Колонковое и керновое бурение - Анализ аварийности

Анализ аварийности

При геологоразведочных работах все еще высок процент времени, затрачиваемый на ликвидацию различного вида аварий, возникающих в процессе бурения: так, по данным оценки технико-экономических показателей колонкового бурения, проведенной ВИТРом, общее время непроизводительных затрат на ликвидацию аварий по геологоразведочной отрасли составляет 4,5%.

Распределение аварий при бурении

Анализ распределения общего числааварийпри геологоразведочном бурениипо отдельным видам показывает, что на долю обрывов бурового снаряда и прихватов колонкового набора приходится 70,8% всех аварий.

Распределение аварий при геологоразведочном бурении по отдельным видам, %
(по данным ВИТР)

 прихваты, прижоги

25,1

обрывы бурового снаряда

45,7

другие виды

29,2

Время, затрачиваемое на ликвидацию типовой аварии (например, «прихват колонкового набора»), существенно возрастает с глубиной скважины.

Затраты времени на ликвидацию аварий, связанных с обрывами бурового снаряда и породоразрушающего инструмента.

В таблице 28 приведены данные по затратам времени на ликвидацию обрывов бурового инструмента при бурении глубоких скважин в производственных предприятиях, имеющих большой опыт бурения таких скважин. Анализ этих данных показывает, что основной объем обрывов бурового снаряда приходится на долю обрывов бурильной колонны (60-90%).

Таблица 28- Затраты времени на ликвидацию аварий, связанных с обрывами бурового снаряда и породоразрушающего инструмента В скважинах (по данным ВИТР) 

Параметры

Месторождения

железо- рудные

каменно- угольные

медно- никелевые

слюдяные

Число скважин, шт.

35

35

6

10

Средняя глубина скважины, м

2121,4

1982,3

2558,7

1710,0

Всего аварий, шт.

2139

226

12

390

Время ликвидации аварий, ч

15523,5

1556,0

1673,0

5051,0

Время ликвидации 1-й аварии, ч

7,3

6,8

139,4

12,9

В том числе:
1. Обрыв бурильных труб
     число, шт
     время ликвидации, ч
     время ликвидации 1-го обрыва, ч



1814
11714,5
6,5



190
1183,9
6,2



11
1569,0
142,6



320
2175,5
6,8

2. Обрыв утяжеленных бурильных труб
     число, шт
     время ликвидации, ч
     время ликвидации 1-го обрыва, ч


134
900
6,7


17
115,2
6,8







3. Обрыв колонковых труб
     число, шт
     время ликвидации, ч
     время ликвидации 1-го обрыва, ч


84
1242,5
14,8


12
97,8
8,2


3
528,0
176,0


42
357,5
8,5

4. Обрыв породоразрушающего инструмента
     число, шт
     время ликвидации, ч
     время ликвидации 1-го обрыва, ч


105
1636,5
15,6


5
135,1
27,0


1
104,0
104,0


3
109,0
36,3

 

Затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины.

Для практических целей наибольший интерес представляют затраты времени на ликвидацию обрывов в зависимости от глубины скважины – таблица 29

 

Таблица 29- Затраты времени на ликвидацию обрывов бурового снаряда в различных геологических условиях и интервалах глубины скважины (по данным ВИТР)

Интервал бурения, м

Месторождения

железорудные

каменноугольные

медно никелевые

слюдяные

0-500

305/4,7

61/3,13

-

79/3,39

500-1000

586/5,1

81/6,67

2/61,5

116/3,18

1000-1500

398/7,0

45/8,54

5/108,8

84/11,51

1500-2000

489/8,7

3/22,5

6/113,1

31/16,47

2000-2500

35/8,5

-

2/112,0

10/16,20

2500-3000

1/12,5

-

-

-

Примечание. В числителе приведено число аварий, в знаменателе - время на ликвидации 1-го обрыва.

Зависимость затрат времени на ликвидацию аварий от глубины скважины аппроксимируется уравнениями параболы второго порядка вида

У = А + ВХ + СХ2

Для железорудных месторождений (статистически наиболее достоверная информация) решение уравнения параболы второго порядка принимает вид

У = 2,57 + 3,96X - 0,27 X2 ,

где У - затраты времени на ликвидацию 1 обрыва бурильных труб, ч; X- значение середины интервала глубины скважины, тыс. м.

Расчетные затраты времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины.

Расчетные аппроксимированные значения затрат времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины приведены в таблица 30

Таблица 30- Фактические и расчетные затраты времени на ликвидацию 1-го обрыва бурильных труб в зависимости от глубины скважины (по данным ВИТР) 

Глубина скважины
X, тыс. м

Затраты времени

Модуль максимального отклонения

фактические Уф, ч

аппроксимированные Ур, ч

0,25

4,32

3,54

0,78

0,75

5,08

5,39

0,31

1,25

6,89

7,10

0,21

1,75

8,78

8,67

0,11

2,25

9,47

10,11

0,64

2,75

12,00

11,42

0,58

 

Анализ фактических затрат времени на ликвидацию аварий.

Таким образом, анализ фактических затрат времени на ликвидацию аварий при бурении глубоких скважин на примерах работы ряда предприятий показал следующее.

1. Ликвидация аварий, связанных с обрывами бурового снаряда, существенно затрудняется с увеличением глубины скважин, а затраты времени на их ликвидацию возрастают в 3-7 раз; зависимость возрастания времени ликвидации аварий от глубины приближается к параболической.

2. Наряду с возрастанием затрат времени на спуско-подъемные операции при бурении глубоких скважин увеличение времени на ликвидацию аварий на интервалах бурения свыше 1000-1500 м снижает производительное время бурения в 1,5-2 раза и ухудшает баланс рабочего времени при бурении таких скважин.

Причины обрывов бурового снаряда

Анализ причин обрывов бурового снаряда показывает, что все их многообразие сводится к следующим группам:

а) геологические:  повышенная кавернозность стенок скважины; прилипание бурового инструмента, вывалы породы;

б) технические: применение изношенного бурового инструмента; низкое качество изготовления резьбовых соединений;

в) технологические: превышение предельных крутящих моментов; повышенное искривление скважины; потери промывочной жидкости;

г) организационные: неудовлетворительное материально-техническое снабжение; недостаточный контроль за состоянием бурового инструмента.

Влияние перечисленных причин существенно сказывается на уровне аварийности, особенно при бурении глубоких интервалов скважин, поэтому мероприятия по предупреждению и ликвидации аварий являются существенно важными для обеспечения максимальной производительности бурения.