Что относится к авариям в бурении
Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС. Лекция 6
Тема: «Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС».
2 часа практические занятия
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы;
2. Причины и последствия аварий;
3. Классификация аварий. В добыче и бурении;
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС;
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению;
6. Последствия аварий.
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы.
Важнейшей задачей при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений является недопущение возникновения аварий на объектах нефтедобычи. Аварией принято считать нарушение исправного состояние оборудования или объекта, сопровождаемое материальным или экологическим ущербом. Под осложнением понимается затруднение углубления скважины при бурении и нарушение правильности ремонта при КРС.
2. Причины и последствия аварий:
— физический износ оборудования и материалов, коррозия.
— нарушение технологического режима работы объектов.
— осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин.
— осложнения при проведении КРС и ТРС.
Последствия этих факторов:
— прорывы нефтепроводов и загрязнение территории.
— порывы водоводов высокого давления.
— переливы нефти через резервуары и создание взрывоопасных ситуаций.
Аварии на объектах нефтегазодобычи влекут за собой:
— загрязнение окружающей среды
— экономический ущерб, связанный с потерей продукции и затратами на ликвидацию аварию.
— психологические и медико-биологические последствия.
3. Классификация аварий. В нефтегазадобыче.
3.1. Классификация аварий в добыче нефти.
Возможные аварии на нефтепромысловых объектах классифицируются на рис 3.
Рис.3 Классификация аварий на нефтепромысловых объектах.
Повреждение – нарушение исправного состояния оборудования или объекта при сохранении его работоспособности и не сопровождающее материальным или экологическим ущербом. Примеров может служить повреждение силового кабеля, обрыв одного ремня станка качалки.
Отказы в оборудовании или в объекте – нарушение работоспособности, связанное с полной или частичной остановкой из-за нарушения герметичности объекта или оборудования. Например, закупорка трубопроводов технологической обвязкой (парафинизация), отказ электродвигателя насосного агрегата ДНС и др.
Отказы бывают категорийные (несчастные случаи со смертельным исходом) и некатегорийные (расследования на самом предприятии).
Категорийные аварии, связанные с несчастными случаями, расследуются по нормам правил, ОГТИ (РГТИ). Некатегорийные расследуются по РД самими работниками предприятия. Издается приказ о создании комиссии по расследованию причин, определяются мероприятия по недопущению подобных случаев, указываются жесткие сроки исполнения.
Некатегорийные аварии подразделяются на:
— аварии по потере герметичности от внешних воздействий.
— трещины, разрывы по основному материалу или конструкций соединительных деталей не связанные с коррозией.
— не герметичность по причине коррозии внешней и внутренней (движение жидкости, объекты ППД).
— потеря производительности из-за отложений механических примесей или попадания некоторых предметов, смол.
Внешняя коррозия связана в основном с протеканием электрических токов по поверхности трубопровода. Для борьбы с внешней коррозией используется электроды для отвода статического электричества.
Внутренняя коррозия вызывается воздействием агрессивных жидкостей на внутреннюю поверхность трубопровода (обводненная нефть, водоводы высокого давления системы ППД). Для защиты от внутренней коррозии используются трубы со специальным покрытием (полиэтилен, пластик, эмаль).
Кроме того некатегорийные отказы подразделяются на 1 и2 группы:
1 группа – на участке от ДНС до магистрального трубопровода. Это наиболее сложная для устранения группа отказов, т.к. требуется останавливать добывающий фонд скважин, замерные установки и ДНС. Некатегорийные отказы 1 группы сопровождаются большими потерями нефти и загрязнением окружающей среды.
2 группа – от скважин до ДНС.
3.2. Классификация аварий.
По степени тяжести последствий аварии делятся на простые и сложные.
К сложным относятся аварии, вызвавшие ликвидацию скважины или существенное изменение её глубины и конструкции.
Единого критерия для разграничения степени тяжести аварии не существует. В практике показатель тяжести определяется методом экспертной оценки состояния скважины, а также положения целостности оставленных в скважине устройств.
Различают аварии, происшедшие по субъективным и объективным причинам.
Первые как правило возникают по исполнителя рабочего процесса.
Наибольшее количество аварий возникает по субъективным причинам
3.2. Классификация основных аварий в скважинах по группам и
Группы и типы аварий в скважинах.
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС.
Под осложнением при бурении и КРС понимают возникновение в скважине таких явлений, при которых становится невозможным осуществление нормального процесса бурения.
К осложнениям относят:
— поглощение бурового раствора;
— осыпи и обвалы горных пород ;
— сужение ствола скважины;
— нефте- газо- водопроявления ;
— грифоны и межколонные проявления;
— поломки элементов колонны бурильных труб и наземного оборудования;
— прихваты колонны бурильных труб и бурового инструмента;
— полеты труб, бурового инструмента и посторонних предметов.
На ликвидацию возникающих в скважинах аварий и осложнений затрачиваются время, МТР, рабочая сила и нарушается экология, что ведет к возрастанию стоимости одного метра проходки.
