Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС. Лекция 6
Тема: «Классификация аварий на нефтегазопромысловых объектах в бурении и КРС».
2 часа практические занятия
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы;
2. Причины и последствия аварий;
3. Классификация аварий. В добыче и бурении;
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС;
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению;
6. Последствия аварий.
1. Аварии, повреждения, осложнения, отказы.
Важнейшей задачей при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений является недопущение возникновения аварий на объектах нефтедобычи. Аварией принято считать нарушение исправного состояние оборудования или объекта, сопровождаемое материальным или экологическим ущербом. Под осложнением понимается затруднение углубления скважины при бурении и нарушение правильности ремонта при КРС.
2. Причины и последствия аварий:
— физический износ оборудования и материалов, коррозия.
— нарушение технологического режима работы объектов.
— осложнения при бурении нефтяных и газовых скважин.
— осложнения при проведении КРС и ТРС.
Последствия этих факторов:
— прорывы нефтепроводов и загрязнение территории.
— порывы водоводов высокого давления.
— переливы нефти через резервуары и создание взрывоопасных ситуаций.
Аварии на объектах нефтегазодобычи влекут за собой:
— загрязнение окружающей среды
— экономический ущерб, связанный с потерей продукции и затратами на ликвидацию аварию.
— психологические и медико-биологические последствия.
3. Классификация аварий. В нефтегазадобыче.
3.1. Классификация аварий в добыче нефти.
Возможные аварии на нефтепромысловых объектах классифицируются на рис 3.
Рис.3 Классификация аварий на нефтепромысловых объектах.
Повреждение – нарушение исправного состояния оборудования или объекта при сохранении его работоспособности и не сопровождающее материальным или экологическим ущербом. Примеров может служить повреждение силового кабеля, обрыв одного ремня станка качалки.
Отказы в оборудовании или в объекте – нарушение работоспособности, связанное с полной или частичной остановкой из-за нарушения герметичности объекта или оборудования. Например, закупорка трубопроводов технологической обвязкой (парафинизация), отказ электродвигателя насосного агрегата ДНС и др.
Отказы бывают категорийные (несчастные случаи со смертельным исходом) и некатегорийные (расследования на самом предприятии).
Категорийные аварии, связанные с несчастными случаями, расследуются по нормам правил, ОГТИ (РГТИ). Некатегорийные расследуются по РД самими работниками предприятия. Издается приказ о создании комиссии по расследованию причин, определяются мероприятия по недопущению подобных случаев, указываются жесткие сроки исполнения.
Некатегорийные аварии подразделяются на:
— аварии по потере герметичности от внешних воздействий.
— трещины, разрывы по основному материалу или конструкций соединительных деталей не связанные с коррозией.
— не герметичность по причине коррозии внешней и внутренней (движение жидкости, объекты ППД).
— потеря производительности из-за отложений механических примесей или попадания некоторых предметов, смол.
Внешняя коррозия связана в основном с протеканием электрических токов по поверхности трубопровода. Для борьбы с внешней коррозией используется электроды для отвода статического электричества.
Внутренняя коррозия вызывается воздействием агрессивных жидкостей на внутреннюю поверхность трубопровода (обводненная нефть, водоводы высокого давления системы ППД). Для защиты от внутренней коррозии используются трубы со специальным покрытием (полиэтилен, пластик, эмаль).
Кроме того некатегорийные отказы подразделяются на 1 и2 группы:
1 группа – на участке от ДНС до магистрального трубопровода. Это наиболее сложная для устранения группа отказов, т.к. требуется останавливать добывающий фонд скважин, замерные установки и ДНС. Некатегорийные отказы 1 группы сопровождаются большими потерями нефти и загрязнением окружающей среды.
2 группа – от скважин до ДНС.
3.2. Классификация аварий.
Авария в скважине — непредвиденное прекращение работы на скважине, вызванное нарушением состояния скважины или находящегося в ней инструмента.
Отличительные признаки таких аварий — наличие оставленных в скважине технологического, аварийного и специального инструмента, а также геофизических приборов и посторонних предметов, для извлечения которых необходимо применять специальные методы, способы технические средства.
Авария с подъёмным агрегатом — незапланированная остановка связанная с повреждением механизмом узлов и деталей.
По степени тяжести последствий аварии делятся на простые и сложные.
К сложным относятся аварии, вызвавшие ликвидацию скважины или существенное изменение её глубины и конструкции.
Единого критерия для разграничения степени тяжести аварии не существует. В практике показатель тяжести определяется методом экспертной оценки состояния скважины, а также положения целостности оставленных в скважине устройств.
