зубчатые передачи),расположенные ниже 2м, должны быть изолированы специальными кожухами.

5.2 Инженерно-техническая защита при СПО

При бурении скважины наиболее трудоёмкими и опасными работами являются спускоподъемные операции (СПО). Несчастные случаи в основном происходят из-за применения неправильных приёмов труда, несоблюдение правил безопасности, нахождение рабочих в опасных зонах рабочей площадки, несогласованности в работе между бурильщиком и его помощниками.

...