10.4. Технология бурения с отбором керна
С целью сохранения керна режимные параметры процесса бурения приходится ограничивать по сравнению с бурением сплошным забоем. Рекомендуемые осевые нагрузки на бурголовки в зависимости от их типа приведены в табл. 10.6. Частота оборотов по рекомендациям зарубежных фирм не должна превышать 100 об/мин, а максимальный расход бурового раствора должен находиться в пределах 10-25 л/с в зависимости от диаметра бурголовки. При бурении с отбором керна не рекомендуется производить расхаживание и наращивание инструмента.
Рис. 10.1. Основные
виды компоновок кернорвателей:
а – типа КЦР-7; б – типа КЦР-9; в
– типа Р26
Таблица 10.6. Рекомендуемые осевые нагрузки на бурголовки, кН
Диаметр |
Тип бурголовки |
Характеристика горной породы |
||
Трещиноватая |
Плотная средней твердости |
Твердая |
||
188
214 |
Шарошечная Твердосплавная Алмазная Шарошечная Твердосплавная Алмазная |
85 – 95 60 – 65 55 – 60 100 – 120 70 – 80 60 – 70 |
95 – 110 70 – 95 70 – 85 130 – 140 100 – 120 80 – 100 |
110 – 120 80 – 100 80 – 90 140 – 150 120 – 140 100 – 120 |
Первичное вскрытие продуктивного горизонта
Одна из основных проблем в бурении скважин – качественное вскрытие продуктивного горизонта.
Главное требование, возникающее при этом, минимальное отрицательное воздействие на призабойную зону пласта, т.е. сохранение коллекторских свойств пород, так как конечная цель бурения скважины – получение максимального притока пластового флюида.
В процессе бурения происходит перераспределение напряжений в горной породе, гидродинамическое взаимодействие бурового раствора и флюида, различные физико – химические процессы. Вследствие перераспределения напряжений возникают избыточные давления в породе в стенках скважины, за счет чего происходит смыкание трещин и сокращение объема пор, т.е. проницаемость коллектора снижается. Гидродинамическое воздействие на пласт вызвано превышением давления в скважине над пластовым. В результате в продуктивный горизонт проникает буровой раствор, или его фильтрат. Твердая фаза раствора вызывает загрязнение пласта. Фильтрат раствора и содержащиеся в нем растворенные вещества взаимодействуют как с флюидом, так и с частицами горной породы, особенно глинистыми, которые при этом набухают. Может происходить прямое химическое взаимодействие соединений фильтрата и флюида с образованием нерастворимых солей. Все это снижает естественную проницаемость пласта.
Для исключения этих явлений необходимо:
• поддерживать минимально допустимую плотность раствора;
• снизить фильтрацию и содержание твердой фазы раствора;
• максимально снизить колебания давления в скважине как в процессе бурения, так и при производстве спуско-подъемных операций (наращивание инструмента);
• вскрывать пласт за одно долбление;
• вводить в буровой раствор поверхностно-активные вещества (ПАВ).
В курсовом проекте приводятся конкретные мероприятия по выполнению этих рекомендаций.
Приложение 1
Условное обозначение шарошечных долот, выпускаемых ОАО «Волгабурмаш»
Обозначения долот начинается с указания его диаметра в мм. Затем дается буквенное обозначение продуктовой линии (серии по типам опор). При этом приняты следующие коды:
A – два радиальных подшипника скольжения;
V – только подшипники качения;
N – один подшипник скольжения остальные качения;
VU – только подшипники качения с уплотнением;
NU – один подшипник скольжения с уплотнением;
AU – два радиальных подшипника скольжения с уплотнением;
AUP – долото малого диаметра;
AUL – два радиальных подшипника скольжения с уплотнением (разрезная плавающая втулка и упорная шайба);
Далее через тире указывается буквенный код особенностей узлов промывки и конструкции лап долота со следующими обозначениями:
C – центральная промывочная насадка;
K – комбинированная промывка;
A – продувка воздухом;
N – удлиненные насадки;
L – наплавка козырька и набегающей грани лапы твердым сплавом;
S – армированные спинки лапы твердосплавными зубками;
D – армированные спинки лапы зубками с алмазным покрытием.
