1. Компоновка бурильной колонны при бурении вертикального участка.

. К элементам компоновок нижней части бурильной колонны для предупреждения искривле­ния скважин относятся: калибраторы, центраторы, стабилизато­ры, расширители, короткие УБТ (маховики).

Б практике буровых работ как в нашей стране, так и за рубежом для предотвращения искривления скважин используют КНБК, основанные на следующих принципах: отвеса (рис. 2, а, б); цен­трирования нижней части колонны бурильных труб (рис. 2, в, г); гироскопического эффекта вращающейся массы.

Типичная компоновка низа бурильной колонны, в которой использован принцип отвеса, основывается на создании наи­большей массы у долота. При этом осевая нагрузка должна быть такой, при которой нижняя часть компоновки не изгибается. Однако такие нагрузки, как правило, не обеспечивают эффек­тивного разрушения пород. Обычно применяют осевые нагруз­ки, под воздействием которых нижняя часть колонны буриль­ных труб принимает форму пространственной спирали. Осевая нагрузка, при которой прямолинейная труба начнет изгибать­ся, называется критической нагрузкой первого порядка. Существуют нагрузки второго и более высоких порядков. в этом случае следу­ет применять КНБК, основанные на центрировании нижней части бурильных труб. Существуют два типа таких компоновок: маятниковые (рис. 2, а — д.) и жесткие (рис. 2, е—к). Из маятни­ковых компоновках эффект достигается установкой центрато­ров на некотором расстоянии от долота. Различный эффект дей­ствия компоновки обусловлен установкой центратора на разных расстояниях от долота. Жесткие компоновки используют при бурении скважин с большими осевыми нагрузками. Предупреж­дение изгиба труб достигают установкой центраторов, стабили­заторов и наддолотного стабилизирующего устройства. Такие ком­поновки применяют в основном при бурении скважин ротор­ным способом. При бурении забойными двигателями также ис­пользуют жесткие компоновки, устанавливая центраторы над долотом и двигателем.

Гироскопический эффект используют только при бурении с помощью турбобуров. В качестве гироскопа используют отрезок УБТ максимально возможного диаметра. Иногда между долотом и отрезком УБТ помещают калибратор-центратор, До начала бурения скважины буровая бригада должна быть ознакомлена с конструкцией КНБК, ее назначением и правилами эксплуатации. Выб­ранная компоновка нижней части бурильной колонны должна обес­печивать возможность бурения на оптимальных режимах с мини­мальной интенсивностью искривления.

Выбор технических средств для предупреждения искривления скважин нужно производить для конкретных геологических усло­вий по интервалам бурения скважины. При этом необходимо учи­тывать следующее;

Агрегаты реактивно-турбинного бурения (РТБ диаметром 920 мм и более) и роторно -турбинные буры (РТБ диаметром 760, 640, 590, 490 и 445 мм), сочетающие в себе сниженный центр тяжести, реактивное движение или роторное вращение системы, наиболее эффективны для вертикальной проводки верхних интервалов глу­боких и сверхглубоких скважин больших диаметров (445 мм и бо­лее) в сложных геологических условиях, способствующих естествен­ному искривлению скважин;

компоновку ступенчатого бурения, позволяющую одновремен­но проводить пилот-скважин у долотами диаметром 295 мм и рас­ширителями до диаметра 394 мм, необходимо применять для вер­тикальной проводки верхних интервалов глубоких скважин диа­метром 394 мм в геологических разрезах, сложенных устойчивыми крутопадающими перемежающимися породами, способствующи­ми естественному искривлению скважин;

бурение пилот-скважин и последующее расширение до номи­нального диаметра целесообразно породах, не способствующих естественному искривлению скважин;

компоновки роторного бурения с повышенной жесткостью и сниженным к долоту центром тяжести за счет использования УБТ, максимально возможного диаметра с центрирующими элемента­ми или без них необходимо применять в мягких породах с пропластками твердых слоев, где отсутствует контакт калибрующих и центрирующих элементов со стенками скважины;

жесткие компоновки нижней части бурильной колонны с ка­либраторами, центраторами и стабилизаторами при различных способах бурения эффективны в устойчивых породах, в которых обеспечивается контакт опорных элементов компоновки со стен­ками скважины;

на устойчивость компоновки нижней части бурильной колонны большее влияние оказывает частота вращения, чем осевая нагрузка;

в порядке уменьшения интенсивности искривления скважин существующие долота распределяются следующим образом: лопа­стные одношарошечные. алмазные, трехшарошечные, многошарошечные В геолого-техническом наряде на проводку скважины приво­дятся типы применяемых компоновок нижней части. бурильной колонны с указанием их элементов и размеров по интервалам бу­рения, а также режимы бурения в этих интервалах.

