- •65 Технология бурения нефтяных и газовых скважин,
- •Технология бурения нефтяных и газовых скважин
- •Институт природных ресурсов – ипр
- •Раздел 1. Общие сведения о бурении скважин
- •1.1. Назначение, цели бурения, конструкция скважин
- •1.2. Технологические циклы бурения и строительства скважин
- •1.3. Основные способы бурения скважин
- •1.4. Основные способы бурения скважин на нефть и газ
- •1.5. Перспективы использования новейших энергетических источников для целей бурения скважин
- •1.6. Способы направленного бурения скважин на нефть и газ
- •1.7. Бурение на акваториях
- •Раздел 2. Основные закономерности поведения горных пород при механическом разрушении
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Механические и абразивные свойства горных пород
- •2.3. Влияние всестороннего давления и температуры на некоторые свойства горных пород
- •2.4. Основные закономерности разрушения горных пород
- •2.5. Влияние забойной гидродинамики на процессы разрушения горных пород при бурении скважин
- •2.6. Влияние показателей свойств буровых растворов и их типов на эффективность разрушения породы на забое скважины
- •2.7. Влияние режима промывки на скорость бурения
- •2.8. Энергетика процессов разрушения горных пород
- •3. Гидроаэромеханика в бурении
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Методы определения основных реологических характеристик буровых растворов
- •3.3. Гидродинамика при спускоподъемных операциях
- •3.4. Местные гидравлические сопротивления
- •(Буровые долота)
- •8.1. Классификация буровых долот:
- •8.2. Шарошечный породоразрушающий инструмент (при):
- •9.1. Лопастные долота
- •9.2. Фрезерные долота
- •9.3. Долота исм
- •9.4. Алмазные долота
- •9.5. Породоразрушающий инструмент режуще-скалывающего действия типа pdc с алмазно-твердосплавными пластинами (атп)
- •9.5.1. Общие положения
- •9.5.2. Изготовление резцов атп
- •9.5.3. Геометрия долот pdс
- •9.5.4. Технико-технологические характеристики отечественного породоразрушающего инструмента режуще-скалывающего действия с импортными алмазно-твердосплавными пластинами
- •10.1. Шарошечные бурильные головки
- •10.2. Лопастные, фрезерные и твердосплавные бурильные головки
- •10.3. Алмазные бурильные головки и бурильные головки исм
- •10.4. Керноприемныи инструмент
- •10.5. Расширители
- •10.6. Калибрующе-центрирующий инструмент
- •11.1. Общие положения:
- •11.2. Трубы бурильные ведущие
- •11.3. Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним
- •11.4. Замки для бурильных труб с высаженными концами
- •12.1. Трубы бурильные с приваренными замками
- •12.2. Легкосплавные бурильные трубы
- •12.3. Утяжеленные бурильные трубы
- •12.3.1. Утяжеленные бурильные сбалансированные трубы убтс-2
- •12.3.2. Утяжеленные бурильные трубы (горячекатаные)
- •12.3.3. Утяжеленные бурильные трубы с замками убтсз
- •12.4. Переводники для бурильных колонн
- •12.5. Резиновые кольца для бурильных труб
- •12.6. Обратные клапаны для бурильных труб
- •12.7. Опорно-центрирующие элементы
- •13.1. Проектирование бурильной колонны
- •13.1.1.Основные определения
- •13.1.2. Нагрузки, действующие на бурильную колонну
- •Общий порядок проектирования и расчета бурильных колонн
- •13.1.4. Расчет убт
- •Соотношения диметров долот и основной ступени убт, мм
- •Рекомендуемые соотношения диаметров обсадных и бурильных колонн, мм
- •Отношение диаметров долот и наибольших поперечных размеров промежуточных опор, мм
- •Рекомендуемые моменты свинчивания убт, кГс·м
- •13.1.5. Общие положения проектирования колонны бурильных труб
- •Расчет запасов прочности по усталости колонны бурильных труб
- •Механические свойства материала бурильных труб
- •Геометрические и весовые характеристики бурильных труб
- •Определение длины секции бт
- •13.1.7.1. Определение наибольшей допустимой длины секции бт
- •13.1.7.2. Корректировка допускаемой длины секций исходя из действующих эквивалентных напряжений
- •Расчет бурильных труб на избыточное давление
- •Расчет замковых соединений
- •13.1.10. Расчет допустимой глубины спуска кбт на клиновых захватах