Поэтому вопросам изучения причин возникновения аварий и осложнений уделяется большое внимание в буровых организациях и в научно-исследовательских центрах. Остановимся более подробно на видах осожнений и рассмотрим методы борьбы с ними.
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению.
В процессе бурения или КРС возможны Нефтегазопроявления при превышении забойного давления над статическим давлением столба жидкости в скважине. Это явление нарушает нормальный процесс и влечет за собой порчу оборудования, загазованность устья скважины и возможен пожар. В результате происходит выброс бурового раствора, затем воды или нефти с образованием фонтана. Особенно опасно насыщение газом при длительном перерыве в работе буровых и капитальных ремонтов скважин.
К признакам начала газопроявления относятся:
— выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек бурового раствора, насыщенного газом.
— кипение в скважине при ограниченном поступлении из пластов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора.
— слабый перелив раствора из скважины.
— повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых насосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему).
— появление газа по показаниям газокаротажной станции.
В этих случаях следует усилить промывку скважины, приостановить бурение или СПО до особого распоряжения и одновременно принять меры по дегазации раствора.
Для предотвращения выброса надо чтобы гидростатическое давление в скважине было на 5-15% выше пластового. Избыточное давление достигается утяжелением бурового раствора, но иногда этого бывает недостаточно.
Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо не5медленно закрыть скважину, что легко осуществить, если ее устье герметизировано специальным противовыбросовым оборудованием. Это оборудование устанавливается на колонном фланце кондуктора и состоит из превенторов, переходных фланцевых катушек, задвижек, колонных головок и др.
В настоящее время изготавливается несколько типов превенторов. При использовании плашечных превенторов скважины перекрываются сдвигающимися к центру плашками, изготовленными из специальной резины с металлической арматурой. Как правило, на устье скважины устанавливают 2 превентора, оснащенных плашками, размеры которых соответствуют наружному диаметру труб, находящихся в скважине. Таким образом принятые меры предотвратят серьезные осложнения при НГВП.
5.1. Предупреждение аварий при бурении скважин.
Предупреждение аварий это прежде всего выполнение требований проектов на строительство скважин (технического и технологического), а так же действующих инструкций и руководящих документов, обязательных для данного района.
Для предупреждения наиболее распространенных видов аварий буровой бригаде необходимо:
1) ознакомится с геологическим строением месторождения и зонами возможных осложнений
2) твердо усвоить и четко представлять себе особенности бурения стратиграфических горизонтов
4) постоянно следить за соответствием проекту параметров промывочной жидкости, состоянием скважины, за бурильной колонной, инструментом.
5) хорошо изучить инструкции по эксплуатации долот, трубопроводов, электробуров, спуску колонн и строго соблюдать их.
Особое внимание следует обращать на предупреждение аварий, происшедших вследствие недосмотра при смене вахты. Принимая смену. Необходимо:
— при нахождении бурильной колонны в скважине приподнять ее не меньше чем на 15 м и убедиться по показаниям контрольно измерительной аппаратуры в ее целостности и состоянии ствола скважины в призабойной зоне.
— проверить исправность механизмов: лебедки, редуктора, ротора
— внимательно осмотреть талевый канат, тормозную ленту, элеватор, ключи и цепные передачи, состояние клиньев и челюстей ключа
— проверить состояние противовыбросового оборудования, исправность работы КИП и противозатаскивателя
— проверить качество и количество промывочной жидкости
— устранить неисправности оборудования
— сообщить немедленно о неисправностях или нарушениях, препятствующих нормальной работе бригады, буровому мастеру или работнику службы оперативного уведомления.
При возникновении аварий бурильщик обязан немедленно уведомить бурового мастера об аварии и принять первоочередные меры по ее ликвидации, чтоб не допустить осложнений.
6. Последствия аварий.
— разрушение оборудования (пожар, взрыв).
— нарушение технологических процессов на КНС и ДНС.
— выключение объектов из работы (скважина – ГЗУ – ДНС).
— загрязнение окружающей среды от переливов нефти на ДНС, от прорывов нефтегазопроводов.
— экономический ущерб – потеря продукции и затраты на восстановление.
— психологические и медико-биологические последствия аварий (отравления, человеческий фактор).
ТИМОШЕНКО АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ
Тема магистерской работы: «Исследование гидроприводного забивного бурового снаряда для отбора проб грунтов при инженерно-геологических изысканиях»
Научный руководитель: доцент, к.т.н.Рязанов А.Н. Гончаров А.С., Винниченко В.М. Пособие бурильщику и мастеру по предупреждению и ликвидации аварий и осложнений при разведочном бурении. – М.: Недра, 1987. – 128 с.: ил.(4 – 16 с.)
В разведочном бурении аварии подразделяются на аварии в скважине и аварии с буровой установкой.
Авария в скважине — непредвиденное прекращение углубки скважины, вызванное нарушением состояния скважины или находящегося в ней бурового инструмента. Отличительные признаки таких аварий — наличие оставленных в скважине технологического, вспомогательного, аварийного и специального бурового инструмента, а также геофизических (гидрогеологических) приборов (устройств) и посторонних предметов, для извлечения которых необходимо применять специальные методы, способы и технические средства.