Компоновку нижней части бурильной колонны применяют не­посредственно из-под кондуктора, башмака промежуточной ко­лонны или с начала бурения долотами, диаметр которых соответ­ствует диаметру компоновки. Необходимо иметь в виду, что при спуске компоновки в участок ствола скважины, пробуренной без ее применения, указанный интервал должен быть тщательно про­работан. Спуск компоновки в такую скважину без проработки ка­тегорически запрещается во избежание ее заклинивания.

При каждом подъеме бурильного инструмента бурильщик дол­жен осмотреть и замерить калибрующие и опорные элементы и результаты записать в буровой журнал. Износ калибраторов и цен­траторов допускается не более 2...3 мм по диаметру. Допустимый износ квадратных УБТ 1,5...2 мм.

Компоновки с замененными элементами в необсаженной ча­сти ствола нужно спускать осторожно, не допуская посадок ин­струмента

Рис. 2. Компоновка низа бурильной колонны для борьбы с искривлением

скважин:

а, б — компоновки низа с использованием принципа отвеса; в, г, д. — с исполь­зованием маятникового эффекта, е— к — жесткие компоновки

При возникновении даже небольших посадок инструмента сле­дует приподнять его и зауженный интервал ствола проработать с жесткой компоновкой.

В процессе бурения необходимо замерять направление ствола сква­жины через определенные интервалы глубины {но не более 50 м).

Для измерения искривления скважины применяют инклино­метры. После окончания бурения скважины или через определен­ные интервалы проходки каротажная партия измеряет углы аи qi при помощи специальных приборов, называемых инклинометрами. Инклинометр замеряет углы наклона до 45... 50°. Результаты изме­рений инклинометром представляются в виде таблиц углов накло­на а и азимута в через 25 или 50 м глубины. Результаты измерений изображаются в виде графиков проекций ствола скважины на горизонтальную плоскость в различных масштабах (рис. 8.3). Эти гра­фики называются инклинограммами. На них указываются направле­ние магнитного меридиана, горизонтальный масштаб и общее от­клонение. Кроме того, у каждой точки наносятся глубина и углы наклона.

В процессе бурения скважины искривление может иногда дос­тигать такой величины, что дальнейшее углубление скважины ста­новится или технически невозможным, или практически нецеле­сообразным. В этом случае возможны два варианта:

полная ликвидация скважины;

исправление искривленного ствола в той же скважине перебуриванием.

Исправление ствола скважины можно производить как турбин­ным, так и роторным способом. Чтобы исправить ствол скважи­ны, прежде всего тщательно измеряют кривизну всей скважины выше места наибольшего перегиба и выбирают ближайший верти­кальный участок ствола скважины против мягких пород. Ниже вер­тикального участка ставят цементный мост. После того как цемент достаточно затвердеет, спускают бурильную колонну и забурива­ют новый ствол скважины.

Для забуривания рекомендуется подбирать такой интервал, кре­пость пород которого ниже крепости цементного камня. Бурение начинают «с навеса», т.е. дают чрезвычайно медленную подачу, которая равно распределяется в течение нескольких часов и со­ставляет не более 10... 12 см/ч.

В период забуривания необходимо постоянно следить за шла­мом. Как только уступ вырабатывается, т.е. в шламе больше не содержится цемент, долоту следует дать несколько увеличенную подачу {около 20 см/ч), продолжая следить за шламом. Если в шламе цемент не появляется, то осевую нагрузку постепенно увеличива­ют до нормальной. При забуривании ствола гидравлическими за­бойными двигателями используют обычное трехшарошечное до­лото.

Ствол скважины можно исправить и роторным способом. Поря­док забуривания и режим бурения при этом аналогичны описан­ным выше.