Курсовая. Причины износа труб истиранием
 Скачать 158.54 Kb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ В последние годы все более широкое развитие получает метод бурения наклонно-направленных скважин кустовым способом, при котором значительно возрастает количество спуско-подъемных операций в условиях повышенных значений контактных прижимающих усилий. Это, в свою очередь, вызывает более интенсивный износ обсадных колонн при поступательном движении бурильной колонны [2]. Большое число спуско-подъемных операций, особенно на участке интенсивного искривления ствола скважины, приводит к механическому истиранию стенок обсадной колонны. Максимальный износ обычно происходит из-за касания замков бурильных труб, скользящих по стенкам обсадных труб (рис.1). Немаловажная роль принадлежит контактному давлению, возникающему при их соприкосновении. Величина контактного давления будет зависеть от натяжения бурильной колонны и степени интенсивности резких перегибов в зоне контакта. В случае, если происходит увеличение натяжения бурильной колонны или повышается интенсивность резких перегибов ствола, то контактное давление будут повышаться. При этом самым нежелательным сочетанием условий эксплуатации является большая растягивающая нагрузка на трубы или резкий перегиб ствола в той точке колонны, где имеет место интенсивное вращение бурильных труб. Причины износа труб истиранием Самой актуальной проблемой износа обсадных и бурильных труб является бурение внутри обсадной колонны без протекторов. Нарушение промежуточных обсадных колонн из-за износа и повреждений их внутренней поверхности случаются часто. Возникновение этого вида нарушений связано с объемом работ трения, произведенных бурильной колонной и инструментом во время спуско-подъемных операций и вращения, до момента спуска по следующей колонны (рис.1.). Этот вид нарушений колонн особенно характерен для роторного способа бурения. Износ промежуточной колонны активно возрастает с увеличением глубины бурения, и избежать его полностью буквально невозможно. С целью уменьшения с износа следует обеспечить все бурильные трубы, работающие внутри промежуточной колонны, протекторными кольцами. При бурении глубоких скважин, особенно роторным способом, довольно часто протираются верхние обсадные трубы промежуточных колонн, а еще чаще - первая труба от устья. В случаях снижения уровня промывочной жидкости в верхней части колонны характер трения между бурильными замками и стенкой обсадных труб меняется и вместо жидкостного трения появляется сухое, вызывающее повышение температуры и интенсивный износ. Причиной нарушения промежуточной колонны также может служить ее повреждение при транспортировке долота, которое при перемещении вниз может врезаться своими режущими элементами в колонну, строгая ее по образующей. Степень опасности повреждения колонн долотами различных типов разная, однако все типы долот, применяющиеся в настоящее время в отечественной нефтяной промышленности, в той или иной степени повреждают обсадные колонны. При нарушении соосности между вышкой и ротором или между ротором и устьем скважины усилие, прижимающее бурильный инструмент к обсадной колонне, значительно возрастает, что способствует более быстрому износу обсадных труб. Интенсивный износ двух верхних труб может быть вызван при искривленном бурении ведущей трубы. Находящаяся под превентором, протертая верхняя обсадная труба может нарушить герметичность скважины. С целью предотвращения износа верхних труб промежуточных колонн необходимо следить за систематическим заполнением скважины жидкостью, за соосностью ротора и скважины. При бурении скважины роторным способом отмечаются также случаи отрыва от кондукторов или промежуточных колонн одной из трех труб с башмачным патрубком. Подобные аварии, как правило, связаны с недоведением колонн при спуске до забоя или до места перехода на меньший диаметр, а также со смещением оси колонны по отношению к нижней части скважины. При наличии под башмаком колонны «кармана» большого диаметра и несоосности стволов при переходе с большого диаметра на меньший создаются условия для искривления бурильной колонны, увеличения усилия прижатия и возникновения ударов замков о стенки скважины. Вследствие этого обсадные трубы нижней части колонны в большинстве случаев интенсивно протираются, от нее отрываются одна или несколько труб и перемещаются вниз до места перехода скважины на меньший диаметр. Оторвавшиеся от колонны трубы формируют затруднения при работе, изредка даже возникает угроза ликвидации скважины. Как показывает практика проводки скважин, длительные работы в колонне способствуют повреждению обсадных промежуточных колонн. Помимо работ по бурению скважин, к ним относятся: работы по борьбе с осложнениями, по ликвидации сложных аварий и забуриванию новых стволов. На интенсивность истирания труб влияют: резкие перегибы ствола скважины, разгрузка обсадной колонны на полный вес при устье, вызывающая значительный изгиб нижней части колонны и др. Таким образом, для предохранения обсадных колонн от износа необходимо достичь максимальной вертикальности ствола скважины при бурении. При бурении наклонно-направленных скважин, с целью уменьшения износа нижней части обсадной колонны, набор кривизны следует начинать как можно дальше от башмака колонны, но не менее чем на расстоянии 100 м. Совершать переход от вертикального ствола в наклонный следует крайне размеренно, не допуская резких перегибов оси ствола. Верхние две трубы обсадной колонны, особенно при роторном бурении скважин, рекомендуется подбирать с наиболее толстой стенкой или использовать трубы большего диаметра. С целью уменьшения интенсивного истирания верхних труб обсадной колонны, рекомендуется устанавливать резиновое протекторное кольцо на нижний переводник ведущей трубы, заранее проточив на переводнике шейку. Рекомендуется не допускать длительной работы утяжеленных бурильных труб напрямую в обсадной колонне. При подъеме из   Рисунок 1 - Истирание стенок обсадной колонны при спуско-подъемных операциях скважины бурильной колонны необходимо сразу заполнять скважину жидкостью. При спуске обсадной колонны следует обязательно доводить ее до забоя или до места перехода скважины на меньший диаметр. В нижней части обсадной колонны на длине 50-100 м следует устанавливать самые толстостенные трубы. Один из путей повышения надежности конструкции скважин применение сменных обсадных колонн, которое особенно эффективно отражается при проводке сверхглубоких скважин. Оно позволит увеличивать выходы из колонны, сохранять диаметр скважины постоянными, заменять обсадные колонны при их коррозии, изнашивании и повреждениях, и будет способствовать успешной борьбе с авариями при бурении путем их частичного подъема. Преимуществом применения сменных обсадных колонн также является возможность проворачивания их при одностороннем износе. При этом достигается распределение износа по периметру сечения труб поворотом их через определенное время[3]. Сплавы металлов, применяемые для изготовления протекторов Требования, предъявляемые к материалу протектора: - материал протектора должен иметь высокий КПД, т.к. происходит самокоррозия протектора; 32 - материал протектора должен иметь высокую удельную токоотдачу, то есть g → max [А∙час/кг]; - количество электроэнергии с единицы веса (токоотдача) должна быть максимальной при минимальной стоимости. В качестве материалов протекторов используют алюминий, цинк и магний, а так же сплавы на их основе.В качестве материалов протекторов используют алюминий, цинк и магний, а так же сплавы на их основе.
Таблица 1 – Физико-химические свойства металлов, используемых в качестве протекторов |