Четыре ключевых признака и практические меры обнаружения перегрева сверла (прогорания сверла).
Перегрев долота ("bit сгорело) — распространенная и потенциально серьезная неисправность при бурении. Обычно она вызвана чрезмерным трением между долотом и забоем скважины или нарушением циркуляции бурового раствора, что приводит к быстрому повышению температуры в скважине. Последствия включают повреждение долота, потерю проходимости и вторичные проблемы, такие как обрушение скважины. Своевременное распознавание поверхностных индикаторов позволяет выиграть время для принятия корректирующих мер и снизить потери. Ниже описаны практические методы идентификации и меры предосторожности в полевых условиях по четырем основным параметрам: параметры бурения, возвраты на устье скважины, звуки бурения и осмотр долота после спуска.
Необходимо тщательно отслеживать аномальные изменения параметров бурения. Стабильность параметров бурения напрямую отражает состояние скважины. До и на ранних стадиях перегрева долота ключевые параметры, такие как нагрузка на долото, частота вращения и давление насоса, обычно демонстрируют явные аномалии. Мониторинг параметров в режиме реального времени в сочетании с опытом оператора имеет решающее значение.
Совместные аномалии нагрузки на долото и скорости вращения: При нормальном бурении нагрузка на долото (ВОБ) и скорость вращения (обороты в минуту) устанавливаются в соответствии с типом пласта и остаются относительно стабильными для обеспечения эффективного бурения. При чрезмерном трении или частичном слипании между долотом и дном скважины появляется характерная связанная аномалия: нагрузка на долото внезапно возрастает, а скорость вращения резко падает. Нагрузка на долото может увеличиться на 30% и более по сравнению с нормой, а скорость вращения может резко упасть или произойти остановка вращения. Это указывает на внезапное увеличение сопротивления движению долота; если это не исправить, это может быстро привести к перегреву. Следует отметить, что это мгновенный дисбаланс параметров, а не постепенное изменение, ожидаемое при переходе литологии.
Внезапные изменения и нестабильность давления насоса: Надлежащая циркуляция бурового раствора (бульдозера, пресной воды и т. д.) имеет решающее значение для контроля температуры в скважине и транспортировки бурового шлама. Перегрев долота приводит к накоплению шлама и расширению его матрицы, что может блокировать пути потока жидкости и нарушать циркуляцию, вызывая аномальное поведение давления насоса. В нормальных условиях давление насоса остается в заданном диапазоне с минимальными колебаниями; внезапное повышение давления насоса, сопровождающееся частыми колебаниями, или ситуация, когда давление резко возрастает и не падает (остановка насоса), убедительно свидетельствует об ограничении циркуляции и повышении температуры в скважине. В таких случаях следует немедленно остановить бурение и проверить систему циркуляции — не следует пытаться решить проблему путем повышения давления.
Внимательно следите за обратным потоком из устья скважины. Обратный поток из устья скважины предоставляет прямую, наглядную информацию о состоянии скважины. Высокие температуры и изменения состава бурового шлама, вызванные перегревом долота, отразятся на температуре, цвете и содержании песка в обратном потоке. Сочетайте сенсорные проверки с простыми измерениями для выявления проблем.
Аномальное повышение температуры обратного потока: Во время нормального бурения обратный поток немного теплее окружающей среды из-за трения, но не настолько горячий, чтобы вызывать дискомфорт при прикосновении. При перегреве долота локальные температуры в скважине могут достигать сотен градусов Цельсия, вызывая резкое повышение температуры обратного потока. Прикосновение к обратному потоку или отбор небольшого образца может вызвать явное ощущение жжения; термометр может показать повышение на 15°C или более по сравнению с нормальными рабочими температурами обратного потока с устойчивой тенденцией к повышению. Такая картина указывает на аномально высокую температуру в скважине и очень высокий риск ожога долота. Всегда сравнивайте температуру с базовой температурой окружающей среды, чтобы избежать ложных срабатываний, и избегайте прямого контакта с очень горячим обратным потоком — используйте соответствующее защитное оборудование.
