pdf.php@id=6169

повреждается. Если даже резьбы затянуты при ручном креплении правильно, то в таком положении они все же являются теорети­ чески поврежденными. Хорошо известно, как тяжело осуществляется

6. УТЯЖЕЛЕННЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Утяжеленные трубы изготовляются из отливок углеродистой стали путем прокатки или ковки, после чего следуют их полная нормализация и термическая обработка концов на расстоянии мини­ мум 500 мм.

162

*Длина новых утяжеленных бурильных труб изменяется в пре­ делах 6 и 12 м.

Толстостенные утяжеленные бурильные трубы свинчиваются между собой посредством специальных резьб непосредственно (ниппель — муфта) либо при помощи специальных переводников (ниппель — ниппель), образуя колонну утяжеленных бурильных труб (утяжеленный низ).

Основное назначение тяжелых бурильных труб, состоит в созда­ нии нагрузки на долото, необходимой для данного режима бурения. Обычно при установлении длины утяжеленного низа имеют в виду максимальную нагрузку на долото, к которой прибавляют резерв

Утяжеленные бурильные трубы служат для уменьшения искрив­ ления ствола скважины. Тенденция к искривлению определяется углом, составленным геометрической осью утяжеленных бурильных труб и геометрической осью ствола скважины.

где D — диаметр ствола скважины соответственно также долота в л; d — внешний диаметр утяжеленных бурильных труб в м; I — расстояние от забоя до первой точки опоры (прпслонения) утяжелен­ ной бурильной трубы в м. Для утяжеленного низа большой длины расстояние I определяется продольным изгибом утяжеленных буриль­ ных труб под влиянием собственного веса вследствие повышения «критической длины».

Для утяжеленных бурильных труб по ГОСТ критическая длина продольного изгиба в глинистом растворе удельного веса 1,25 г/см3 равняется.

Из приведенных цифр очевидно преимущество использования утяжеленных бурильных труб большого диаметра, что подтвер­ ждается исследовательскими работами, проведенными в этом напра­ влении. Для сокращения тенденции изгиба утяжеленного низа, длина которого значительно превосходит «критическую длину продольного изгиба», устанавливаются на определенном. расстоянии друг от друга стабилизаторы. Эти стабилизаторы выполняют задачу центри­ рования утяжеленных бурильных труб в бурящейся скважине и снижают эффект продольного изгиба до минимума, давая возмож­ ность использовать утяжеленный низ значительной длины.

Аварии, связанные с применением утяжеленных бурильных труб, заключаются в срезании или разрыве резьбовых соединений (спе­ циальный резьбы) в результате их износа. Для предотвращения этого явления принимаются следующие меры: очистка и смазка

ческой (продольный изгиб), ведет к неравномерной нагрузке спе­ циальных резьб (рис. 63). Из рисунка видно, что в точке а резьба растянута, а в точке в сжата. При этом возникают деформации в плоскости резьбы и одновременно в плоскости упорного уступа, что подтверждается следующими признаками.

Резьбовое соединение между трубами ослабевает аналогично случаю, когда резьба была подвержена предварительно отвинчива­ нию; можно заметить также перемещение утяжеленных бурильных труб в результате слабины в зазоре между упорными уступами или пропуска глинистого раствора в местах соединения.

Если утяжеленные бурильные трубы поставить за палец и за­ метить, что глинистый раствор сохраняется влажным в месте резьбовых соединений, а этот факт следуёг отнести к той же

причине.

Специальные резьбы повреждены; при попытке затяжки или ослабления утяжеленные бурильные трубы поворачиваются на ма­ лый, но переменный угол.

Иногда затяжка резьбового соединения происходит после дефор­ мации на забое; вследствие деформации упорного уступа утяжелен­ ный низ изгибается в соединениях, аналогично случаю, когда оси резьб не совпадают с осями утяжеленных бурильных труб.

Утяжеленная бурильная труба изнашивается за счет абразив­ ности по образующей в соответствующей точке А (рис. 63).

164

Бурение при помощи утяжеленных бурильных труб с выше указан­ ными дефектами порождает неизбежным образом срезы или разрывы.

Присутствие в геологическом разрезе твердых или крепких пород, вызывающих вибрацию колонны бурильных труб, является сильно ухудшающим фактором.

Для устранения описанных недостатков пытались применить следующие методы:

а) термическую обработку концов утяжеленных труб, которая не дала положительных результатов;

б) применение переводников, изготовленных из высококачествен­

в) оснащение каждой утяжеленной бурильной трубы специаль­ ными замками, имеющими нормальные резьбы. Получили несколько лучшие результаты, но полностью не удалось избежать срезов, случающихся на этот раз с нормальными резьбами; возникает также усталость материала нормальной муфты, вызванная собственной малой жесткостью по сравнению с корпусом утяжеленной бурильной трубы; этот недостаток не смогли устранить даже путем сварки вследствие появления трещин.

Была сделана попытка установить между долотом и утяжеленным низом1 амортизатор, регулирующий необходимую нагрузку на долото.

