Бурении нефтяных и газовых
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
“Обрыв утяжеленных бурильных труб” обусловлен теми же причинами и характеризуется теми же изменениями параметров, однако величина изменений относительно меньше, чем в предыдущем случае. Вес на крюке может не измениться, и изменение будет замечено лишь при при-подъеме инструмента. Меньшая величина изменения связана с 44 меньшей, по сравнению с предыдущим случаем, частью бурильной колонны, оставленной на забое в результате обрыва. Ликвидация аварии осуществляется также как в предыдущем случае. “Промыв бурильной колонны” возникает при появлении трещин в теле бурильной трубы или при нарушении вследствие износа герметичности замкового соединения. Признаками промыва являются следующие изменения параметров: • уменьшение давления на стояке при неизменном расходе; • некоторое возрастание момента на роторе (при роторном бурении); • падение температуры раствора на выходе; • появление затяжек и посадок при движении колонны. Уменьшение давления в напорном трубопроводе связано со снижением расхода бурового раствора через долото, т.к. часть раствора уходит через место промыва колонны выше долота. Момент на роторе возрастает в связи с ухудшением промывки забоя и возрастанием за этот счет момента на долоте. Одновременно, из-за ухудшения промывки забоя падает механическая скорость, что может быть обнаружено по уменьшению скорости подачи при поддержании постоянной нагрузки на долото. В реальных условиях при обнаружении промыва необходимо поднять бурильную колонну и заменить бурильную трубу или соединение. Невнимание к промыву может привести к обрыву бурильной колонны с гораздо большей потерей времени на ликвидацию. Ситуация “Сальник на долоте” возникает при бурении в пластичных глинистых породах при недостаточной очистке забоя из-за недостаточного расхода или несоответствующего условиям бурения качества бурового раствора. Ситуация имеет следующие внешние признаки: • увеличение давления на стояке; • увеличение момента на роторе; • увеличение в 5-12 раз амплитуды колебаний момента на роторе. При этом, если приподнять долото от забоя, момент на роторе уменьшается, а амплитуда колебаний момента останется неизменной. Указанная совокупность признаков в полном объеме проявляется только при роторном бурении. При турбинном бурении с вращением ротора отсутствуют колебания момента на роторе, при бурении без вращения ротора нет показаний величины момента на роторе. Сальник на долоте в этом случае распознается только по росту давления.Под ситуацией “Неисправность насоса” понимается промыв клапана, повреждение выходного патрубка и другие причины, вызывающие уменьшение расхода раствора на входе при неизменном числе двойных ходов поршней в минуту. Признаками ситуации являются: • снижение величины расхода бурового раствора в скважину; • падение давления на стояке как следствие уменьшения расхода. В условиях буровой при возникновении такой ситуации бурение останавливают и устраняют неисправность. 45 Остальные внешние ситуации, в том числе: “Остановка турбобура”, “Заклинка опор долота”, “Проявление”, “Поглощение” ничем не отличаются признаками от таких же внутренних ситуаций, описанных выше. Внешние ситуации, поскольку они возникают не в результате ошибок управления, а автоматически при подходе долота к заданной в сценарии глубине, не могут бытьликвидированы с помощью каких-либо управляющих воздействий со стороны обучаемого. Снятие их осуществляется инструктором, либо (в инженерном варианте) обучаемым на закладке “Взов” утверждением соответствующей ситуации. Если ситуацияраспознана правильно, то после ее утверждения и нажатия кнопки “СТОП” она сни- мается и восстанавливается нормальный процесс. При подготовке сценария для обучения распознаванию аварийных ситуаций необходимо избегать включения в сценарий аварийных ситуаций, не характерных для данного способа бурения как то: “Остановку турбобура” для роторного бурения или “Обрыв бурильной колонны” для турбинного. При возникновении нештатной ситуации внутренней или внешней загорается сигнал ошибки на пульте бурильщика, пульте ЦС и стойке показывающих приборов и в левом верхнем углу экрана дисплея, и начинает начисляться штрафное время. Счет штрафного времени прекращается в момент ликвидации ситуации или (если ситуация необратима) в момент выключение