Различают аварии, происшедшие по субъективным и объективным причинам.
Первые как правило возникают по исполнителя рабочего процесса.
Наибольшее количество аварий возникает по субъективным причинам
3.2. Классификация основных аварий в скважинах по группам и
Группы и типы аварий в скважинах.
4. Основные виды аварий и осложнений при бурении скважин и КРС.
Под осложнением при бурении и КРС понимают возникновение в скважине таких явлений, при которых становится невозможным осуществление нормального процесса бурения.
К осложнениям относят:
— поглощение бурового раствора;
— осыпи и обвалы горных пород ;
— сужение ствола скважины;
— нефте- газо- водопроявления ;
— грифоны и межколонные проявления;
К авариям относят:
— поломки элементов колонны бурильных труб и наземного оборудования;
— прихваты колонны бурильных труб и бурового инструмента;
— полеты труб, бурового инструмента и посторонних предметов.
На ликвидацию возникающих в скважинах аварий и осложнений затрачиваются время, МТР, рабочая сила и нарушается экология, что ведет к возрастанию стоимости одного метра проходки.
Поэтому вопросам изучения причин возникновения аварий и осложнений уделяется большое внимание в буровых организациях и в научно-исследовательских центрах. Остановимся более подробно на видах осожнений и рассмотрим методы борьбы с ними.
5. Нефтегазопроявления при бурении и капитальном ремонте скважин. Меры по их предупреждению.
В процессе бурения или КРС возможны Нефтегазопроявления при превышении забойного давления над статическим давлением столба жидкости в скважине. Это явление нарушает нормальный процесс и влечет за собой порчу оборудования, загазованность устья скважины и возможен пожар. В результате происходит выброс бурового раствора, затем воды или нефти с образованием фонтана. Особенно опасно насыщение газом при длительном перерыве в работе буровых и капитальных ремонтов скважин.
К признакам начала газопроявления относятся:
— выход на поверхность при восстановлении циркуляции пачек бурового раствора, насыщенного газом.
— кипение в скважине при ограниченном поступлении из пластов газа, что может наблюдаться в случае незначительных величин вязкости и статического напряжения сдвига бурового раствора.
— слабый перелив раствора из скважины.
— повышение уровня жидкости в приемных емкостях буровых насосов (без добавления жидкости в циркуляционную систему).
— появление газа по показаниям газокаротажной станции.
В этих случаях следует усилить промывку скважины, приостановить бурение или СПО до особого распоряжения и одновременно принять меры по дегазации раствора.
Для предотвращения выброса надо чтобы гидростатическое давление в скважине было на 5-15% выше пластового. Избыточное давление достигается утяжелением бурового раствора, но иногда этого бывает недостаточно.
Для предотвращения уже начавшегося выброса необходимо не5медленно закрыть скважину, что легко осуществить, если ее устье герметизировано специальным противовыбросовым оборудованием. Это оборудование устанавливается на колонном фланце кондуктора и состоит из превенторов, переходных фланцевых катушек, задвижек, колонных головок и др.
В настоящее время изготавливается несколько типов превенторов. При использовании плашечных превенторов скважины перекрываются сдвигающимися к центру плашками, изготовленными из специальной резины с металлической арматурой. Как правило, на устье скважины устанавливают 2 превентора, оснащенных плашками, размеры которых соответствуют наружному диаметру труб, находящихся в скважине. Таким образом принятые меры предотвратят серьезные осложнения при НГВП.
5.1. Предупреждение аварий при бурении скважин.
Предупреждение аварий это прежде всего выполнение требований проектов на строительство скважин (технического и технологического), а так же действующих инструкций и руководящих документов, обязательных для данного района.
Для предупреждения наиболее распространенных видов аварий буровой бригаде необходимо:
1) ознакомится с геологическим строением месторождения и зонами возможных осложнений
2) твердо усвоить и четко представлять себе особенности бурения стратиграфических горизонтов
3)строго соблюдать требования геолого-технического наряда, проекта технологии бурения скважины , режимно – технологического наряда,
4) постоянно следить за соответствием проекту параметров промывочной жидкости, состоянием скважины, за бурильной колонной, инструментом.
5) хорошо изучить инструкции по эксплуатации долот, трубопроводов, электробуров, спуску колонн и строго соблюдать их.
