Факторы, ускоряющие слом элементов бурильных колонн

В данной статье мы рассмотрим характерные нарушения технологии эксплуатации бурильных колонн и конструктивные их недостатки, которые способствуют распространению начавшегося трещинообразования, и, следовательно, ускоряют слом элементов бурильной колонны.

• Вибрация

• Твердость пород

• Передача больших усилий на нижнюю часть бурильной колонны

• Скрытые дефекты в трубах

• Недостаточная длина УБТ

Рассмотрим основные факторы, которые на сегодняшний день наиболее часто приводят к слому бурильного инструмента.

Вибрация

Вибрации возникают главным образом при турбинном бурении и являются результатом воздействия различных импульсов. Их величина зависит от устойчивости режима работы двигателя и уравновешенности его вращающихся частей. Например, при бурении в в ерхних интервалах скважины, когда вес бурильной колонны небольшой, и двигатель работает с недогрузкой, в твердых породах наблюдаются сильные вибрации колонны. Они обычно уменьшаются при снижении подачи бурового раствора.

Вибрации также возникают при бурении в твердых породах долотами, предназначенными для бурения в породах мягких и средней твердости. Следует помнить об одной закономерности – чем больше частота знакопеременных нагрузок, тем быстрее металл разрушается.

Твердость пород

Вращение бурильной колонны при бурении в твердых породах и прокачка промывочной жидкости для очистки забоя создают дополнительные продольные колебания бурильной колонны, в результате которых бурильная колонна испытывает переменные растягивающие напряжения и соответствующие им переменные удлинения с частотой, равной числу пульсаций давления жидкости в колонне. Пренебрегать этими напряжениями нельзя, так как они достигают значительных величин и являются одной из причин развития усталости, а следовательно, ускоряют аварии с бурильной колонной.

Недостаточная длина УБТ

При бурении скважин без УБТ или с их применением в недостаточном количестве, часто образуются зоны усталости в высаженной части бурильных труб. Если длина УБТ недостаточна для создания требуемой осевой нагрузки на долото, то может произойти продольный изгиб труб и возникнут большие изгибающие моменты, приводящие к поломкам бурильных труб вследствие усталости металла. УБТ не только придают жесткость нижней части колонны бурильных труб, но и улучшают процесс бурения, передавая осевую нагрузку на долото. Это способствует поддержанию бурильных труб в растянутом состоянии, а также устраняет отклонения замков от оси бурильной колонны, что особенно важно для предупреждения усталости металла бурильных труб.

Наибольшие напряжения концентрируются у замка. При вращении бурильной колонны эти напряжения меняют свой знак. Вследствие этого в материале бурильной колонны и в первую очередь в утолщенной ее части возникают усталостные явления. Чем больше число оборотов бурильной колонны, тем в большей степени возникают эти напряжения. Усталостные поломки бурильной колонны вследствие ее продольного изгиба чаще происходят в тех скважинах, в которых имеются каверны, кривизна и желоба. Для нормальной и безаварийной работы бурильных труб вес УБТ должен превышать осевую нагрузку на долото не менее чем на 25%.

#Авариииосложнения