задачи. Выполнение задачи Запуск задачи, начало и дальнейшее управление процессом бурения осуществите согласно правилам, изложенным выше. Постарайтесь запомнить величины основных технологических параметров по данным поста показывающих приборов. При появлении сигнала ошибки проанализируйте состояние технологических параметров процесса и положения органов управления тренажера. Если при этом подача инструмента осуществлялась с ручного тормоза лебедки, то, учитывая высокую чувствительность тренажера к тормозному усилию, рекомендуется затормозить барабан (остановить подачу). Если осуществлялся приподъем инструмента лебедкой, рекомендуется затормозить барабан и выключить привод лебедки. Анализ начинайте с основных параметров: веса на крюке, давления в напорном трубопроводе и момента на роторе (при вращении ротора), переходя затем к остальным. После анализа показаний датчиков, если они не вызывают сомнений, проверьте правильность положения органов управления. Если в результате анализа выявится одна из ситуаций, перечисленных выше в списке внешних, назовите эту ситуацию инструктору. Инструктор, после того как ему названа ситуация, должен выбрать закладку “Вызов” и снять названную ситуацию. 46 Если ситуация распознана правильно, она снимается. Если ситуация распознана неправильно, надо повторить анализ. Если в результате анализа выявится внутренняя ситуация, необходимо осуществить выход из нее согласно правилам выхода из ситуации, изложенных выше. При выявлении ситуации, которая может быть как внешней, так и внутренней, сначала попытайтесь снять внешнюю. Если это не удается, осуществите выход из ситуации с помощью управления. Чем меньше ошибок управления будет допущено, и чем быстрее будут распознаваться ситуации при бурении от начальной до заданной в сценарии конечной глубины, тем меньше будет штрафное время и лучше результат решения задачи. Задание: 1. Выбрать на программно-тренажёрном комплексе АМТ-231 модель «Бурение» (роторный способ). 2. Определить основные параметры режима бурения 3. Изменяя осевую нагрузку G (5т, 10т, 20 т) – определить оптимальную механическую скорость при неизменных параметрах – τ (частота вращения долота) и Ɵ (расход промывочной жидкости). 4. Изменяя частоту вращения долота τ (100 об/мин, 200 об/мин, 300 об/мин) – определить оптимальную механическую скорость при определённой осевой нагрузке G (выбранной в пункте 3) и неизменном Ɵ (расход промывочной жидкости). 5. Изменяя расход промывочной жидкости Ɵ (20 л/с, 30л/с, 40 л/с) – определить оптимальную механическую скорость при выбранных параметрах – τ (частота вращения долота) и G (осевая нагрузка). 6. Сделать выводы о рациональном режиме бурения с оптимальными параметрами. 7. Нарисовать графики зависимости V мех от G, τ и Ɵ. 47 Лабораторная работа №4 Определение вида осложнений, возникающих при бурении скважин турбинным способом (с использованием программно-тренажёрного комплекса) Ошибки управления и их устранение При управлении ИМИТАТОРОМ БУРЕНИЯ в процессе имитации бурения возможны ошибочные действия, которые при управлении буровой установкой могли бы привести к поломкам оборудования или авариям в скважине. Реакция ИМИТАТОРА БУРЕНИЯ на такие ошибки состоит в следующем: • выдается сигнал об ошибке - загорается красная лампочка на пульте бурильщика, пульте ЦС, пульте управления цементированием и стойке показывающих приборов (в инженерном варианте красный сигнал появляется в левом верхнем углу экрана); • если ошибка изменяет параметры технологического процесса, то эти изменения отражаются на показывающих контрольно-измерительных приборах (в инженерном варианте в окнах оперативной информации). • название ошибки и начисленное штрафное время записывается в журнал (протокол выполнения задачи) обучаемому, которые после выполнения задачи можно вывести на печатающее устройство. Ниже приводится перечень возможных ошибок управления, описание реакции на ошибки, способы исправления ошибок, если они не приводят к необратимым (для условий буровой установки) последствиям: 1) Ошибка стартовых условий 2) Эта ошибка означает, что перед стартом задачи органы управления пультов и постов тренажера не приведены в исходное положение, о чем говорилось выше. Реакция: выдается сигнал ошибки - задача не стартует. Способ устранения: проверить положение органов управления тренажера и привести их в соответствии вышеуказанными требованиями; 2) Не собран инструмент Эта ошибка вызвана пуском насоса во время наращивания, не навёрнута ведущая бурильная труба. Реакция: выдается сигнал ошибки Способ устранения: выключить насос (насосы), навернуть ведущую бурильную трубу. 