Особое внимание следует обращать на предупреждение аварий, происшедших вследствие недосмотра при смене вахты. Принимая смену. Необходимо:
— при нахождении бурильной колонны в скважине приподнять ее не меньше чем на 15 м и убедиться по показаниям контрольно измерительной аппаратуры в ее целостности и состоянии ствола скважины в призабойной зоне.
— проверить исправность механизмов: лебедки, редуктора, ротора
— внимательно осмотреть талевый канат, тормозную ленту, элеватор, ключи и цепные передачи, состояние клиньев и челюстей ключа
— проверить состояние противовыбросового оборудования, исправность работы КИП и противозатаскивателя
— проверить качество и количество промывочной жидкости
— устранить неисправности оборудования
— сообщить немедленно о неисправностях или нарушениях, препятствующих нормальной работе бригады, буровому мастеру или работнику службы оперативного уведомления.
При возникновении аварий бурильщик обязан немедленно уведомить бурового мастера об аварии и принять первоочередные меры по ее ликвидации, чтоб не допустить осложнений.
6. Последствия аварий.
— разрушение оборудования (пожар, взрыв).
— нарушение технологических процессов на КНС и ДНС.
— выключение объектов из работы (скважина – ГЗУ – ДНС).
— загрязнение окружающей среды от переливов нефти на ДНС, от прорывов нефтегазопроводов.
— экономический ущерб – потеря продукции и затраты на восстановление.
— психологические и медико-биологические последствия аварий (отравления, человеческий фактор).
Источник
Аварии при добыче, сборе и подготовке скважинной продукции. Причины аварий, их предупреждение и ликвидация
Аварии в нефтяные и газовых скважинах рассматриваются как прекращение технологических процессов (добычи нефти и газа, бурения), вызванное прихватом или поломками бурового окважинного инструмента, колонны бурильных, обсадных, насосно-компрессорных труб; падением на забои насосных штанг, кабеля-каната, скважинных двигателей, приборов, замков, переводников и др. Анализ показывает, что подавляющее большинство аварий при эксплуатации и проводке скважин является следствием технологических нарушений и технических упущений.
Построение новой единой, более обоснованной классификации аварий позволит комплексно и целенаправленно решить вопросы создания стандартных технических средств для ловильных работ в добывающих скважинах. Наиболее характерные виды аварий:
1. Прихваты колонны насосно-компрессорных труб при добыче нефти, при промывке или заливке скважин.
2. Прихваты колонны бурильных труб при капитальном ремонте скважин, в том числе при зарезке и бурении второго ствола.
3. Поломка (падение) подъемных и промывочных (заливочных) насосно-компрессорных труб при добыче или промывочно-заливочных работах.
4. Поломка бурильных труб при капитальном ремонтескважин.
5. Прихват пакеров. .
6. Аварии, при которых в скважинах остаются центробежные насосы или их элементы, насосные штанги или скважинные насосы, геофизические приборы или устройства для исследования скважин, проволока, канат, кабель, в том числе кабель центробежного электронасоса, а также пакеры.
Причины аварий при фонтанном способе эксплуатации:
1. При фонтанном, газлифтном (эрлифтном) способах добычи нефти аварии часто возникают вследствие прихвата НКТ или пакеров. Наиболее частые прихваты происходят в песочных скважинах при нарушении технологического режима эксплуатации и периодических нефтегазопроявлениях.
В фонтанных и газлифтных скважинах с сильным пескопроявлением для предупреждения прихватов и аварий используют двухрядную колонну труб, что позволяет осуществлять периодическую подкачку жидкости через башмак первого ряда и тем самым не допускать образований песчаной пробки. Для исключения возможных прихватов второго ряда НКТ необходимо периодически их расхаживать
2. Для предупреждения отложения солей внутри НКТ и на забое используют промывку растворителями.
3. Открытое фонтанирование. Для устранения используют отсекатели (бывают ручные и автоматические), бурение наклонного ствола в сторону фонтанирующей скважины и подрыв фонтанирующей скважины.
4. Отложение парафина. Для устранения и предупреждения: применение скребков, переодическое извлечение запарафиненной НКТ и очистка на поверхности, применение автоматических скребков, прогрев труб путем закачки пара или горячей нефти в затруб, трубы с покрытием из стекла, эмали и эпоксидных смол, применение растворителей парафинов, применение химических добавок, предотвращающих налипание парафина.
5. Коррозия оборудования. При наличии сероводорода, углекислого газа, коррозионная активность среды резко повышается и подземное оборудование, а также трубы быстро подвергаются коррозионному разрушению. Сильное разъедание подъемных труб коррозионной средой вызывает их обрыв и падение в скважину. Во избежание аварий и осложнений, вызванных коррозионным разъеданием труб, необходимо в скважины периодически закачивать ингибиторы коррозии или применять трубы из коррозионностойких материалов.
