Оседание барита

И, наконец, следует рассмотреть оседание барита. Когда утяжеленный буровой раствор долго находится без движения, особенно в наклонно-направленной скважине, барит может осесть. В результате уменьшается плотность бурового раствора и создается депрессия в системе скважина-пласт. Даже если к моменту прихвата в скважине ничего не происходило, медленная миграция пузырьков газа и осаждение барита могут привести к созданию депрессии.

Основной обязанностью бурильщика является сохранение контроля над скважиной. Он должен никогда не терять бдительность, какой бы сложной ни была работа по ликвидации прихвата.

Поглощение

Колебания давления в скважине из-за эффекта поршневания, обусловленного возникновением пробки вследствие осыпания неустойчивой породы, могут привести к поглощению. Поглощение может привести к выбросу и потере устойчивости стенок ствола.

Наматывание сальника на УБТ и долото, проиллюстрированное на рис. 12-1, также приводит к колебаниям давления вследствие эффекта поршневания при расхаживании колонны. Если насосы остановлены, и в долоте установлен обратный клапан, то невозможно определить, насколько возросло давление в результате спуска колонны через пробку. Уменьшение показаний индикатора веса, которое выглядит как вызванное сопротивлением продольному перемещению бурильной колонны, на самом деле может быть обусловлено эффектом поршневания. Возрастание давления в результате поршневания может действовать на бурильную колонну, стремясь вытолкнуть ее из скважины. Если это давление превышает давление гидроразрыва, то произойдет гидроразрыв, и весь буровой раствор уйдет в пласт.

Уравнения, которые используют инженеры для расчета колебаний давления вследствие эффекта поршневания при спуске и подъеме колонны, нельзя применять при наличии пробки, поскольку поток жидкости, фильтрующейся через пробку, вероятно, будет турбулентным, а не ламинарным. Площадь поперечного сечения фильтрационного потока через пробку неизвестна, поэтому определить скорость потока невозможно.

Когда колонну поднимают через пробку с циркуляцией, не весь буровой раствор, выходящий из насадок долота, пройдет через пробку. Если в разрезе есть проницаемые пласты, то трудно, если вообще возможно, будет заметить повышение давления. Буровой раствор может просто уйти в пласт. Это один из признаков, по которым определяют местонахождение пробки.

Если при одном положении колонны в скважине буровой раствор на поверхность не выходит, а при перемещении ее в другое положение снова начинает выходить, то где-то между этими положениями находится пробка. Если породы, залегающие ниже пробки, малопроницаемы, то давление будет быстро нарастать вплоть до давления гидроразрыва.

Расхаживать колонну нужно осторожно, особенно когда неизвестно забойное давление. Нужно быть очень осторожным при перемещении колонны через сужение с циркуляцией. В противном случае придется бороться и с сужением, и с поглощением. Могут возникнуть также трудности с контролем над скважиной.

Разрушение бурильной колонны и оборудования

Для освобождения бурильной колонны от прихвата ее натягивают или вращают. Возникающие при этом напряжения могут достичь теоретического предела прочности металла бурильных труб, и даже превзойти его. В таком случае колонна может быстро разрушиться или ослабнуть до такой степени, что она разрушится от усталостных напряжений в ближайшем будущем.

Буровая бригада должна знать предельные нагрузки для каждого элемента бурильной колонны. При уменьшении диаметра бурильной колонны вследствие износа максимально допустимые растягивающие и крутящие нагрузки снижаются. При подъеме бурильной колонны через резкое искривление ствола следует учитывать также изгибные напряжения. Колонна, растянутая на участке резкого искривления ствола, разрушится при меньшей растягивающей нагрузке, чем свободно подвешенная колонна.

Некоторые буровики не думают о том, что растягивающие и скручивающие напряжения суммируются. Если бурильная колонна растянута до предельного значения, к ней нельзя прикладывать крутящий момент. Аналогично, если к бурильной колонне приложен максимально допустимый крутящий момент, ее нельзя натягивать. В приложении В приведена формула для расчета комбинированных нагрузок, а в руководстве Standard DS-1^tm приведены кривые комбинированных растягивающих и крутящих нагрузок, по которым можно определить предельные рабочие нагрузки для большинства бурильных колонн.

Бурильная колонна - не единственное оборудование, в котором могут возникнуть предельные напряжения при прихвате. Верхний привод и роторный стол также могут испытывать очень большие нагрузки. Колебания давления могут привести к разрыву бурового шланга и фитингов.

Использование ясса приводит к усталостному износу бурильной колонны, верхнего привода (если он применяется), вышки и подвышечного основания. Целесообразно проверять состояние всего оборудования после использования ясса даже в течение короткого времени. Как мы помним, разрушение оборудования может произойти не в момент приложения предельных нагрузок, а немного позже, в результате действия усталостных напряжений.

Травмы персонала

Когда оборудование эксплуатируется с нагрузками, близкими к предельным, не исключено его разрушение с высвобождением запасенной энергии. Может разрушиться бурильная труба, порваться талевый канат и т.д. Это очень опасно для персонала. При хорошей организации работ ни один человек не должен находиться в таком положении, в котором он может пострадать при разрушении оборудования.

Хорошо известны аварии при вращении бурильной колонны, зажатой клиньями клинового захвата. Клинья клинового захвата не предназначены для передачи крутящего момента бурильной колонне. Однако при дифференциальном прихвате, или когда ведущая труба находится в шурфе, для вращения колонны часто используют клиновой захват. Когда колонна подвешена на клиньях, то трение между клиньями и коническими вкладышами и между плашками клиньев и бурильной трубой достаточно велико. Но при снятии нагрузки трение уменьшается, и может произойти проскальзывание. Запасенная энергия скрученной бурильной колонны освобождается, вынуждая клинья стремительно вращаться в обратном направлении и, возможно, вылететь из клинового захвата. Удар вылетевшего клина может причинить человеку серьезную травму или даже убить. Все авторитетные специалисты считают вращение бурильной колонны клиньями клинового захвата плохой практикой.

Использовать клинья для вращения бурильной колонны нельзя. Однако отчаянным головам иногда бывает море по колено. Бурильщик должен всегда проводить с бригадой короткие собрания по технике безопасности, информировать членов бригады о потенциальных опасностях. Когда идет работа с большими нагрузками, члены бригады должны находиться за пределами пола буровой.