Вследствие амортизации возникающих вибраций устраняются в значительной мере аварии бурильных и утяжеленных бурильных труб. Известно, что на скважинах, пробуренных в твердых разрезах, но с наклонным стволом или с промывкой забоя вязким глинистым раствором, обрывы или срезы очень редки.

В настоящее время наблюдается тенденция к применению очень высоких нагрузок на долото. Для предотвращения технических аварий необходимо применять утяжеленные бурильные трубы большого диаметра и стабилизаторы.

Одна скважина проектировалась с целью добычи нефти из авто­ хтонного олигоцена на глубине около 1200 м; для этого необходимо было пробурить осадочную пачку, сложенную нижним олигоценом и эоценом.

Бурение начали с диаметра 450 лш, используя 57м " бурильные трубы I категории, 60 ле утяжеленного низа диаметром 67 s" и шарошечное 177л" долото; на глубине 22 м произошел срез резьбы одной утяжеленной бурильной трубы, за которым последовали и другие (при каждой смене доло.та), вследствие чего несколько раз заменяли утяжеленный низ.

После спуска и цементирования кондуктора до поверхности 147*" (колонна на 120 м) трудности увеличились при возобновлении бурения в результате появления срезов резьбы ниппеля пли обрывов

1 Новаторские предложения И. Мога, 1955.

165

в месте последнего нагруженного витка резьбы бурильных труб; частота аварий достигла до 3—4 в день. Применялся следующий режим бурения:

Разрез, в котором производилось бурение, был сложен в основном из твердых сланцев и менилита, способствуя появлению сильных вибраций колонны бурильных труб.

Заменили бурильные трубы новым инструментом того же диа­ метра — 59 ie '\ но положительного результата не получили, аварии следовали с той же частотой.

Заменили колонну бурильных труб 6б 8" колонной, что также не дало положительного эффекта.

Тогда сменили бурильные трубы снова на другие (472" трубы). Эти бурильные трубы были более эластичные. Одйако и это мероприятие не показало себя с хорошей стороны. После восьми срезов и поломок решили продолжать бурение турбобуром, когда

скважина уже имела глубину около 600 ж.

С этого момента бурение продолжалось до проектной глубины без единой аварии.

166

На рис. 64 показано состояние простоев и механических скоро­ стей для двух примененных методов бурения, подтвердившее пример высокого качества турбинного бурения.

Утяжеленный низ соединяется с бурильными трубами с помощью переводника. Переводник состоит также из утяжеленной бурильной

меньший диаметр, то для придания большей эластичности системе поверх утяжеленных бурильных труб ставятся бурильные трубы того же калибра на длину минимум 50 м.

Соединение между долотом и утяжеленными буриль­ ными трубами производится с помощью утяжеленной бурильной трубы муфта — муфта для пикообразпого долота и для шарошечных долот диаметром менее И э/4" или же муфта — ниппель для шарошечных долот диамет­ ром более 113 4"; утяжеленная бурильная труба обраба­ тывается термически по всей ее длине.

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Наиболее важная роль в предотвращении аварий, связанных с колонной бурильных труб, отводится утя­ желенным бурильным трубам. При этом следует обра­ щать внимание на их конструкцию и рациональное использование.

Колонна бурильных труб в целом (бурильные и утя­ желенные трубы) образует единый комплекс. Ознаком­ ление со сроком службы какой-нибудь колонны буриль­ ных труб, принятой за эталон, служит основой для

установления оптимальных условий работы и наиболее правильного использования их на практике.

Пока не будет учрежден новый эталон, исходят из наблюдений, в которых помимо замечаний «Трубной базы», монтировавшей эталон, отмечаются наблюдения, позволявшие воссоздать в любое время методику использования бурильных труб:

обороты — часы; количество пробуренных метров по отдельным формациям;

режим бурения по отдельным формациям; число спуско-подъемов инструмента; ярко выраженные срезы или разрывы; аварии и аномальные нагрузки;

167

периодический контроль (наружный износ тела трубы и буриль­ ных замков);

тщательный контроль комплекта по окончании каждой скважины (состояние резьб, негерметичность, изгиб бурильных труб);

искривление пробуренной скважины; применяемая смазка; различные замечания.

Многие аварии происходят от неправильной транспортировки и хранения элементов колонны бурильных труб.

Деформация специальных резьб предупреждается применением металлических протекторов, погнутость бурильных труб — путем разгрузки по наклонной плоскости, а коррозия резьб — за счет хранения на высоких мостках.

Г л а в а II

ПАДЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ПРЕДМЕТОВ В СТВОЛ СКВАЖИНЫ

1. МЕЛКИЕ ПРЕДМЕТЫ

Плашки и цепи механических ключей, звенья роторной цепи, болты, гайки, челюсти и пальцы механических ключей — таков неполный перечень мелких предметов, падающих на забой сква­ жины.

Падение названных предметов происходит почти без исключения во время спуско-подъемных операций и объясняется использова­ нием дефектного инструмента.

Необходимые меры предосторожности против возникновения таких аварий заключаются в предотвращении возможных причин последних (хороший инструмент и запрещение импровизации), применении очистителя труб и 'закрытии ствола скважины во время нахождения долота на поверхности. Последнее обстоятельство является исключительно важным. Закрывать отверстие ствола скважины можно:

а) деревянной крышкой поверх накидного ниппеля пробки превентера (из толстой доски);

б) предохранительной задвижкой (полное закрытие);, в) долотодержателем для завинчивания долота.