Причины аварий при механизированном способе добычи нефти.
Наибольшее число аварий происходит при механизированном способе добычи нефти.Это обусловлено также и значительным числом скважин, эксплуатирующихся механизированным способом.
1. В процессе эксплуатации скважин насосным способом (ШГН) подъемные трубы систематически подвергаются воздействиям коррозии и трению о штанги, вследствие чего толщина стенки труб со временем уменьшается. Нередки случаи, когда обрыв и падение колонны изношенных труб происходят в процессе работы насосной установки. Встречаются случаи, когда узел соединения колонны подъемных труб с планшайбой сильно изнашивается от истирания в Штанги. При подъеме и спуске штанг из-за несоосности талевой системы и скважины износ в месте соединения планшайбы трубами усиливается, что может служить причиной падения в скважину колонны труб при подъеме планшайбы.
Наиболее сложные аварии происходят с погружными центробежными электронасосами (ЭЦН). Падение в скважину оборудования ЭЦН и его узлов нередко происходит в процессе эксплуатации скважин. Анализ аварий с ЭЦН позволяет группироватьих следующим образом:
— обрыв насосно-компрессорных труб,
— поломка соединений компенсатора,
— поломка соединений насоса,
— поломка соединений протектора.
2. Одна из основных причин обрыва насосно-компрессорных трубпри эксплуатации скважин с ЭЦН-вибрация колонны. При этом возможны радиальные перемещения нижней части колонны труб.
Коррозионноактивная среда, особенно при наличии в продукции скважины сероводорода, способствует разрушению труб.
В результате обрыва колонны насосно-компрессорных труб в скважину падают комплект ЭЦН, часть колонны труб и часть кабеля. Эта авария является наиболее сложной. Узлы ЭЦН соединяются между собою фланцами при помощи шпилек. Обрыв этих соединений происходит в основном по следующим причинам:
— при сборке и спуске ЭЦН в скважину шпильки фланцевых соединений затягиваются недостаточно равномерно. При вибрации установки во времяееработы происходит раскрепление некоторых из них, вследствие чего вся нагрузка приходится на оставшиеся. Со временем более напряженные шпильки обрываются и узел ЭЦН попадает в скважину;
— коррозионное разрушение шпилек фланцевых соединений приводит к ослаблению последних;
— конструктивное несовершенство соединения.
Ликвидация аварий с ЭЦН существенно отличается от других видов ловильных работ. По сравнению с другими видами аварий средняя продолжительность одного ремонта, а также средняя затрата на один ремонт высоки. Анализ данных об авариях с ЭЦН показывает, что более 90 % всех аварий с ЭЦН составляют обрывы насосно-компрессорных труб и кабеля.
3. При ловильных работах с кабелем в различных нефтяных районах используют десятки приспособлений и инструментов. Для ловли аварийной головки ЭЦН, вала фланца и других применяют колокола, фрезеры, паук, мятые трубы и инструменты различных конструкций, изготовленных в местных условиях.
При механизированном способе добычи нефти известны различные меры в методы предупреждения аварий и осложнений.
4. Для предупреждения обрывов и падения труб необходимо изыскать пути предотвращения их коррозионномеханического износа. Для борьбы с коррозионным разрушением труб в скважины вводят ингибиторы. Другим методом борьбы с коррозионным разрушением является применение труб в коррозион-ностойком исполнении.
5. Для предотвращения истирания труб глубиннонасосными штангами рекомендуется укорачивать или удлинять подвеску на одну-две трубы при каждом ремонте скважины. Это позволит изменить место контакта (истирания) штанг в труб, следовательно, повысить срок службы труб.
6. Для предотвращения износа присоединительной части планшайбы и полета насосно-компрессорных труб необходимо при спуске и подъеме штанг на муфту планшайбы установить ниппель-воронку, центрирующую колонну штанг. Для предотвращения обрывов труб при эксплуатации скважин с ЭЦН необходимо в нижней части труб установить виброгасящее устройство.
При наличии в продукции скважины коррозионноактивных компонентов следует применять высоколегированные трубы, антикоррозионные защитные покрытия, применять материалы в коррозионностойком исполнении.
Утечки магистральных трубопроводов подразделяют на малые, средние, большие. Причины: коррозия, заводской брак, нарушение технологического режима, превышение рабочих давлений.
Источник