3) Закрыт универсальный (плашечный) превентор Закрытие любого из превенторов в процессе бурения считается ошибкой, за исключением ситуации наличия нефтегазопроявления. 48 Реакция: выдается сигнал ошибки Способ устранения: открыть закрытый превентор. 4) Удар о ротор Посадка вертлюга на ротор (высота талевого блока над ротором равна 0м) или свечи считается ошибкой. Реакция: сигнал ошибки, прекращение подачи инструмента Способ устранения: приподнять инструмент 5) Переподъем ведущей трубы (квадрата) Подъем талевого блока с бурильной колонной при вращении ротора на высоту, большую длины ведущей бурильной трубы считается ошибкой, означающей, что ведущая бурильная труба вышла из ротора. Реакция: выдается сигнал ошибки Способ устранения: либо опустить талевый блок на высоту менее длины ведущей трубы, либо остановить ротор 6) Не включен блок очистки Если при бурении не включен блок очистки - это ошибка. Реакция: выдается сигнал ошибки Способ устранения: включить блок очистки 7) Перегрузка насоса Если давление на манифольде станет выше допустимого при данном диаметре цилиндровых втулок, происходит перегрузка насоса. Это возможно по двум причинам: • расход раствора в скважину больше, чем позволяет сопротивление бурильной колонны и скважины; • блокирован выход раствора в бурильную колонну (например, закрыта задвижка прямой и обратной промывки). При этом происходит прорыв мембраны предохранительного клапана и подача раствора в скважину прекращается. Реакция: сигнал ошибки, давление на стояке возрастает до максимума, потом падает до нуля, расход раствора падает до нуля, изменение расхода становится равным нулю. 49 Сопутствующие изменения: При роторном бурении прекращается проходка. При бурении забойными двигателями останавливается турбобур, прекращается проходка и изменение нагрузки на долото. Способ устранения: устранить первопричину перегрузки насоса - освободить проход раствора в скважину или уменьшить число двойных ходов в минуту, затем, выключить насос (якобы для замены мембраны) и включить его снова. Если ситуация произошла при бурении забойными двигателями, необходимо ликвидировать ситуацию “Остановка забойного двигателя”. 8) Остановка забойного двигателя Остановка забойного двигателя может произойти по следующим четырем причинам: • велика нагрузка на долото; • увеличение момента на долоте сверх допустимого за счет перехода в породу с большим удельным моментом; • снижение величины расхода раствора через долото; • рост момента на долоте за счет износа опор. Реакция: при подаче с лебедки в режиме выбуривания нагрузка на долото не меняется, при бурении с вращением ротора момент на роторе равен тормозному моменту забойного двигателя. Способ устранения: подорвать инструмент, устранить причину остановки забойного двигателя 9) Заклинка опор долота Заклинка опор долота возникает после израсходования их ресурса в процессе бурения в результате разрушения тел качения или их дорожек в шарошках. Время от начала работы долота до израсходования ресурса опор тем меньше, чем больше частота вращения и нагрузка на долото. Преждевременный износ опор возникает вследствие либо неправильно выбранного или неправильно установленного режима бурения, либо из-за дефектов изготовления долота. После заклинки опор, если продолжать бурение, наступает разрушение долота с потерей шарошек на забое. 50 Реакция: выдается сигнал ошибки, при роторном бурении - возрастание момента на роторе и давление на входе, при турбинном бурении - возрастание давления на входе, колебания давления на входе. Способ устранения: Указанная ситуация необратима. В условиях реальной буровой бурение прекращают и поднимают инструмент для замены долота. В условиях Имитатора необходимо выключить задачу, или, если ситуация внешняя, снять данную ситуацию. 