Затем указываются две цифры, соответствующие первым двум цифрам кода Международной ассоциации буровых подрядчиков (IADC), обозначающие особенности вооружения долот, а следовательно, и область применения в зависимости от твердости и абразивности разбуриваемых пород. Первая цифра (от 1 до 8) означает тип вооружения и твердость пород, для которых предназначено долото. Здесь приняты следующие коды:
1 – фрезерованное вооружение для бурения в мягких и мягких с прослоями средней твердости малоабразивных породах (М, МС по российской классификации);
2 – фрезерованное вооружение для бурения в средних и средних с прослоями твердых малоабразивных породах (С, СТ);
3 – фрезерованное вооружение для бурения в твердых малоабразивных породах (Т);
4 – твердосплавное вооружение для бурения в очень мягких абразивных породах (МЗ);
5 – твердосплавное вооружение для бурения в мягких, мягких с прослоями средних и средних по твердости абразивных породах (МЗ, МСЗ, СЗ);
6 – твердосплавное вооружение для бурения в твердых и твердых с прослоями крепких абразивных породах (ТЗ, ТКЗ);
7 – твердосплавное вооружение для бурения в крепких породах (К);
8 – твердосплавное вооружение для бурения в очень крепких по твердости породах (ОК).
Вторая цифра кода IADC (от 1 до 4) детализирует особенности вооружения и область применения долота, закодированных в первой цифре. Большая величина второй цифры соответствует большей твердости пород, но только в пределах указанной в первой цифре группы пород.
После цифрового кода вооружения долота указываются особенности элементов вооружения шарошек в виде буквенного кода со следующими обозначениями:
Х – клиновидные твердосплавные зубки;
Y – конические зубки;
Z – зубки другой формы, отличной от клиновидной и конической;
T – усиленная объемная наплавка фрезерованных зубьев твердым сплавом;
G – дополнительное армирование твердосплавными зубками обратного конуса шарошки;
D – армирование обратного конуса шарошки зубками с алмазным покрытием.
В конце шифра долота также указывается буква R, если долото выпущено по лицензии иностранной фирмы, и порядковый номер конструкции завода – изготовителя.
Примеры обозначения долот приведены в табл. П.1.
Таблица П.1. Примеры обозначения шарошечных долот ОАО «Волгабурмаш»
ТВЕРДОСПЛАВНОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
ФРЕЗЕРОВАННОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
76,0A-C74Z R306 76,0 - диаметр долота, мм; А - продуктовая линия; С - центральная промывка; 74- крепкие породы пo IADC; Z - сферический зубок (отличный от клиновидного и конического); R306 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
93,0А-С31 R307 93,0 - диаметр долота, мм; А - продуктовая линия; С - центральная промывка; 31 - твердые породы по IADC; R307 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
Продолжение табл. П.1.
ТВЕРДОСПЛАВНОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
ФРЕЗЕРОВАННОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
215,9V-NL63Y R276 215,9 - диаметр долота, мм; V- продуктовая линия; N - удлиненные насадки; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; 63 - твердые абразивные породы по IADC; Y - конический зубок; R276 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
444,5 V-K11TG R130 444,5 - диаметр долота, мм; V - продуктовая линия; К - комбинированная (боковая и центральная) промывка; 11 – мягкие породы по IADC; Т - усиленная объемная наплавка зубьев; G - дополнительное армирование твердосплавными зубками обратного конуса шарошки; R130 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
311,1 N-43X R102M 311,1 - диаметр долота, мм; N - продуктовая линия; 43 - очень мягкие абразивные породы по IADC; X - клиновидный зубок, R102M - порядковый номер конструкции завода-изготовителя;
|
215,9 N-N21 R163 215,9 - диаметр долота, мм; N - продуктовая линия; N - удлиненные насадки; 21 - средние породы по IADC; R163 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
215,9VU-LS43Z R206 215,9 - диаметр долота, мм; VU - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; S - армирование спинки лапы твердосплавными зубками; 43 - очень мягкие абразивные породы по IADC; Z - ковшеобразный зубок (отличный от клиновидного и конического); R206 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
215,9VU-LS21 R190 215,9 - диаметр долота, мм; VU - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; S - армирование спинки лапы твердосплавными зубками; 21 - средние породы по IADC; R190 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
215,9 NU-62X R05 215,9 - диаметр долота, мм; NU - продуктовая линия; 62 - твердые абразивные породы по IADC; X - клиновидный зубок; R05 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
215,9 NU-LS11TG R183 215,9 - диаметр долота, мм; NU - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; S - армирование спинки лапы твердосплавными зубками; 11 - мягкие породы по IADC; Т - усиленная объемная наплавка зубьев; G - дополнительное армирование твердосплавными зубками обратного конуса шарошки; R183 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
Продолжение табл. П.1.
ТВЕРДОСПЛАВНОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
ФРЕЗЕРОВАННОЕ ВООРУЖЕНИЕ |
165,1 AU-L51X R111 165,1 - диаметр долота, мм; AU - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; 51 - мягкие абразивные породы по IADC; X - клиновидный зубок; R111 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
200,0 AU-11T R133 200,0 - диаметр долота, мм; AU - продуктовая линия; 11 - мягкие породы по IADC; Т -усиленная объемная наплавка зубьев; R133 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
124,0 AUP-LS54X R413 124,0 - диаметр долота, мм; AUP - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; S - армирование спинки лапы твердосплавными зубками; 54 - средние абразивные породы по IADC; X - клиновидный зубок; R413 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
215,9AUL-LS13TG R415 215,9 - диаметр долота, мм; AUL - продуктовая линия; L - наплавка козырька и набегающей грани лапы; S - армирование спинки лапы твердосплавными зубками; 13 - мягкие-средние породы по IADC; Т - усиленная объемная наплавка зубьев; G - дополнительное армирование твердосплавными зубками обратного конуса шарошки; R415 - порядковый номер конструкции завода-изготовителя |
Приложение 2
Условное обозначение шарошечных долот по системе IADC
Шарошечные долота выпускаются в разных странах многими фирмами, причем каждая из них шифрует долота по своей системе. Для определения особенностей конструкции долот и рациональной области их применения Международная ассоциация буровых подрядчиков (IADC) разработала и предложила универсальный код, состоящий из трех цифр и букв латинского алфавита.
Первые две цифры соответствуют коду долот по вооружению, применяемому ОАО «Волгабурмаш», приведенному ранее в Приложении 1. Третья цифра кода (от 1 до 9) указывает тип опор и калибрующую способность долота. Для долот, используемых при бурении на нефть и газ, могут быть следующие цифры:
1 – открытая опора шарошки с роликовым подшипником без твердосплавных зубков на обратном конусе шарошки;
3 – открытая опора шарошки с роликовым подшипником с твердосплавными зубками на обратном конусе шарошки (защищенная калибрующая поверхность);
4 – герметизированная опора с роликовым подшипником без твердосплавных зубков на обратном конусе шарошки;
5 – герметизированная опора с роликовым подшипником с защищенной калибрующей поверхностью;
6 – герметизированная опора скольжения без твердосплавных зубков на обратном конусе шарошки;
7 – герметизированная опора скольжения с защищенной калибрирующей поверхностью.
Кроме цифр в коде долота могут быть указаны и буквы, детализирующие особенности конструкции. Эти буквы соответствуют кодам, используемым ОАО «Волгабурмаш».
Примеры:
211 – фрезерованное вооружение, для бурения средних и средних с прослоями твердых пород по твердости, малоабразивных, открытая опора шарошки с роликовым подшипником, без твердосплавных зубков на обратном конусе.
625 – твердосплавное вооружение, для бурения твердых с прослоями крепких абразивных пород, герметизированная опора с роликовым подшипником, с защищенной калибрующей поверхностью.
Цифровой код IADC указывается в паспортах всех долот, выпускаемых разными фирмами.
Приложение 3
Условное обозначение долот PDC, выпускаемых ОАО «Волгабурмаш»
В условном обозначении указывается номинальный диаметр долота в мм, далее буквенным шифром приведено назначение долота. Здесь могут быть следующие варианты.
FD – для бурения сплошным забоем вертикальных и наклонно направленных скважин;
D – долота для набора кривизны наклонно направленных скважин;
BD – бицентричные долота для бурения с одновременным расширением ствола, для этих долот указывается через дробь диаметр пилот – скважины и расширяемого ствола;
CD – бурголовки для отбора керна.
Затем в условном обозначении указываются три цифры. Первая указывает диаметр зубка PDC
1 – диаметр зубка более 24 мм;
2 – диаметр зубка от 14 до 24 мм;
3 – диаметр зубка от 8 до 14 мм;
4 – диаметр зубка менее 8 мм.
Вторая цифра указывает число лопастей, а третья – количество струйных насадок.
Далее в условном обозначении указывается буква, определяющая рациональную область применения долота в зависимости от твердости породы:
S – мягкие;
SM – мягкие, перемежающиеся со средними;
M – средние;
MH – средние с прослоями твердых;
H – твердые.
Затем буквой и цифрами обозначается порядковый номер конструкции завода – изготовителя, а в скобках код IADC.
Примеры:
215,9 FD – 377 M – А 03 (S 333) – долото диаметром 215,9 мм для бурения вертикальных и наклонно направленных скважин, диаметр зубков 13 мм, имеющее семь лопастей и семь насадок, для бурения пород средней твердости, номер конструкции А 03, код IADC – S 333.
120,6х142,9 BD – 364М – А14 (S 333) – бицентричное долото с диаметром пилот – скважины 120,6 мм, диаметром расширяемого ствола 142,9 мм, диаметр зубков 9 мм, с шестью лопастями, четырьмя насадками, для бурения пород средней твердости, номер конструкции А14, код IADC S 333.
212,7/80 CD – 366 SM – А02М (S 333) – бурильная головка диаметром 212,7 мм, диаметр отбираемого керна 80 мм, диаметр зубков 13 мм, шесть лопастей, шесть струйных насадок, для мягких, перемежающихся со средними по твердости породами, номер заводской конструкции А02М, код IADC S 133.
Приложение 4