Аварии и осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин Минеев А. В., Милосердов Е. Е
 Скачать 271.54 Kb.
|
|
АВАРИИ И ОСЛОЖНЕНИЯ ПРИ БУРЕНИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН © Минеев А.В., Милосердов Е.Е. , Мамышев А.С. Институт нефти и газа Сибирского федерального университета, г. Красноярск Рассмотрена конструкция нефтяных и газовых скважин, технология строительства нефтяных и газовых скважин, рассмотрены аварии и геологические осложнения, возникающие при их строительстве. Ключевые слова: нефть, газ, скважина, бурение, аварии. Сегодня нефтяные и газовые скважины представляют собой капиталь- ные дорогостоящие сооружения, служащие много десятилетий. Это дости- гается соединением продуктивного пласта с дневной поверхностью герме- тичным, прочным и долговечным каналом. Однако пробуренный ствол сква- жины еще не представляет собой такого канала, вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами (вода, нефть, газ и их смеси), которые находятся под различным давлением. По- этому при строительстве скважины необходимо крепить ее ствол и разоб- щать (изолировать) пласты, содержащие различные флюиды. Крепление ствола скважины производится путем спуска в нее специ- альных труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой, составляет обсадную колонну. Для крепле- ния скважин применяют стальные обсадные трубы. Насыщенные различными флюидами пласты разобщены непроницаемы- ми горными породами – «покрышками». При бурении скважины эти непрони- цаемые разобщающие покрышки нарушаются и создается возможность меж- пластовых перетоков, самопроизвольного излива пластовых флюидов на по- верхность, обводнения продуктивных пластов, загрязнения источников водо- снабжения и атмосферы, коррозии спущенных в скважину обсадных колонн. В процессе бурения скважины в неустойчивых горных породах возмож- ны интенсивное кавернообразование, осыпи, обвалы и т.д. В ряде случаев дальнейшая углубка ствола скважины становится невозможной без предва- рительного крепления ее стенок. Для исключения таких явлений кольцевой канал (кольцевое простран- ство) между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной за- полняется тампонирующим (изолирующим) материалом. Это составы, включающие вяжущее вещество, инертные и активные наполнители, химиче- ские реагенты. Их готовят в виде растворов (чаще водных) и закачивают в скважину насосами. Из вяжущих веществ наиболее широко применяют там- Старший преподаватель кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин». НАУКА И СОВРЕМЕННОСТЬ – 2013 28 понажные портландцементы. Поэтому процесс разобщения пластов называют цементированием. Таким образом, в результате бурения ствола, его последующего крепле- ния и разобщения пластов создается устойчивое подземное сооружение. Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе и размерах (диаметр и длина) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах и интервалах соединения скважины с продуктивным пластом. Сведения о диаметрах, толщинах стенок и марках сталей обсадных труб по интервалам, о типах обсадных труб, оборудовании низа обсадной колон- ны входят в понятие конструкции обсадной колонны. В скважину спускают обсадные колонны определенного назначения: на- правление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна. Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и об- рушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор, а также для соединения скважины с системой очистки бурового раствора. Кольцевое про- странство за направлением заполняют по всей длине тампонажным раство- ром или бетоном. Направление спускают на глубину от нескольких метров в устойчивых породах, до десятков метров в болотах и илистых грунтах. Кондуктором обычно перекрывают верхнюю часть геологического разре- за, где имеются неустойчивые породы, пласты, поглощающие буровой рас- твор или проявляющие, подающие на поверхность пластовые флюиды, т.е. все те интервалы, которые будут осложнять процесс дальнейшего бурения и вызывать загрязнение окружающей природной среды. Кондуктором обяза- тельно должны быть перекрыты все пласты, насыщенные пресной водой. Аварией является непредвиденное нарушение непрерывности техноло- гического процесса бурения или испытания скважин, требующее для его ликвидации проведения специальных работ, не предусмотренных проектом. Характерными видами аварий бывают поломки бурильных или обсадных колонн с оставлением в стволе скважины отдельных элементов, потеря под- вижности колонн труб, смятие или нарушение обсадных колонн и др. Ава- рии возникают при работе в осложненных условиях. Если осложнение не ликвидируется, оно может быть причиной аварии. Осложнением является нарушение нормального состояния скважины, в результате которого дальнейшее углубление затрудняется или должно быть временно прекращено во избежание аварии. Осложнения как нарушения непрерывности технологического процесса строительства скважины вызы- ваются явлениями горно-геологического характера. Это поглощения раство- ров, нефтегазоводопроявления, выбросы и открытые фонтаны нефти, газа или воды, осыпи и обвалы горных пород в ствол скважины и др. В соответствии с инструкцией по классификации, расследованию и уче- ту аварий при бурении скважин на нефть и газ [1, 2] все аварии подразделя- ются на следующие виды: Геолого-минералогические науки 29 ‒ аварии с элементами бурильной колонны; ‒ прихваты бурильных и обсадных колони; ‒ аварии с долотами; ‒ аварии с обсадными колоннами и элементамиих оснастки; ‒ аварии из-за неудачного цементирования; ‒ аварии с забойными двигателями; ‒ падение в скважину посторонних предметов; ‒ прочие аварии. 1.2.1. Виды аварий. 