10) Проявление Проявление в процессе бурения возникает тогда, когда пластовое давление на глубине вскрытия продуктивного пласта существенно превышает забойное давление. Это происходит, как правило, когда неправильно выбрана плотность циркулирующего бурового раствора или если вскрывается пласт с аномально высоким пластовым давлением. Реакция: сигнал ошибки, величина расхода на выходе больше расхода на входе, постепенное повышение уровня раствора в приемной емкости и снижение давления на входе в скважину, появление газосодержания в растворе и падение плотности раствора на выходе. В зонах АВПД возможно повышение температуры и рост момента на роторе, а также появление затяжек и посадок при движении инструмента Способ устранения: В условиях реальной буровой производится оценка опасности проявления и далее либо продолжается бурение, либо при- нимаются меры по утяжелению раствора. Иногда для этого прекращают бурение. В этом случае следует перейти к закрытию скважины и глушению нефтегазоводопроявления для чего: выключить РПДЭ, остановить вращение ротора, вывести квадрат из 51 стола ротора (т.е. поднять талевый блок на высоту больше чем длина квадрата), остановить подачу инструмента, выключить насосы, открыть задвижку на линии дросселирования, закрыть универсальный или плашечный превентор и загерметизировать скважину (после указанных действий происходит безвозвратный переход из задачи бурения в задачу “Имитация выбросов”) и приступить к глушению нефтегазово- допроявления согласно методике, описанной в задаче “Имитация выбросов”. 11) Поглощение Поглощение раствора возникает при превышении забойным давлением пластового. Это происходит при вскрытии продуктивного пласта при неправильном выборе плотности бурового раствора, при входе в зону трещиноватых и кавернозных пород или при гидроразрыве пластов ввиду высокой плотности бурового раствора. В Имитаторе Бурения моделируется первая причина поглощения. Реакция: сигнал ошибки, величина расхода на выходе менее расхода на входе, постепенное понижение уровня раствора в приемной емкости, снижается давление на входе в скважину Способ устранения: В условиях реальной буровой при поглощении, если оно не велико, бурение производится с поглощением, добавляя раствор в приемную емкость. Если поглощение существенно и грозит потерей циркуляции, бурение прекращают и переходят к специальным работам по ликвидации поглощения. В условиях Имитатора для выхода из ситуации: уменьшить расход бурового раствора в скважину с целью снижения потери напора в кольцевом пространстве. Если предыдущий способ не поможет, продолжить бурение, закачивая 52 раствор уменьшенной плотности 12) Перегрузка долота Перегрузкой долота называется ситуация, при которой нагрузка на долото становится больше допустимой согласно характеристике долота. В реальных условиях при этом возможно разрушение долота. Реакция: сигнал ошибки, нагрузка на долото больше допустимой, прекращение проходки, что при подаче от регулятора в режиме “Автомат” вызовет остановку подачи, а в режиме “Ручное” и при подаче с лебедки - рост нагрузки на долото. Сопутствую- щие явления: при роторном бурении рост момента на роторе и амплитуды колебаний момента на роторе вплоть до перегрузки и остановки ротора, при турбинном бурении - остановка турбобура. Способ устранения: В условиях реальной буровой поломка долота является необратимой ситуацией, необходимо поднять долото и ликвидировать аварию. В условиях Имитатора ситуация обратима: приподнимая верхний конец бурильной колонны, уменьшить нагрузку на долото. После этого ликвидировать сопутствующие явления, если они имеют место 13) Блокирован насос 1 Если промывка осуществлялась насосом 1, то при неправильном положении задвижек возможна ситуация, исключающая нормальную закачку раствора в скважину. Ситуация возникает при трех вариантах положения задвижек: • блокировано поступление раствора на вход насоса (например, закрыта выходная задвижка емкости приготовления и задвижка, соединяющая насосы 1 и 2); • закрыта задвижка стояка или выходная задвижка насоса. Реакция: сигнал ошибки, в первом случае - прекращение подачи насоса, во стором случае возникает перегрузка насоса. Способ устранения: манипулируя задвижками, устранить 53 блокировку насоса, затем ликвидировать последствия согласно приведенным выше правилам 14) Полет инструмента Если в процессе бурения будет открыт элеватор, произойдет полная разгрузка бурильной колонны на забой (при долоте над забоем - падение инструмента на забой). Реакция: сигнал ошибки, вес на крюке равен весу талевого блока с элеватором, нагрузка на долото равна весу инструмента в промывочном растворе |