Изменения цвета возвращаемого образца и содержания песка/шлама: Нормальный цвет возвращаемого образца соответствует буримому литологическому типу (например, бледно-желтый для песчаника, серо-коричневый для сланца) и содержит минимальное количество песка с незначительным или полным отсутствием видимого оседания. Перегрев долота приводит к попаданию матричного материала долота (часто цементированного карбида, поликристаллического алмаза или подобных материалов), который подвергся термической обработке и смешался с мелкой породой, что приводит к более темному цвету возвращаемого образца — черному, темно-серому или темно-коричневому, — который становится темнее по мере усиления воздействия. Заметно увеличивается содержание песка и мелких фрагментов; кратковременное отстаивание образца выявит значительные отложения мелких черных частиц (матричного порошка долота), смешанных с песчаником и щебнем с шероховатой текстурой. Одновременное изменение цвета и увеличение количества осадочных частиц является характерным поверхностным индикатором перегрева долота.
Прислушивайтесь к изменениям в звуках бурения. Шум, создаваемый взаимодействием долота с пластом, содержит полезную диагностическую информацию. Опытные операторы могут обнаруживать аномалии по звуку: нормальное бурение сопровождается устойчивым, равномерным шумом резания — часто описываемым как гудение или ритмичный стук — без посторонних звуков. По мере развития перегрева взаимодействие смещается от резания с помощью фрикционной смазки к сухому или полусухому шлифованию; акустическая сигнатура заметно деформируется. На ранней стадии перегрева могут возникать резкие, шипящие или визжащие звуки трения, сопровождающиеся усилением вибрации бурильной колонны. Более сильный перегрев, когда матрица долота прилипает к пласту или деформируется в результате контакта с ним, вызывает глухие ударные звуки — глухие удары или сильные стуки — и усиление вибрации, которая может передаваться на буровую площадку. При обнаружении таких изменений следует остановить бурение и провести осмотр, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение долота.
После извлечения долота проведите стандартизированные проверки. Если поверхностные признаки указывают на перегрев долота или если в процессе бурения сохраняются неустраненные аномалии, извлеките долото для непосредственного осмотра. Изучение внешнего вида долота и характера износа является окончательным методом подтверждения перегрева и определения дальнейших мер по устранению неисправности.
Визуальные признаки термического повреждения: нормально функционирующее долото имеет равномерный цвет и неповрежденную матрицу без изменения цвета или деформации. Сгоревшее долото демонстрирует явные признаки термического повреждения: изменение цвета поверхности (обычно сине-черный или темно-красный из-за высокотемпературного окисления), локальное искривление или деформация, расслоение или растрескивание в месте соединения матрицы и корпуса долота, а в тяжелых случаях — нерегулярные сплавленные и затвердевшие выступы от локального плавления. У алмазных долот следует искать потерю алмазных зерен и обугленный, почерневший материал матрицы. Наличие этих признаков является прямым подтверждением перегрева долота.
Аномальные модели износа: При нормальном бурении износ равномерный и соответствует глубине проникновения и твердости пласта (легкий износ в мягких породах, равномерный износ в более твердых пластах). Перегрев долота приводит к отчетливому аномальному износу: ускоренному износу, при котором долото демонстрирует сильную деградацию после относительно небольшого проникновения — что указывает на скорость износа, значительно превышающую норму, — и сильно неравномерному износу, сконцентрированному на одной стороне или в локализованных ямках или выбоинах (износ, смещенный в сторону ямок, или точечный износ). Это несоответствие между длиной проникновения и степенью износа, а также наличие локализованных повреждений, убедительно подтверждают диагноз перегрева долота, особенно когда видимое изменение цвета от нагрева минимально.
Комплексная диагностика и реагирование. Поверхностные признаки перегрева долота взаимосвязаны и прогрессируют. Для ранней диагностики необходимо сочетать многомерные наблюдения — например, аномалии параметров с повышением температуры обратной воды и искаженными звуками бурения; подтверждение можно получить путем спуска и осмотра долота. Своевременные действия, такие как остановка буровой установки, очистка циркуляционных каналов и замена долота, могут значительно снизить повреждения оборудования и задержки проекта, а также помочь поддерживать безопасность и эффективность бурения. Регулярная оперативная дисциплина — правильная настройка параметров бурения, обеспечение надежной циркуляции жидкости и соблюдение процедур контроля — снижает риск перегрева долота с самого начала.
