Шесть причин, по которым работа с ДТХ может пойти не так: анализ аварий с самого дна скважины.
Бурение с использованием пневматического бурового инструмента ДТХ в десять раз быстрее, чем традиционные методы в твердых породах. Именно эта скорость и является его главной привлекательностью. Но та же высокочастотная ударная нагрузка, которая делает его быстрым, также делает его непрощающим ошибок. Авария при бурении с использованием пневматического инструмента ДТХ не развивается постепенно — она происходит со скоростью пятьдесят ударов в секунду, и к тому времени, как вы это заметите, ущерб уже будет нанесен.
Вот шесть причин, по которым работа спутникового телевидения может пойти не так, что вызывает каждую из них и что нужно делать до и после.
1. Молоткообразный перелом — усталостный перелом в плечевом суставе.
Головка молотка почти всегда ломается в одном и том же месте: в месте перехода диаметра непосредственно над шлицевым участком. Это геометрическая концентрация напряжений — там, где изменяется поперечное сечение, накапливаются напряжения. Именно здесь сверло передает крутящий момент через шлицы, добавляя касательное напряжение к осевой ударной нагрузке.
Две вещи приводят к тому, что головка молотка выходит за пределы своей усталостной прочности. Первая — это некачественное изготовление: низкосортная сталь, остаточные напряжения от механической обработки, недостаточная усталостная прочность. Вторая — это условия эксплуатации: чрезмерное давление подачи, которое изгибает струну и усиливает вибрацию, или сверление в местах перехода от мягких к твердым поверхностям, где крутящий момент постоянно колеблется.
Профилактика начинается с покупки продукции у производителя, который может подтвердить её качество. Затем следует соблюдение правил бурения: снижайте параметры при входе в трещиноватый или неоднородный грунт, начинайте с лёгкой подачи, если форма пласта неизвестна, и постепенно снижайте подачу в мягких слоях, где буровые вставки могут слишком глубоко врезаться в грунт и вызывать резкое увеличение крутящего момента.
Две практические меры предосторожности: используйте молоток с фиксирующей втулкой, чтобы сломанная головка не упала на дно, и, если головка все же сломалась, немедленно извлеките ее, прежде чем она окончательно застрянет.
2. При поломке вставки первым выходит внешний край.
При обычном бурении износ вставок происходит постепенно. Большинство поломок вставок происходит внезапно, и наиболее уязвимыми являются вставки на самом внешнем крае рабочей поверхности бурового долота. Они подвергаются наибольшей ударной нагрузке, наиболее абразивному контакту со стенкой скважины и наибольшему изгибающему напряжению.
Причины делятся на три категории: геологическое образование (твердый, трещиноватый или смешанный грунт), параметры бурения (слишком большая подача, слишком высокая скорость вращения) и режим работы (нестабильная подача, отскок, холостой выстрел).
Профилактика – это стандартная дисциплина: легкая подача при запуске, снижение параметров на сложных грунтах, плавное и равномерное давление подачи и – что наиболее важно – выбор долота, марка и конструкция забоя которого соответствуют геологическому строению. Долото, ломающееся в не предназначенном для него геологическом строении, – это не проблема качества, а проблема выбора.
3. Засоры труб — скопление мусора, которое может выходить из ваших собственных труб.
Эта ситуация постыдна, потому что я сам в ней виноват.
На внутренней стенке новых бурильных труб скапливаются ржавчина, окалина и производственные отходы. Когда начинает поступать сжатый воздух, эти отходы отслаиваются и движутся вниз по колонне — прямо к верхней части молотка. Они забивают воздушные каналы и обратный клапан, ограничивая или блокируя поток воздуха.
Решение простое и повсеместно игнорируемое: очистите каждую трубу перед тем, как опустить её в скважину. Продуйте её сжатым воздухом. Для новых труб очистите внутреннюю поверхность проволочной щёткой или используйте чистящий тампон. И очистите также воздушные линии — особенно клапаны и отводы, где скапливается мусор.
4. Обратный поток — разница давлений, которая засасывает шлам.
Это наиболее коварный вид неисправности датчика ДГТ, поскольку он возникает даже тогда, когда молоток не работает.
