Предупреждение и ликвидация аварий при бурении скважин на воду
Под аварийными ситуациями при бурении скважин на воду следует понимать непредвиденное прекращение углубления скважины, связанное с нарушением рядового состояния бурового инструмента. При этом с инструментом могут произойти обрывы каната, падения в скважину, повреждения коронок, нарушение резьбовых соединений и иные нештатные ситуации. Чаще всего прекращение бурения и проблемы с инструментом являются следствием изменения состояния скважин в результате обвалов стенок, пучения пород, образования желобов в скважине и т.д. При этом следует учитывать, что буровой инструмент в скважине работает в условиях постоянного воздействия комплексных нагрузок (на сжатие, растяжение, изгиб, кручение с наложением вибрации и крутильных колебаний, абразивный износ). В то же время оператор не может осуществлять постоянный контроль состояния инструмента в связи с расположением рабочих деталей оборудования под землей. В связи с этим повышенные требования должны предъявляться к состоянию инструмента до его спуска в скважину. Кроме того, в процессе бурения на воду необходимо четкое соблюдение режимов проходки и технологических регламентов, предусматривающих возможные инженерно-геологические осложнения. Рассмотрим кратко основные причины аварийных ситуаций.
Вследствие динамических знакопеременных нагрузок на ударный снаряд в процессе бурения могут нарушаться резьбовые соединения. Поэтому в целях предупреждения таких ситуаций такие соединения и сам инструмент регулярно очищают от грязи, смазывают и прочно затягивают.
Геологические факторы (вывалы пород и многие другие) могут вызывать прихват бурового инструмента, что влечет за собой обрыв каната. В целях оперативной ликвидации такой аварии необходимо располагать данными о глубине скважины и размеры бурильного инструмента. На основании этих данных подбирают соответствующий рабочему ловильный инструмент, наличие которого обязательно для проведения работ по бурению скважин. К ловильному инструменту относятся труболовки, метчики, колокола и пики. Сборка ловильного инструмента включает в себя следующие этапы: ловильный инструмент крепится к ловильным ножницам, имеющим большую длину хода по сравнению с рабочими, при необходимости крепятся также ударновыбивная штанга и затем канатный замок. Если буровой снаряд сильно прихвачен, его извлекают ловильным канатом. Для этого в скважину спускают канаторезку с ножницами и отбойной штангой. Рабочий канат отрезается у канатного замка при помощи канаторезки, состоящей из стержня и обоймы с направляющими, по которым и скользит режущий ползунок. После обрезки рабочего каната в скважину опускают ловильный снаряд, снабженный шлипсовой муфтой, которую набивают на аварийный канатный замок, а имеющиеся на муфте плашки захватывают наружную резьбу канатного замка и извлекают буровой снаряд с помощью ударного механизма. В тех случаях отсутствия наружной резьбы у канатного замка применяют так называемый шлипс, а при ликвидации аварий с желонкой используют вилку с защелкой. Алмазные коронки и расширители приходится извлекать метчиком-коронкой, а мелкие предметы – магнитным ловителем и ловушками различных типов.
Кроме ловильного инструмента при авариях часто приходится использовать режущий инструмент, инструмент для извлечения мелких предметов с забоя скважины, а также технические средства для ликвидации прихватов бурового инструмента.
Сложности, заставляющие прибегать к использованию режущего инструмента, в ряде случаев связаны с невозможностью поднятия бурильных труб. Среди режущих инструментов следует отметить труборезы (гидравлические, кумулятивные, комбинированные), фрезерные коронки и др.
Для извлечения обсадных труб в случае прихвата буровой колонны также могут использоваться вибраторы или забивные приспособления. Вибраторы подразделяются на два основных типа скважинные (зубчатые и гидравлические) и поверхностные (для скважин глубиной до 100 м). Принцип действия вибраторов заключается в передаче ударных импульсов на растянутую колонну. Возникающие при этом осевые перемещения прихваченной колонны позволяют снизить силу сцепления между породой и трубами.
В случае бурения скважин в грунтах с сильным перепадом твердости пластов, а также при острых углах встречи стараются выравнивать поверхность забоя с помощью кусков крепкой породы или обломков чугуна, а сильно кавернозные участки скважин перекрывают обсадными трубами.
Все описанные технологические решения и инструмент позволяют успешно справляться с нештатными и аварийными ситуациями в процессе бурения скважин и за счет этого достигать успехов в производительности буровых работ в целом.
