pdf.php@id=6169
.pdfПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
ИБОРЬБА С АВАРИЯМИ
ВБУРЕНИИ
Перевод с румынского /7. А* Петрова
Под редакцией и в обработке канд. техн. наук М. А. Геймана
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО НЕФТЯНОЙ И ГОРНО-ТОПЛИВНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
М о с к в а 1962
ACCIDENTE TEHNICE
DE FORAJ
PREVENIRE COMBATERE
EDITURA TENNICA
BUGU R E ST I—1959 l
1 2 - 4 - 3
АН Н О Т А Ц И Я
Вкниге обобщен производственный опыт буровиков Румын ской Народной Республики по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при бурении нефтяных скважин. Особое внимание уделено мероприятиям по предупреждению аварий. Да ны рекомендации по технологии буреппя в различных районах, породах, применению химических реагентов для улучшения ка
чества глинистого раствора (в частности, описано применение поверхностно-активных веществ).
Показано влияние на аварийность неправильного выбора кон струкции скважин. Изложены мероприятия по борьбе с искрив лением скважин, методика определения места прнхвата буриль ной колонны и подбора инструмента в зависимости от аварии. Описан ловильный инструмент.
Изложены мероприятия по борьбе с выбросами и описапо устьевое оборудование для бурения в сложных условиях.
Книга предназначена для бурильщиков и буровых мастеров.
П Р Е Д И С Л О В И Е
За годы установления народной власти в Румынской Народной Республике нефтяная и газовая промышленность развивалась зна чительно более быстрыми темпами, чем при капитализме.
Успешное строительство социалистической промышленности в РНР было невозможно на базе старых средств производства. Недостаточное количество и низкое качество старого нефтяного оборудования не обеспечивали рентабельной надежной эксплуатации нефтяных месторождений. Создание достаточного количества совре менных установок, разработка и применение новой более совершен ной технологии производства, повышение квалификации рабочих в бурении и в добыче не были возможны без национализации основ ных средств производства.
Все эти преобразования были осуществлены под непосредствен ным руководством Румынской Рабочей партии и при разносторонней помощи Советского Союза.
Большие успехи, достигнутые в технике бурения, являются следствием разработки вновь открытых месторождений в Молдове, Мунтении, Олтении и на Румынской равнине и создания современ ного бурового оборудования, которое высоко ценится за пределами республики. Эти успехи отражают растущее с каждым днем мастер ство конструкторских коллективов и буровых бригад.
Однако современная технология бурения использовалась не всюду правильно, что иногда приводило к нарушению нормального режима работы и техническим авариям. Эти аварии по мере развития технологии бурения все более усложнялись.
Применение новых методов бурения, более совершенной техноло гии и использование высококачественных материалов и машин при вели к значительному уменьшению числа аварий.
Проблема предотвращения технических аварий весьма актуальна, так как их последствия — непроизводительное время, дополнитель ные расходы и т. д. — тормозят выполнение планов бурения и экс
плуатации |
и приводят к значительному повышению |
себестоимости |
продукции. |
На необходимость ликвидации аварий |
указывалось |
в решении пленума ЦК РРП от 26—28/XI 1958 г. |
|
|
5
При предотвращении и борьбе с техническими авариями принци пиально важным является правильный подход к их рассмотрению.
Для правильного выбора технологии бурения необходимы тща тельно теоретическое изучение и экспериментальная проверка про цесса бурения. Такое изучение проблемы бурения позволяет пред видеть аварии и, точно зная причины, их вызывающие, своевременно предотвращать их. Знание причин, вызывающих аварии, исключает полностью элементы случайности при возникновении их в процессе бурения. Широкий обмен опытом бурения заменяет профессиональ ный секрет.
При работе над этой книгой исходили из опыта бурения в боль шинстве районов страны, а также за рубежом. В книге представлены основные характеристики бурения в РНР и Советском Союзе.
Меры, предупреждающие аварии, должны предусматриваться в течение всего процесса бурения и даже в том случае, когда бурение происходит в нормальных условиях. Этим и объясняется тесная связь, которая существует между темой настоящей книги и техноло гическим режимом бурения.
Настоящая книга восполняет пробел, существующий в спе циальной литературе, и оказывает существенную помощь специа листам в . этой области.
Инж. И. Кривэтц
ЧА С Т Ь П Е Р В А Я
ПР И Х В А Т КО ЛО Н Н Ы БУРИ ЛЬН Ы Х ТРУБ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Прихват бурового инструмента в стволе скважины является сложной технической аварией, ликвидация последствий которой трудоемка и не всегда осуществима. Прихват инструмента способ ствует ухудшению технико-экономических показателей вследствие следующих причин: длительности процесса ликвидации последствий аварии в связи со старением ствола скважины и запозданием ввода ее в эксплуатацию; возможности возникновения последующих ослож нений в бурении (искривление ствола скважины, обрывы инструмента и т. д.); необходимости спуска дополнительной обсадной колонны; трудности проходки скважины, вследствие наличия оставшихся в стволе скважины бурильных труб, утяжеленного низа или инстру ментов; повышенного износа оборудования вследствие увеличения времени бурения и дополнительных нагрузок.