- •13.1.11. Проверочный расчет бк
- •14.1. Общие положения
- •14.2. Выбор способа бурения
- •14.3. Забойные двигатели
- •14.3.1. Турбобуры. Турбинное бурение
- •15.1. Турбины современных турбобуров
- •15.2. Регулирование характеристики турбобура
- •15.3. Проектирование характеристики турбобура
- •15.1. Общие положения:
- •15.2. Методологическая концепция процесса проектирования турбобуров:
- •15.3. Методика расчета энергетических характеристик турбобуров:
- •Пример расчета характеристики турбобура
- •16.1. Бурение винтовыми забойными двигателями
- •16.2. Турбовинтовые гидравлические двигатели
- •17.1. Электробуры. Электробурение
- •17.2. Роторное бурение
- •18.1. Механическое углубление: показатели и параметры режимов бурения
- •1. Вводные понятия
- •2. Влияние различных факторов на процесс бурения
- •18.2. Влияние дифференциального и угнетающего давлений на разрушение горных пород
- •19.1. Перспективы внедрения способов местного регулирование давления в зоне разрушения (дифференциального давления) в практику бурения.
- •20.1. Проектирование режимов бурения
- •20.1.1. Обоснование класса и типоразмеров породоразрушающих инструментов по интервалам бурения:
- •Статистический анализ отработки долот в аналогичных геолого-технических условий.
- •20.1.4. Расчет необходимого расхода очистного агента
- •20.2. Рациональная отработка долот
- •Список нормативно-справочных и инструктивно-методических материалов, рекомендуемых при изучении технологии бурения нефтяных и газовых скважин
10.5. Расширители
Расширители ствола скважин, как и другой технологический инструмент, по принципу действия и особенностям работы во многом отличаются от бурильного инструмента.
Так, расширитель разрушает массив горных пород, уже ослабленный бурением расширяемой скважины. В этом массиве развиты зоны предразрушения, трещины, кливаж, вскрыты поверхности. В то же время расширение скважины обычно сопряжено с отсутствием экранирующего реактивного воздействия в центральной зоне забоя скважины, с затуханием нисходящих потоков бурового раствора, уменьшением опорных поверхностей расширяющего инструмента и ухудшением его прочностной характеристики.
В России расширители с успехом применяют как для последовательного расширения уже пробуренного ствола скважины, так и для бурения с одновременным расширением скважины.
Во многих случаях более выгодно бурить ствол диаметром 190,5 - 293,5 мм (вместо 445 мм) с расширением его до требуемого диаметра.
По виду, конструктивному и технологическому выполнению расширители весьма разнообразны.
Расширители можно классифицировать по виду, форме их рабочих органов (лопастные, шарошечные и др.), способу крепления рабочих органов (жесткозакрепленные разборные и раздвижные), числу этих органов, типу их вооружения и другим отличительным особенностям. Для такой классификации можно применить схему, использованную при систематизации буровых долот.
Применяют два вида расширителей: шарошечные и лопастные (преимущественно в мягких породах). В связи с увеличением числа глубоких и сверхглубоких скважин, усложнением конструкций скважин, увеличением их начального диаметра и диаметра кондуктора ассортимент расширителей, особенно шарошечных, неуклонно увеличивается. Известны также ступенчатые, двух- и многоярусные расширители.
Для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны и в других случаях используют раздвижные расширители. Организовано серийное производство трехшарошеч-ных расширителей-калибраторов одного типа РШ, семи размеров, диаметром 243 - 490 мм для нефтяных и газовых скважин.
10.6. Калибрующе-центрирующий инструмент
Калибрующе-центрирующий инструмент, в отличие от рассмотренных выше долот, бурильных головок и расширителей, в процессе своей работы совсем не разрушает горные породы либо разрушает их в небольшом объеме на небольшую глубину (по радиусу скважины) и на относительно небольших (по длине) участках ствола скважины. Это разрушение пород обычно приводит к выравниванию стенок скважины, частичному расширению и калиброванию отдельных участков ствола.