Когда в отверстии скапливаются густые, похожие на суспензию обломки породы, и молоток останавливается, возникает перепад давления. Если обратный клапан не обеспечивает герметичность или если внутренние зазоры изношены, этот перепад давления засасывает обломки обратно — через внутренние зазоры молотка в зазоры поршня и шлицов. Обломки забиваются. Поршень заклинивает. Шлицы заклинивают. Выпускные отверстия блокируются.
Обычно первопричиной является износ или повреждение обратного клапана, либо износ зазоров между поршнем и цилиндром, из-за чего герметизация нарушена. Профилактика заключается в осмотре: проверяйте обратный клапан перед каждой поездкой, проверяйте зазоры поршня и цилиндра в соответствии с графиком и заменяйте изношенные детали до того, как они начнут вызывать обратный поток.
Более совершенное решение для глубоких отверстий: установить поплавковый клапан на высоте 150-200 метров над уровнем грунтовых вод. Поплавковый клапан закрывается при падении давления воздуха, предотвращая обратный поток, который загоняет шлам в молоток.
Немедленная реакция при затруднении потока воздуха: энергично перемещайте веревку вверх и вниз, чтобы устранить засор. Если это не помогает, вытяните веревку и осмотрите молоток — не следует продолжать нагнетать воздух в заблокированный молоток.
5. Обмотка грязезащитного кольца — Медленный глушитель
В условиях повышенной влажности буровой шлам не отдувается полностью. Он прилипает — к бурильной колонне, к стенке скважины, к корпусу молотка. Образуется кольцо из плотно спрессованного шлама. Зазор в затрубном пространстве уменьшается. Шлам, который раньше свободно проходил мимо, теперь скапливается у кольца. Кольцо разрастается, образуя грязевой слой, который в конечном итоге полностью герметизирует затрубное пространство. Бурильная колонна застревает.
Механизм работает постепенно: каждый цикл циркуляции оставляет на кольце немного больше материала, и кольцо снижает эффективность следующего цикла. К тому моменту, когда кто-либо замечает ухудшение циркуляции, уплотнение уже начинает формироваться.
Профилактика заключается в поддержании чистоты кольцевого зазора: достаточный объем воздуха, регулярная интенсивная промывка и контроль обратного потока. Если обратный поток замедляется, следует провести интенсивную промывку, прежде чем он полностью прекратится.
6. Застрявшие и погребенные — Формация дает отпор
Последний вариант отказа обходится дороже всего: нить застревает, и чем дольше она находится в таком состоянии, тем сильнее застревание.
К факторам, влияющим на формирование породы, относятся трещиноватые или разломные породы, обрушающиеся в скважину, и водоносные слои, вызывающие набухание и разрушение сланцев. К техническим факторам относятся высокочастотная вибрация, разрыхляющая стенки скважины, высокоскоростной поток воздуха, размывающий неустойчивые породы, и отсутствие какой-либо жидкости, поддерживающей стенки, при пневматическом бурении.
Когда стены начинают разрушаться, последовательность событий предсказуема: блоки падают, молоток заклинивает, а если отверстие обрушивается, молоток оказывается погребен под обломками.
Этапы реагирования ступенчаты. Начните с наблюдения — следите за обратным потоком, за крутящим моментом, за изменениями глубины проникновения. Поддерживайте движение буровой колонны — совершайте частые короткие подъемы, регулярно перемещайте ее вверх и вниз, чтобы предотвратить оседание. При первых признаках неполадок остановитесь и устраните проблему. Используйте инъектирование пены для удаления тяжелых шламов. Совершайте короткие подъемы, чтобы проверить состояние стенок скважины. Если скважина не остается открытой, смените тактику — бурение с использованием пены, или использование жидкости для укрепления стенок, или обсадная труба. В крайнем случае, фрезерование для освобождения застрявшей колонны.
Узор
Бурение с использованием погружного бурового инструмента (ДТХ) — быстрая операция, но она требует внимательности и наказывает за небрежность. Шесть типов аварий объединяет одно: почти все они предотвратимы при условии проведения осмотра, очистки и соблюдения дисциплины при бурении. Выход из строя бурового молотка из-за мусора в загрязненной трубе, изношенного обратного клапана или чрезмерного давления подачи — это не просто невезение. Это предсказуемый результат пропуска этапов бурения.