Современная тенденция к переходу на бурение все более глубоких скважин усложняет в значительной степени ликвидацию последствий прихвата колонны бурильных труб или, иными словами, сильно затрудняет освобождение ствола скважины. В табл. 1 приведены сравнительные данные прихватов колонны бурильных труб в двух различных районах Румынии в зависимости от средней глубины скважины.
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
Сравнительные данные прихватов колопны |
||||
|
бурильных труб в стволе скважины |
|
|||
Молдова (средняя глубина 1200 л») |
Олтения (средняя глубина 2400 .'О |
||||
Год |
Ч и с л о |
Время ликвида |
Год |
Число |
Время ликвида |
прихва |
ции последствий |
прихва |
ции последствий |
||
|
тов |
аварии, часы |
|
тов |
аварии, часы |
1951 |
75 |
10825 |
1956 |
21 |
26245 |
1952 |
47 |
7148 |
1957 |
16 |
19 529 |
1953 |
21 |
11829 |
— |
— |
— |
1954 |
22 |
5436 |
— |
“ “ |
|
7
Наиболее эффективным методом борьбы с подобными авариями является их предотвращение, основанное на знании причин и условий их возникновения.
Для облегчения изложения часть первая подразделяется на следующие главы:
а) аномалии, возникающие при циркуляции бурового раствора и воздействии колонны бурильных труб в стволе скважины;
б) характеристика пород, слагающих |
разрез месторождения; |
в) промывочные жидкости; |
прихваченной колонны |
г) методы извлечения из скважины |
|
бурильных труб. |
|
Г л а в а 1
АНОМАЛИИ ПРИ ЦИРКУЛЯЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА
ИВОЗДЕЙСТВИИ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ
ВСТВОЛЕ СКВАЖИНЫ
1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
Основным назначением циркуляции промывочной жидкости является вынос разбуренной породы с забоя на поверхность. С этой точки зрения наибольший интерес представляет скорость восходя щего потока промывочной жидкости в кольцевом пространстве,, которая может быть выражена следующей формулой:
где v — скорость |
восходящего |
потока промывочной жидкости |
|
в м/сек; Q — производительность |
бурового |
насоса в м°/сек; А — |
|
площадь • сечения |
кольцевого пространства |
в м2. |
|
|
л = -£-(о*-<га)- |
|
|
Здесь d — внешний диаметр колонны бурильных труб в м; D — |
|||
диаметр скважины |
в м. |
|
|
Предельная скорость vn, при которой начинается подъем частицы выбуренной породы определенного диаметра, без учета влиянии вязкости промывочной жидкости, может быть записана следующим образом:
|
(2 ) |
где к — константа; |
do — диаметр частицы в см; ух — удельный вес? |
частицы в г/сма; |
— удельный вес жидкости в г/смэ. |
Течение глинистого раствора в кольцевом пространстве при нормальных значениях производительности бурового насоса имеет
9>
турбулентный характер. Тогда потеря давления, связанная с преодо лением трения,
Ар = / yzv2L2gm |
’ |
( 3 ) |
где v — скорость подъема жидкости |
в кольцевом |
пространстве |
в м!сек\ f — коэффициент трения (определяется экспериментально); g — ускорение силы, тяжести, g — 9,81 м/секг\ L — глубина пробу ренной скважины в м; т — эквивалентный диаметр скважины в м.
Этот прирост давления в сумме со статическим напором глини стого раствора составляет динамическое давление, которое и воздей ствует на стенки скважины.
Изучение приведенных формул приводит к следующим выводам. Изменение скорости восходящего потока при постоянной произ водительности насосов является следствием изменения площади сече ния кольцевого пространства и в свою очередь порождает эффекты,
которые воздействуют на причины, их вызывающие.
Так, например, если в скважине имеется сужение, то в месте этого сужения возрастает скорость течения глинистого раствора. Повыше ние скорости течения вместе с динамическим давлением и эрозионным действием жидкости стремится удалить это сужение.
В месте образования каверны скорость циркуляции раствора уменьшается вследствие увеличения сечения скважины. Умень шается также количество частиц породы, которые могут удерживаться потоком во взвешенном состоянии в результате несоответствия их диаметра скорости течения. Частицы откладываются в каверне, стремясь восстановить нормальный диаметр сечения ствола.
Статическое давление глинистого раствора на стенки ствола изменяется с глубиной скважины. Во время циркуляции раствора возникает за счет трения дополнительное давление, которое изме няется пропорционально квадрату скорости течения.
Исходя из этих выводов, следует, что циркуляция глинистого раствора и ее основной параметр — скорость восходящего потока жидкости — выполняют очень важную функцию поддержания сте нок скважины либо непосредственно, как было показано выше, либо при помощи бокового действия, нейтрализуя различные явления, которые могут возникнуть в скважине: текучесть горных пород под давлением; внутреннее напряжение; давление, возникающее в породе при гидратации; давление газов в капиллярах и т. д.
Выполнение этой функции зависит от производительности буро вого насоса.
Дополнительным фактором является механическое воздействие колонны бурильных труб на стенки ствола во время вращения долота или спуско-подъемных операций. Это приводит в значительной степени к выравниванию стенок скважины.
10