Последствия, возникающие от нахождения мелких предметов на забое, зависят от твердости разреза. В мягком разрезе мелкие предметы легко отжимаются пикообразным долотом в стенки ствола без дальнейших затруднений для бурения. При твердом разрезе этот метод не применим, так как затрудняется нормальная работа долота.

168

2.РАЗЛИЧНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Кним относятся молотки, зубила, секачи, цепные ключи, ротор­ ные клинья, вкладыши для рабочей трубы, переходники.

Причины падения названных предметов: неисправность инстру­ мента, открытый ствол скважины и небрежное выполнение рабочих операций. Одной из характерных аварий является падение предме­ тов по размерам больших, чем диаметр отверстия в квадратных отвер­ стиях ротора.

Если рабочая труба плохо отцентрирована по отношению к столу ротора, то во время подъема она стремится вытащить вкла­ дыши. При очень большой эксцентричности переходник рабочей трубы задевает за один из клиньев ротора, который может быть выброшен из гнезда.

Если вовремя не заметить этого обстоятельства, в открытом отверстии ротора может перевернуться один из вкладышей и упасть

стороны бурильщика возникает опасность выбить долотом из ствола ротора большие вкладыши и уронить клинья в ствол сква­ жины.

Ликвидация таких аварий является затруднительной и ослож­ няется во многих случаях дополнительной аварией. В отличие от падения мелких инструментов в скважину, заполненную только глинистым раствором, падение предметов вдоль колонны бурильных труб может вызвать ее заклинивание в стволе сква­ жины.

В одну из скважин после цементирования 85 в" колонны было спущено долото для отбивки положения забоя и разбуривания цементного стакана. Однако операцию эту не смогли осу­ ществить. Долото вело себя так, будто в стволе скважины было Железо.

Спустили свинцовую печать, давшую отпечаток, который был похож на головку железного лома, болта или чего-то аналогич­ ного. Из проведенного обследования не смогли сделать никакого вывода.

Спустили магнитную фрезу, зацепили и вытащили полностью цепные ключи. Благополучное разрешение аварии было чисто слу­ чайным, так как во время ловильной работы конец рукоятки ключей зацепился в центральном отверстии (для промывки) магнитной фрезы. Таким образом избежали серьезных осложнений, которыемогли бы возникнуть благодаря незнанию или скрытию об упавшем объекте в ствол скважины.

160

3. ПАДЕНИЕ ДОЛОТА

Падение долота может произойти при следующих обстоятельствах. Развинчивании или навинчивании долота на устье скважины без прикрытия ствола; возникновение такой аварии устраняется

применением долотодержателя.

Отвинчивании долота во время спуска бурильных труб, возни­ кающем только при вращении колонны бурильных труб влево. Немногие известные случаи таких аварий объясняются неопытностью некоторых начинающих бурильщиков, производивших отвинчи­ вание свечей ротором, вместо применения известных методов.

Отвинчивание на забое происходит вследствие заклинивания долота режущего типа или блокирования шарошек на шарошечном долоте. Если это обстоятельство не было замечено вовремя буриль­ щиком, то колонна бурильных труб сильно закручивается, а при отключении ротора приобретает ускоренное вращение влево. Влия­ ние инерции вызывает отвинчивание долота или бурильных труб.

Крутящий момент, приложенный к бурильному инструменту, можно определять на установках с паровым приводом по показа­ ниям среднего давления в цилиндре машины манометром, на уста­ новках с электрическим приводом — с помощью амперметра; на установках с дизельными моторами до настоящего времени не суще­ ствует подходящего прибора. Опытные бурильщики руковод­ ствуются специфическим шумом ротора, поведением трансмиссион­ ной цепи или даже установки в целом.

Оставление долота на забое ствола скважины может быть вызвано еще наличием в колонне бурильных труб переходников с изношен­ ной резьбой или нарушением пригонки отдельных частей. Как правило, переходники между долотом и утяжеленной бурильной трубой не являются обязательными. Следовательно, долото может быть навинчено непосредственно на утяжеленную бурильную трубу, соответствующая резьба которой была приготовлена заранее.

4. УТЯЖЕЛЕННЫЕ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ

Падение утяжеленных бурильных труб в ствол скважины проис­ ходит иногда из клиньев при их изношенности или несоответствии калибру. Изношенные утяжеленные трубы имеют обычно цилин­ дрическую форму без единого буртика или плеча, которые могли бы предотвратить их падение в скважину.

Спуско-подъемные операции с утяжеленными бурильными тру­ бами значительной длины производят при помощи патрубка *, завинчиваемого в специальную муфту. Патрубок должен быть сильно затянут двумя машинными ключами, так как при спуске инстру­ мента, когда навинчивается свеча тяжелых бурильных труб, возни­ кает опасность отвинчивания патрубка и падения его в ствол скважины.

1 Необходимое число патрубков соответствует числу свечей утяжеленных бурильных труб.

170