Авария с буровой установкой — неожиданная, внезапная остановка бурового станка, насоса, глиномешалки или другого устройства из-за повреждения его механизмов, узлов и отдельных деталей.
По степени тяжести последствий аварии делятся на простые и сложные. К сложным относятся аварии, устранение которых требует более трех — пяти суток, а также вызвавшие ликвидацию скважины или существенное изменение ее глубины, пространственного положения и конструкции. Единого критерия для разграничения степени тяжести аварии не существует. В практике показатель тяжести определяется методом экспертной (геологической, технической) оценки состояния скважины, а также положения и целостности оставленных в скважине устройств (бурового инструмента, геофизических приборов, посторонних предметов и др.). Различают аварии, происшедшие по субъективным и объективным причинам. Первые возникают, как правило, по вине исполнителя рабочего процесса. Наибольшее количество аварий возникает по субъективным причинам.
В зависимости от характера нарушения целостности стенок скважины и наличия находящегося в ней бурового инструмента аварии разделяются на группы, каждая из которых обладает общим качественным признаком, например обрыв или прихват.
Существует более мелкое деление аварий по месту возникновения, форме, количеству, характеру проводимых операций, времени обнаружения, положения в скважине и др. Кроме того, выделяют специфические аварии при бурении с продувкой, при гидроударном, шнековом и вибрационном бурении, скважинных исследованиях, искусственном искривлении скважин и т. д.
Наиболее распространенные аварии в разведочном бурении — обрыв бурильных труб и их соединений. Различают следующие типы обрывов.
По месту слома:
1) в сжатой части бурильной колонны;
2) растянутой части бурильной колонны.
По месту обрыва:
1) в целом теле бурильных труб, замков и муфт;
2) в резьбовых соединениях бурильных труб;
3) в соединительном ниппеле переходника колонковой трубы на бурильные трубы.
Последний вид имеет подвиды:
обрыв тела труб в месте нарезки;
срыв витков трубных резьб, деталей замка, муфт и самой трубы;
поломка корпуса ниппеля замка; срыв ниток резьбы конуса ниппеля; выкрашивание отдельных витков конуса ниппеля.
По форме обрыва:
1) клиновидный;
2) прямой;
3) фигурный;
4) спиралевидный.
По количеству разрушений, возникающих одновременно:
1) одинарный;
2) двойной.
По характеру проводимых операций, во время которых произошла авария:
1)спуск бурового снаряда;
2) установка снаряда на забои;
3) углубка скважины;
4) подъем бурового снаряда;
5) натяжение или расхаживание бурильной колонны;
6) в процессе заклинивания керна.
По оборванному концу в скважине:
1) в желобах, кавернах и пустотах;
2)параллельно оси скважины.
По времени обнаружения обрыва:
1) непосредственно после возникновения;
2) своевременно не замеченный.
Обрыв колонковых труб имеет три разновидности:
слом тела труб в месте нарезки;
срыв витков трубных резьб;
обрыв по телу трубы.
Специфические виды аварий с породоразрушающим инструментами.
с алмазными коронками (отрыв матриц, поломка секторов и выкрашивание из них алмазов, срыв резьб, слом тела в резьбовой части); с алмазными расширителями (выпадение алмазосодержащих штабиков; срыв резьб, слом тела в резьбовой части; с мелкоалмазными долотами (отрыв, скол и выкрашивание алмазов из матриц, срыв резьбы, слом тела в резьбовой части); с твердосплавными коронками (выпадение твердосплавных резцов (пластин), срыв резьбы, слом тела в резьбовой части); с шарошечными долотами для бескернового бурения (отрыв шарошки; скол и выпадение вооружения шарошки, срыв резьбы, слом тела в резьбовой части).
Существуют три основных вида обрыва обсадных труб: обрыв труб в резьбовом соединении; смятие труб по телу; протирание труб замками и муфтами бурильных труб при спускоподъемных операциях и бурении.
Прихваты — самая распространенная группа аварий в разведочном бурении. Их отличает большая сложность и трудоемкость ликвидационных работ. Прихваты колонковых наборов породоразрушающих инструментов разделяются на следующие виды.
2. Прихват горными породами. Он возможен при обвале стенок скважины, прижоге коронок, зажиме снаряда пучащимися породами, расклинке керном, распределенным по стволу скважины, при расчленении колонкового набора подвижными блоками горных пород с большими поверхностями скольжения, при затяжке в желоба, бурении трещиноватых зон, где наблюдаются отдельные вывалы и др. Прихваты горной породой также могут быть верхними, боковыми и полными, с прекращением и без прекращения циркуляции промывочной жидкости.
3. Прихват глинистой коркой. Такой прихват возникает вследствие прилипания бурового снаряда к глинистой корке под действием перепада давления жидкости.
4. Прихват осколками железа разбуренных колонковых труб и породоразрушающих инструментов или отколовшимися кусками муфтовозамковых соединений.
6. Прихват предметами, упавшими в скважину.
7. Сложный (комбинированный) прихват, представляющий собой сочетание описанных выше видов прихватов.
