53. Аварии с бурильными трубами, причины.

Наиболее часто аварии происходят с элементами колонны бу­рильных труб (бурильными, утяжеленными и ведущими трубами; переводниками, бурильными замками, муфтами, центраторами, стабилизаторами, калибраторами, противоприхватными опорами).

Многочисленными исследованиями и на практике доказано, что аварии, связанные с поломками элементов бурильной колонны, вызваны в основном усталостью металла, возникающей при частом изменении нагрузки и направления ее действия. Так как не все элементы бурильной колонны работают одинаково, то усталостное разрушение металла в первую очередь возникает в более напря­женно работающих местах. Усталостные изломы подготовляются скрыто и наступают без всякого видимого изменения размеров и формы элементов бурильной колонны.

Внешне разрушение металла проявляется в возникновении тре­щин ультрамикроскопических размеров. Трещина зарождается в некотором микроскопическом объеме, называемом очагом уста­лостного разрушения, и разрастается по сечению изделия. Явле­ние усталостного разрушения возникает в результате действия зна­копеременного изгиба, крутильных ударов и колебаний бурильной колонны. Знакопеременный изгиб — основной фактор, приводящий к образованию остаточных напряжений во время вращения бурильной колонны.

Крутильный удар характерен для роторного бу­рения, особенно при работе с долотами режуще-скалывающего типа.

Продольные колебания бурильной колонны, возникающие глав­ным образом при бурении шарошечными долотами, зависит от сте­пени однородности и твердости разбуриваемых пород, пульсации бурового раствора, соответствия типа и диаметра долота разбури­ваемым породам, компоновки бурильной колонны и ряда других факторов.

При бурении в твердых породах долотами, предназначенными для разбуривания пород средней твердости, вибрация долот зна­чительно увеличивается, что не только приводит к быстрой сработ-ке зубьев на шарошках и опор долота, но и является источником чрезмерного колебания бурильной колонны. Колебания происхо­дят и вследствие неравномерной подачи бурового раствора при ра­боте поршневых насосов.

54. Аварии с соед-ми элем-ми бур-й колонны, причины.

Эта группа аварий характерна для труб типа В—труб с вы­саженными внутрь концами, на которые нарезается трубная кони­ческая резьба (восемь витков на 25,4 мм) для соединения с бу­рильным замком, а также для труб из легких сплавов — ЛБТ, у которых трубы с замком соединяются с помощью трубной кониче­ской резьбы.

Резьба способствует образованию трещин в теле трубы, осо­бенно при малых закруглениях радиуса. Чем меньше радиус за­кругления, тем больше возможность образования трещин при про­чих равных условиях. Там, где резьба имеет острые углы, в ме­талле образуются ультрамикроскопические трещины. Поэтому в трубных резьбах наблюдается больше изломов, чем в замковых. Увеличение толщины стенки трубы путем высадки не предохра­няет от распространения начавшегося трещинообразования в теле трубы.

Крупная резьба, соединяющая замковый ниппель и замковую муфту, не образует резких переходов. При соединении трубы с замком трубной резьбой упор отсутствует, поэтому на участке пе­рехода резьбы от полного сопряжения к неполному концентриру­ются опасные напряжения. В -этом месте действует изгибающий момент. Таким образом, сочетание переменных нагрузок и кон­центрации напряжений способствует распространению усталост­ных трещин в глубь трубы, ослаблению сечения трубы и обуслов­ливает усталостный характер сломов.

Слом в утолщенном конце трубы приходится в основном на третью — пятую нитку резьбы у сбега ее на трубе. На аварийной трубе остается от трех до пяти витков резьбы. При изучении сло­мов по торцу труб наблюдаются две зоны разрушения (рис. 1): первая зона / является зоной предварительного разрушения и со­ответствует участку распространения усталостной трещины; вторая зона 2 — зона окончательного разрушения под действием статиче­ских нагрузок. Иногда усталостные трещины распространяются по нескольким виткам и в наиболее ослабленном из них происходит слом.

Резьбовые соединения разрушаются главным образом вследст­вие их размыва и износа.

При спуско-подъемных операциях визуально обнаруживаются размытые резьбовые соединения и изношенные замковые резьбы, поэтому многие аварии можно предупредить. В процессе бурения на размыв резьбового соединения указывает снижение давления и температуры циркулирующего бурового раствора.

Как отмечалось, при работе на забое бурильная колонна под­вергается различным знакопеременным напряжениям. Колебания нижней части бурильной колонны особенно велики при проходке твердых пород. Недокрепление соединения способствует интенсив­ному перемещению плоскостей резьбы относительно друг друга, что ускоряет износ резьбы.

Неотцентрированный по отношению к скважине фонарь вышки, а также плохого качества смазка для труб способствуют ускоре­нию износа резьбы при ее свинчивании.

Много аварий происходит вследствие износа резьбовых соеди­нений УБТ, поскольку они работают в самых тяжелых условиях. Кроме того, резьба на соединениях УБТ слабее резьбы на замках, переводниках и долотах.