1.2.1.1. Аварии с элементами бурильной колонны. Это разрушение труб вследствие воздействия переменных нагрузок и оставление в скважине час- ти бурильной колонны, в том числе: ‒ сломы и срывы по резьбе; ‒ поломки по сварному шву; ‒ сломы по телу трубы; ‒ падения части бурильной колонны из-за развинчивания по резьбе, или из-за поломок спускоподъемного оборудования. 1.2.1.2. Прихваты бурильных и обсадных колонн. Непредвиденную по- терю подвижности колонны труб при приложении к ней максимально до- пустимых нагрузок называют прихватом. Причины прихватов следующие: ‒ прилипание труб к стенке скважины под действием перепада дав- ления; ‒ заклинивание в местах сужений ствола при спускоподъемных опе- рациях (СПО) и в желобах; ‒ осыпание и обвалы горных пород, оседание шлама при наруше- ниях режима промывки, заклинивание колонны посторонними пред- метами; ‒ образование сальника на бурильной колонне. 1.2.1.3. Аварии с долотами. Это оставление в скважине долот, буриль- ных головок или их элементов и частей. 1.2.1.4. Аварии с обсадными колоннами включают следующие разно- видности: ‒ разъединение по резьбовым соединениям; ‒ смятие или разрыв по телу трубы; ‒ обрыв по сварному шву; ‒ падение колонны или ее части; ‒ повреждение обсадной колонны при разбуривании цементного ста- кана, стоп-кольца, обратного клапана, разделительных пробок. 1.2.1.5. Аварии из-за неудачного цементирования подразделяются сле- дующим образом. ‒ прихват бурильной колонны, на которой спускалась секция обсад- ной колонны или хвостовик, затвердевшим цементным раствором; НАУКА И СОВРЕМЕННОСТЬ – 2013 30 ‒ оголение башмака обсадной колонны или недоподъѐм цементного раствора, если требуются дополнительные работы по устранению нарушений. 1.2.1.6. Аварии с забойными двигателями. Это оставление на забое гид- равлических двигателей, электробуров или их узлов. 1.2.1.7. Падение в скважину посторонних предметов, например, ключей, кувалд и других ручных инструментов, вкладышей ротора, роторных клиньев, сухарей челюстодержателей автоматического бурового ключа. 1.2.1.8. Прочие аварии включают: ‒ аварии при проведении геофизических исследований скважин, на- пример, прихваты и оставление в скважине каротажного кабеля, приборов, грузов, шаблонов, торпед и других устройств, ‒ аварии 1 и 2 категорий. К 1 категории относят открытые нефтяные и газовые фонтаны, а к 2 – падение или поломки буровых вышек, мор- ских крупноблочных оснований во время строительства скважин или передвижении буровых установок, падения механизмов талевой сис- темы, взрывы и пожары на буровых установках и других объектах, обслуживающих строительство скважин. В соответствии с действующими федеральными нормативными актами, и правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности и инст- рукцией Государственного горного технического надзора (Госгортехнадзор) [1, 3] в случае аварии руководитель буровой организации обязан телеграфом или по телефону известить соответствующие организации. При возникновении аварий 1 и 2 категорий, а также любых видов ава- рий, сопровождающихся человеческими жертвами, извещаются следующие организации: ‒ объединение, ‒ районная горнотехническая инспекция Госгортехнадзора, ‒ местная прокуратура, ‒ местные отдел Министерства внутренних дел. В случае возникновения аварий без человеческих жертв извещается толь- ко объединение как вышестоящая ведомственная организация. Порядок расследования и порядок учета аварий регламентируются ин- струкцией по классификации, расследованию и учету аварий [1]. Расследование обстоятельств возникновения аварии проводится посто- янно действующей комиссией, назначаемой приказом руководителя буровой организации. Состав комиссии включает ведущих специалистов предприя- тия. Для расследования сложных аварий в комиссию могут быть включены в качестве экспертов представители региональных научно-исследователь- ских и проектных институтов, заводов-изготовителей бурового оборудова- ния и инструментов и других организаций. Геолого-минералогические науки 31 Список литературы: 1. Инструкция по классификации, расследованию и учету аварий при бурении скважин на нефть и газ. – М.: ВНИИОЭНГ, 1979. – 26 с. 2. Самотой А.К. Предупреждение и ликвидация прихватов труб при бу- рении скважин. – М.: Недра, 1979. – 188 c. 3. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в буре- нии. – М.: Недра, 1988. – 279 с. АНАЛИЗ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАРЬЕРА НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ © Уймин А.Г. Уральский радиотехнический колледж им. А.С. Попова, г. Екатеринбург Ключевые слова: геомоделирование, моделирование месторождения и карьера, ГГИС. На территории Уральского Федерального округа располагается большое количество малых и средних предприятий, занимающихся разработкой по- лезных ископаемых. Большая доля полезных ископаемых добывается откры- тым способом. Невозможно представить работу современного горнодобы- вающего предприятия без использования горно-геологических информаци- онных систем (ГГИС), предназначенных для ввода, хранения, обработки и анализа пространственной и атрибутивной информации о месторождении и элементах карьера. В настоящее время в мире насчитывается порядка 10 систем, претен- дующих на роль комплексного решения для горного предприятия. На рынке России и стран СНГ наибольшее распространение получили системы, пред- ставленные в табл. 1. Системы очень схожи друг с другом по функциональ- ности. Основные различия сводятся к реализации интерфейса пользователя, программного интерфейса, эргономики. В каждой системе реализованы методики решения следующих задач: ‒ моделирование месторождений; ‒ геостатистика; ‒ трехмерное твердотельное моделирование; ‒ трехмерное моделирование поверхностей; ‒ проектирование открытых горных работ, в том числе, с использова- нием компьютерных технологий; ‒ оперативное планирование; Преподаватель. |