Файл: Аварии с элементами бурильных труб 2 Слом труб в зоне трубной резьбы 4.docx

1) загрязненность ствола скважины глинистыми и другими мелкими частицами пород;

2) неудовлетворительная скорость движения восходящего потока бурового раствора;

3) применение для бурения скважины бурового раствора с неудовлетворительными параметрами — высокие вязкость, липкость, СНС и плотность;

4) плохая очистка выходящего из скважины бурового раствора;

5) резкое увеличение площади сечения ствола в интервале изменения диаметра или в зоне каверн.

Механизм образования сальников сводится к следующему. Частицы пород, поднятые буровым раствором в наддолотное пространство, на участке увеличения сечения кольцевого пространства над долотом (забойным двигателем, УБТ, в интервале каверн и т. д.) резко теряют скорость и зависают. Снизу их подпирает восходящий поток бурового раствора. По мере увеличения времени бурения число этих частиц возрастает. Они слипаются между собой, вращаясь вокруг и вместе с бурильной колонной, уплотняются и превращаются в сальник. Уплотненная масса прилипает к бурильной колонне, как правило, в первую очередь на нижние элементы ее компоновки.

Сальники могут образовываться одновременно в нескольких местах. При сильном загрязнении ствола скважины н плохом качестве бурового раствора сальники образуются и на замковых соединениях. По мере углубления скважины частично образовавшиеся сальники уплотняются и насыщаются шламом. Одновременно сальники образуются н со стороны стенки скважины. При наличии на стенке скважины толстой глинистой корки к ней прилипают частицы шлама, а также образовавшаяся ранее шламосальниковая масса, которая через определенное время превращается в сальник. Сальники этого вида, как правило, образуются в зоне каверн, в интервале перехода ствола с меньшего диаметра на больший и на участках увеличения диаметра скважины.

В других случаях сальники образуются в процессе спуска элементами бурильной колонны в результате сдирания глинистой корки со стенок скважины. Содранные куски превращаются в полутвердую массу, которая, двигаясь по стволу, задерживается на участках сужения ствола или на забое, где они останавливаются, уплотняются перепадом давления и прихватывают колонну, иногда с прекращением циркуляции бурового раствора.

Признаками образования сальников являются:

1) скопление плотных корок над калибраторами, на долотных переводниках, над забойными двигателями, УБТ н бурильными замками нижних свечей колонны;

---

2) плотные комки породы и куски глинистой корки на виброситах и в желобной системе;

3) перелив бурового раствора через устье скважины при подъеме бурильной колонны, вызванный поршневанием;

4) повышение давления на насосах с одновременным уменьшением нагрузки на крюке;

5) затяжки при отрыве бурильной колонны от забоя во время бурения;

6) уменьшение скорости бурения;

7) посадки при спуске бурильной колонны и затяжки при подъеме;

8) при роторном бурении или при проработке ствола нарастающее затруднение в проворачивании бурильной колонны.

При обнаружении одного или нескольких признаков образования сальников принимаются меры к недопущению прихвата колонны труб.

Виды и причины вибраций

Одной из основных проблем, отмеченных большинством исследований, является влияние вибрационных и ударных нагрузок на скорость проходки (ROP). Применяя определенную комбинацию нагрузки на долото (WOB), числа оборотов в минуту бурильной колонны (RPM) и компоновками низа бурильной колонны (BHA), вибрациями можно управлять на ранней стадии, что приводит к увеличению скорости проходки.

Кроме того, результаты, вызванные вибрационными характеристиками бурильной колонны, включают в себя разрушающие свойства бурового долота, скорость бурения (скорость проходки), качество ствола скважины и усталость скважинных инструментов. В зависимости от условий бурения вибрацию бурильной колонны можно разделить на три формы (рис.1):

• 
  Продольная
  
• 
  Крутильная
  
• 
  Поперечная
  

Рисунок 1 – Виды вибрации в бурильной колонне

Колебания в бурильной колонне можно охарактеризовать с помощью таблицы 1.

Таблица 1. Классификация колебаний бурильной колонны

Параметр/ Тип колебаний	Продольная	Поперечная	Крутильная
Признак проявления	Подскок долота	Изгиб и завихрение долота и КНБК	Скручивание колонны, эффект stick-slip
Причина возникновения	Твердость горных пород/недостаточная нагрузка на долото	Высокая боковая зарезная способность долота/мягкие, рыхлые, трещиноватые горные породы/недостаточная жесткость КНБК	Высокая агрессивность долота/трение колонна-скважина/большой зенитный угол наклонных скважин
Частотный диапазон, Гц	1-10	Завихрение долота: 5-100/завихрение КНБК: 5-20	<1
Признаки на устье	Колебания нагрузки/уменьшение скорости бурения/вибрация стола ротора или верхнего привода	Увеличение крутящего момента/уменьшение скорости бурения	Колебания момента и скорости вращения/уменьшение скорости бурения/остановка верхнего привода
Повреждения и отказы	Выход из строя подшипниковых узлов/слом вооружения долот/поломка элементов КНБК	Повреждение вооружения долот и калибраторов/Поломка элементов КНБК/промывы труб/потеря диаметра и односторонний износ инструмента	Повреждение вооружения долот/перетяжка резьбовых соединений/поломка элементов КНБК
Уменьшение уровня вибрации во время бурения	Увеличение осевой нагрузки и уменьшение частоты вращения	Увеличение осевой нагрузки и уменьшение частоты вращения	Увеличение частоты вращения и уменьшение осевой нагрузки
Применение демпфера	Рекомендуется	В комбинации с центраторами	Рекомендуется

---

Продольная вибрация является основным фактором эффективности и безопасности бурения. Продольная вибрация заставляет буровое долото двигаться вверх и вниз, что приводит к постоянному изменению ROP, срока службы режущего элемента бурового долота или метража бурения. Сама по себе продольная вибрация может вызвать усталостное разрушение бурильной колонны.

Однако в свете фактического состояния бурения и структуры скважины боковая инерция оказывает важное влияние на продольную вибрацию бурильной колонны. Фактически, характеристики вибрации продольной колонны бурильных труб не могут быть полностью отражены при игнорировании эффекта боковой инерции. Более того, в результатах поиска справочных статей не было найдено предыдущей исследовательской работы о влиянии боковой инерции на продольную вибрацию бурильной колонны. Исходя из этого, в данной статье обсуждается влияние эффекта боковой инерции на продольную вибрацию бурильной колонны. В зависимости от конструкции скважины и условий работы бурильной колонны устанавливаются модели продольной вибрации, независимо от того, учитывается боковая инерция или нет.

Между тем, путем сравнения различных результатов расчетов представлено влияние некоторых ключевых параметров на характеристики вибрации, таких как длина бурильной колонны, внутренний и внешний радиусы, коэффициент демпфирования и коэффициент Пуассона.

---