В последнее время предлагают разделить рассматриваемый инструмент на три группы: калибраторы, центраторы и стабилизаторы.
Калибратор - это инструмент, выполняющий как центрирующие, так и калибрующие функции, т.е. предназначенный для расширения и калибрования участков ствола скважины по диаметру долота, а также для центрирования и улучшения условий работы долота и стабилизации направления оси скважины. Этот инструмент рекомендуется устанавливать непосредственно над долотом или между секциями УБТ.
Центратор - это инструмент, предназначенный для центрирования нижней части бурильной колонны. Он устанавливается на корпусе забойного двигателя либо в колонне бурильных труб. Во втором случае он называется колонным. Длина центратора должна быть порядка одного-двух диаметров долота.
Стабилизатор служит для направления ствола скважины и центрирования бурильной колонны.
Диаметр всех указанных инструментов должен быть равен диаметру применяемого долота. Но в последнее время на корпусе забойного двигателя предлагается устанавливать центратор меньшего диаметра (на 2-14 мм меньше диаметра долота).
По конструкции инструменты трех названных групп, по существу, между собой не различаются. Гораздо более значительные различия отмечаются по видам, типам и модификациям одноименного инструмента. Функции калибраторов, центраторов и стабилизаторов в основном одни и те же.
Можно выделить следующие основные виды калибрующего инструмента: трубный, планочный или ребристый плашечный, спиральный лопастной и роликовый. Раньше изготовляли также крыльчатые лопастные стабилизаторы с прямыми радиальными лопастными органами. По аналогии с ними иногда неправильно называют лопастным планочный калибрующе-центрирующий инструмент, у которого рабочие органы трудно назвать лопастями, так как они выступают над телом корпуса на небольшое расстояние и выполняются без заострения.
Калибрующе-центрирующий инструмент (преимущественно под названием калибратор) изготовляют двух видов: планочный и спиральный.
Планочные калибраторы армируют синтетическими алмазами, славутичем или твердым сплавом. В первом случае калибраторы выпускаются одной серии (ИТС), одного типа (С),
двух модификаций (С2 и СЗ), трех моделей: СТС188СЗ, СТС212СЗ и СТС292С2. Они применяются вместе с алмазными долотами.
В модификации С2 рабочие органы-планки приваривают к корпусу калибратора, а в модификации СЗ - фрезеруют на сменной муфте. Торцовые (нижний и верхний) участки рабочей поверхности каждого рабочего органа армируют синтетическими алмазами.
В модификации С2 рабочие органы-планки приваривают к корпусу калибратора, а в модификации СЗ - их фрезеруют на сменной муфте. Торцовые (нижний и верхний) участки рабочей поверхности каждого рабочего органа армируют синтетическими алмазами марки СВС-П, а средний участок - мелкими твердосплавными вставками с плоской рабочей головкой.
Планочные калибраторы, оснащенные славутичем, выполняются двух моделей: ИСМ188К и ИСМ212К. Они применяются при бурении с долотами ИСМ.
Расширители-калибраторы РЗЛ выпускаются двух моделей: РЗЛ-269 (наружный диаметр 169 мм) и РЗЛ-394 (диаметр 394 мм).
Спиральные (лопастные) калибраторы изготовляют двух типов (СТ и СТК), трех модификаций (5КС, 10КС и ИКС). Они применяются в основном с шарошечными долотами.
Калибраторы 5КС выпускают трех моделей: 5КС212.7СТ; 5КС214СТ и 5КС215.9СТ.
Калибраторы 10КС имеют примерно такую же конструкцию, как и калибраторы 5КС, но их три спиральных рабочих органа армируют не твердосплавными вставками, а вставками со славутичем. Калибраторы 10КС выпускаются двух моделей: 1ЛКС190.5СТК и 10КС215.9СТК, т.е. типа СТК диаметрами 190,5 и 215,9 мм. Все они характеризуются тем, что их рабочие органы составляют единое целое с корпусом калибратора.
Калибраторы модификации ИКС отличаются от калибраторов 10КС тем, что изготовляются со сменной муфтой. Выпускают одну модель этих калибраторов - 11КС295.3СТК.
ЛЕКЦИЯ 11
БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА