1)Назначение, принцип действия и конструкция электробура.

Электробур – это забойный агрегат с электрическим двигателем трехфазного перемещенного тока, для привода во вращении долота.

Преимущество:

1. обладает каналом связи, который может быть использован для телеметрии;

2. независимость частоты вращения от нагрузки на долото момента и других параметров от количества подаваемой жидкости, её плотности и физических свойств и глубины скважины;

3. постоянство частоты вращения, большая перегрузочная способность электродвигателя;

4. возможность контроля кривизны, отклонения ствола скважины и процесса работы с поверхности земли;

5. электробурение обладает необходимыми средствами для осуществления автоматизации процесса бурения.

Недостатки:

1. необходимость одновременной подачи к забою двух видов энергии – электрической и гидравлической;

2. сложность конструкции;

3. электрический кабель снижает площадь сечения бурильной колонны, что приводит к большим гидравлическим потерям (сопротивлениям).

Электробур – это цилиндрический герметичный маслонаполненный трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором из нескольких секций.

Корпус статора – труба с соединительным резьбами и концами, в которую запрессованы пакеты магнитной стали. Последние служат для уменьшения электрических потерь с статора в местах установки подшипников вала ротора.

В пакетах ротора имеются пазы, в которых заложена обмотка. Концы её соединены с кабелем, имеющий контактный стержень, который расположен в верхнем переводнике электробура.

На пустотелом валу насажены пакеты ротора, собранные из шихтованной листовой немагнитной стали, с алюминиевой обмоткой типа “беличье колесо”. Каждый пакет – это небольшой коротко замкнутый ротор. Между пакетами устанавливается радиальный шарикоподшипник. Осевая нагрузка от веса ротора воспринимается нижним подшипником.

Герметизация двигателя осуществляется сальниковыми уплотнителями, установленными в нижней и верхней его частях, и уплотнением соединений корпусов. Давление масла двигателя должно превышать давление бурильного раствора 0,2…0,3 МПа. Для этого в верхнем корпусе устанавливается лубрикаторы, которые позволяют иметь запас масла и компенсировать его утечку при эксплуатации, и регулируют объем масла внутри электродвигатель при изменение температуры, что исключает опасность повышения давления и разрушения сальников.

2)Способы ориентирования отклонителей

Бурение наклонной скважины по заданному профилю возможно в том случае, когда, начиная с момента забуривания, отклонитель точно ориентируется в проектном азимуте.

До набора кривизны в 5° ориентирование отклонителя произ¬водят путем непрерывного прослеживания с поверхности его по¬ложения в скважине во время спуска бурильной колонны. Известно много способов ориентированного спуска (визирование на один намеченный ориентир каждой бурильной свечи, спускаемой в сква¬жину при помощи визирной трубы; непрерывное измерение тео¬долитом углов поворота свечей при спуске; по меткам на буриль¬ных трубах и т.д.).

В практике наклонного бурения наибольшее распространение получили методы прямого визуального ориентирования отклонителя путем прослеживания его действия при спуске инструмента по меткам. Для осуществления этого способа ориентирования первоначально бурильный инструмент подготавливают: наносят метки на замках бурильных труб по одной образующей. Для этого при¬меняют специальные шаблоны: шаблон с уровнем или шаблон типарБШН

Бурильную трубу выкатывают на мостки и на один из замков устанавливают шаблон типа ОБШН. Перемещая шаблон вокруг оси бурильной трубы, совмещают пузырек уровня с центральными делениями на пробирке. В этот момент вдоль скоса, размер которого соответствует размеру данной трубы, прочеркивают линию. Затем шаблон переносят на другой замок трубы, следя за тем, чтобы положение трубы было неизменным. Шаблон снова устанавливают с той же стороны от оси трубы и повторяют ту же операцию. Операции с шаблоном Григоряна производят аналогично рассмотренному выше, только линия прочерчивается по среднему острию шаблона. По этим линиям секачем или путем наварки наносят метки (+). Все другие метки на трубе должны быть ликвидированы.

На буровой установке нужно иметь столько труб с метками, сколько требуется их для спуска до глубины искривления и дополнительно семь-восемь труб для наращивания в процессе работы.

После проведения подготовительных работ приступают к сбор¬ке отклоняющей компоновки. Компоновка собирается согласно про¬грамме работ на проводку скважины, включает в себя долото, за¬бойный двигатель, отклоняющее устройство (чаще всего кривой переводник) УБТ и спускается в скважину для забуривания на¬клонного ствола. Для того чтобы знать положение отклонителя, при спуске инструмента фиксируют взаимное положение меток на трубах каждого соединения. Расстояние между метками определяют металлической рулеткой или другим наиболее распространенным способом с помощью бумажной ленты, которая представляет собой полоску плотной бумаги шириной 8... 10 см и длиной, равной или несколько большей длины окружности замка бурильных труб. Полоску бумаги перегибают пополам и на середине ее длины делают отметку (черточку) О (отклонитель). Отметка О совмещается с меткой на кривом переводнике, а против метки на ниппеле (УБТ) на бумажной ленте наносят отметку и надписывают У. Компоновку спускают в скважину и навинчивают бурильную трубу. После закрепления соединения метка У на бумажной ленте совмещается с меткой на муфте УБТ. Против метки на ниппеле бурильной трубы на бумажной ленте наносят отметку 1 и компоновку спускает в скважину на длину бурильной трубы. Навинчивают вторую трубу и закрепляют, отметку 1 на ленте совмещают с меткой на муфте первой трубы и против метки на ниппеле второй трубы на ленте наносят отметку 2, а предыдущую отметку 1 зачеркивают. Таким образом, на бумажной ленте фиксируют расстояние между метками всех спускаемых бурильных труб. После спуска всех бурильных труб навинчивают ведущую бурильную трубу (квадрат). Отметку 3 последней бурильной трубы на ленте совмещают с меткой на муфте трубы, и отметку О, указывающую направление действия отклонителя, переносят на переводник ведущей бурильной трубы. В ГТН указан азимут направления приемных мостков срм и проектный азимут отклонения забоя скважины фпр. Для установки отклонителя в требуемом направлении определяют разность К = фпр - <рм. Полученный угол X откладывают на окружности стола ротора от направления мостков по ходу или против хода часовой стрелки в зависимости от знака, и ставят метку П, которая указывает на-правление на проектную точку. От метки П по ходу часовой стрел¬ки откладывают угол закручивания бурильной колонны со и ставят на роторе метку О (рис. 8.12). Поворотом бурильной колонны с помощью ротора совмещают отметку О на переводнике ведущей бурильной трубы с отметкой О на неподвижной части стола ротора и в этом положении с помощью шаблона переносят мелом на ротор положение одного из ребер квадрата, чаще всего ребро, наиболее удобно расположенное для наблюдения. Инструмент приподнимают, убирают элеватор и с промывкой спускают до забоя. После достижения забоя отклонитель ориентируют в заданном направлении, причем метка О на переводнике ведущей бурильной трубы должна совпадать с такой же меткой на роторе.

Во время подъема бурильные свечи устанавливают за палец в той же последовательности, в какой они были в скважине. При наращивании колонны в процессе бурения на вновь опускаемых трубах набивают метки и отклонитель ориентируют так же, как указывалось выше. Угол закручивания бурильной колонны со зависит от реактивного момента забойного двигателя и длины бурильной колонны. Обычно при практических работах принимают величину угла закручивания со равной 3 и 5° на каждые 100 м длины 168 и 140 мм бурильных труб (считают, что скручивание происходит при длине бурильных труб не более 1000... 1500 м).

Забойное ориентирование отклонителя. В наклонную скважи-ну, имеющую наклон у забоя больше 3°, бурильную колонну можно спускать так же, как в обычную вертикальную скважину. В этом случае отклонитель на забое ориентируют в нужном на-правлении при помощи инклинометра с электромагнитной буссо¬лью и магнитного переводника (рис. 8.13). Скважинное ориентиро¬вание отклонителя инклинометрами с магнитной буссолью и магнитным переводником основано на использовании многоточечных инклинометров, в которых азимут измеряется с помощью электромаг¬нитных буссолей. Инструмент включает в себя ко¬лонну бурильных труб 5, заканчивающуюся в ниж¬ней части диамагнитной трубой 6 (из стали марки 1Х18Н9Т или алюминиевого сплава Д16Т). На ниж¬нюю часть диамагнитной трубы навинчивают пере¬водник 7, в котором закрепляют источник магнит¬ного поля. Магнитный переводник /связан с огра¬ничительным переводником 9 и кривым перевод¬ником 10, между которыми закреплена крестовина. Далее следует забойный двигатель.

После спуска инструмента до забоя в муфту верх¬ней трубы ввинчивают переводник 4с вращающейся втулкой 3, на которой укрепляют каротажный ро¬лик 2. Внутрь бурильных труб на кабеле 7 спускают инклинометр 8с электромагнитной буссолью. Ази¬мут ствола скважины предварительно замеряют в диамагнитной трубе над магнитным переводником. Положение отклонителя фиксируют отбитием точки в магнитном переводнике. Руководствуясь данными замеров, ротором поворачивают трубы до желаемого положения отклони¬теля, а затем повторным отбитием точки замера проверяют пра¬вильность установки отклонителя. После этого инклинометр из¬влекают из бурильной колонны, отмечают положение инструмен¬та, навинчивают ведущую бурильную трубу (квадрат), фиксируют одно из ребер и после стопорения ротора начинают бурение. Азимут плоскости действия отклонителя

(3 - 360 - Д + ф,

где А — показание инклинометра при замере в магнитном пере-воднике, °; ф — азимут ствола скважины при замере в диамагнит¬ной трубе, °.

Рассмотренный выше способ забойного ориентирования от-клонителя в настоящее время наиболее широко применяется в практике отечественного бурения. Известны и иногда применя¬ются другие способы забойного ориентирования отклонителя. К ним следует отнести ориентирование отклонителя при помо¬щи самоориентирующихся приборов (приборы Шаньгина-Ку-лигина, Амбарцумова и т.п.), спускаемых в бурильные трубы. Принцип действия этих приборов основан на использовании эффекта отвеса, возникающего при наклонном положении прибора в скважине.

Можно осуществлять забойное ориентирование отклонителя при помощи инклинометра диамагнитных труб без магнитного пере¬водника. В этом случае над отклонителем навинчивают диамагнит¬ные трубы. В отклонитель вваривают так называемые ножи — про¬долговатые пластинки, с одной стороны имеющие зубья пилооб¬разной формы. Два ножа устанавливают строго параллельно плос¬кости действия отклонителя, причем наклонная часть зубьев дол¬жна быть обращена в сторону отклонителя. Инклинометр с удли¬нителем со свинцовой печатью спускают в скважину и ставят на ножи. На ножах инклинометр выдерживают 3...5 мин, осторожно снимают с них и поднимают на поверхность. Далее производят необходимые измерения.

Телеметрические системы для ориентирования отклоняющих ком¬поновок. Эти системы (рис. 8.14) позволяют проводить следующие операции в процессе бурения скважины:

ориентирование отклоняющей компоновки по заданному ази¬муту как в вертикальной, так и в наклонной скважине;

определение угла закручивания бурильной колонны под дей-ствием реактивного вращающего момента забойного двигателя;

проведение инклинометрических измерений.

Глубинное измерительное устройство 9 размещают непосред¬ственно над отклонителем или отрезком УБТ, устанавливаемым для регулирования интенсивности изменения пространственного

положения скважины. Внутри измерительного устройства в герме¬тичном контейнере размещены датчики для измерения азимута, зенитного угла и угла установки отклонителя, а также электрон¬ные преобразователи для частотного модулирования полученных сигналов и передачи их на поверхность. Информация передается на поверхность по кабельному каналу связи, сбрасываемому через герметизирующее устройство вертлюга. Ни одна наклонно-направ¬ленная скважина не бурится без такой системы. Известно много конструкций телеметрических систем, отличающихся прежде все¬го способами передачи сигналов на поверхность.

Компоновка низа бурильной колонны для безориентированного бурения. При каждом спуске любого из рассмотренных выше от-клонителей требуется производить их ориентирование, т.е. уста-навливать плоскость действия отклонителя в заданном азимуте. Эти работы занимают много времени и требуют большой тщатель¬ности, так как неправильная установка плоскости действия от¬клонителя может свести на нет все предыдущие работы по на¬бору угла наклона.

Способ безориентированного бурения наклонных скважин за-ключается в том, что после ис-кривления ствола в нужном на-правлении на некоторый угол (не менее 5...6°) в процессе од¬ного или двух рейсов с рассмот¬ренными выше отклонителями последующее бурение осущест¬вляют при помощи специальных компоновок низа бурильной ко¬лонны, не требующих ориенти¬рования. Путем подбора компо¬новок можно увеличивать или уменьшать угол наклона скважи¬ны с различной интенсивностью при незначительном изменении азимута.

Вертикальный и искривленный участки скважины бурят доло¬тами одного и того же типоразмера, если окончание бурения вер¬тикального участка ствола не было сопряжено со спуском колон¬ны или кондуктора. Если при бурении мягких пород вертикальной части скважины допускается применение долот лопастного типа, то при бурении интервалов, характеризующихся набором кривиз¬ны, независимо от проходимых пород, рекомендуется применять трехшарошечные долота. Это обусловлено тем, что трехшарошеч-ные долота при одних и тех же осевых нагрузках требуют меньших вращающих моментов, работают более плавно, и угол закручива¬ния колонны бурильных труб от реактивного момента на турбине меняется в значительно меньших пределах, чем при бурении до¬лотами лопастного типа. Продолжительность первого рейса в твер¬дых и крепких породах ограничивается стойкостью долота, а в мяг¬ких породах — необходимостью контрольного замера кривизны и азимута ствола скважины.

Обычно стремятся при первом, максимум при втором рейсе, набрать 5° с тем, чтобы в дальнейшем пользоваться забойным ори¬ентированием бурильной колонны. Если замеры показывают, что интенсивность искривления недостаточна, то при следующем рейсе забойный двигатель спускают с отклонителем, обеспечивающим более интенсивное искривление, и наоборот, если интенсивность искривления была чрезмерной, с забойным двигателем спускают отклонитель, обеспечивающий меньший набор искривления. В слу¬чае незначительного отклонения азимута искривления от проект¬ного его можно корректировать в процессе последующих долбле¬ний. Если же в силу каких-либо причин полученный азимут резко отличается от проектного, то следует поставить цементный мост и забурить ствол в нужном азимуте.

Особое внимание при наклонно-направленном бурении долж¬но быть обращено на качество бурового раствора.

При больших искривлениях индикатор массы (веса) часто не отражает фактической нагрузки на забой скважины, что объясня¬ется передачей части массы бурильной колонны на стенки сква¬жины. В этих случаях необходимо периодически приподнимать и иногда проворачивать бурильную колонну.

Для ускорения процесса бурения наклонно-направленных сква¬жин и соблюдения заданного профиля по всему стволу должны быть выполнены следующие основные требования:

первый замер кривизны и азимута ствола скважины не должен иметь погрешностей;

первый ориентированный спуск бурильной колонны в сква¬жину должен происходить с соблюдением всех соответствующих правил;

работа должна производиться только с исправными аппарата¬ми для забойного ориентирования отклонителя;

кривизну и азимут ствола скважины следует систематически проверять инклинометром не реже чем через 50...75 м проходки;

все резьбовые соединения при спуске и наращивании инстру¬мента должны крепиться машинными ключами.

Работы по креплению ствола скважин при наклонно-направ-ленном бурении, испытание скважин на герметичность, на при-ток нефти, а также каротажные работы ничем не отличаются от аналогичных работ при бурении вертикальных скважин.