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.

Если долота подобраны неправильно или параметры режима бурения не соответствуют механическим свойствам проходимых пород, то продольные перемещения влияют на прочность буриль­ной колонны.

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. В результате пульсации давления на вы-киде насоса бурильная колонна получает дополнительные вынуж­денные колебания, которые при соблюдении частоты пульсации давления с частотой собственных колебаний колонны могут вы­звать явление резонанса, опасное для прочности колонны труб.

Кроме указанных основных нагрузок, на развитие усталостных разрушений металла труб влияют технологические и конструктив­ные факторы. Возникновение усталостных разрушений ускоряется, если структура металла неоднородна и на наружной поверхности детали имеются резкие переходы в сечении, острые надрезы, не­глубокие царапины, расслоения, незаметные на глаз инородные тела, включения и т. д.

При неправильном подборе параметров режима бурения и кон­структивных недостатках элементов бурильной колонны, а также при неблагоприятных геологических и технологических особенно­стях бурения возникает много причин, вызывающих усталостные разрушения металла.

Несовершенство конструкций труб и резьбовых соединений, скрытые дефекты, образующиеся при изготовлении труб, отсутст­вие на буровых предприятиях.приборов, повседневно контролиру­ющих состояние элементов бурильных колонн, — все это может быть причиной аварии с бурильной колонной. Однако основные причины аварии с элементами бурильных колонн — нарушения технологии проводки скважин и правил эксплуатации.

Всех факторов, способствующих возникновению поломок эле­ментов колонны бурильных труб, устранить нельзя, но необходимо стремиться их максимально снизить.