Бурению горизонтальных скважин 5

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Скорость проходки поддерживайте на уровне 4 фут/час. Чем тверже порода,

тем эта операция будет дольше.

9. Проверяйте образцы шлама. Если процентное отношение осколков породы возрастает плавно, то можно увеличить нагрузку на долото. Величина проходки с использованием забойного двигателя будет зависеть от размеров ствола,

твердости породы и состояния долота. Если анализ шлама показывает, что содержание пробуренной породы составляет примерно 50%, то зарезка выполняется успешно. При слепой зарезке, которая выполняется для обхода оставленного инструмента в вертикальном стволе, необходимо убедиться, что наклон ствола возрос до 3° (а в мягких породах и до 6°) прежде чем начать подъем колонны. Это обеспечит достаточный отход от вершины участка с оставленным инструментом.

10. Следующая конфигурация КНБК будет зависеть от конкретной ситуации.

При слепой зарезке в вертикальном стволе это может быть 60 футовая маятниковая КНБК, конструкция которой обеспечивает потерю угла по вертикали.

Ниже приводятся некоторые полезные рекомендации:

*Компонуйте последующую КНБК настолько гибкой, насколько это возможно.

*Если КНБК окажется жесткой, то будьте аккуратны. Постарайтесь установить уменьшенный наддолотный стабилизатор, если это окажется практически возможным.

*Если порода - мягкая, будьте осторожны. При спуске вращение сделайте минимальным.

*Если порода - средней твердости, то расширьте при работе с двигателем ствол так, чтобы затяжка была нормальной.

Струйная КНБК для выполнения зарезки

Иногда в мягких породах применяется струйная КНБК для зарезки. В этом случае рекомендуется применять одно большое сопло с наглухо заглушенными остальными для минимизации размывания слишком большого участка моста.

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Зарезка по нижней стороне

Иногда, в отклоненных участках ствола при углах наклона >10°, может возникнуть необходимость отхода при сохранении азимута. Для этих целей можно применить маятниковую КНБК и выполнить отход по низкой стороне ствола. Этот метод требует установку цементного моста (как и в вышеприведенных примерах). Для зарезки можно использовать 60 футовую маятниковую КНБК. В точке зарезки необходимо выдерживать низкую нагрузку на долото и высокие обороты ротора для того, чтобы дать возможность долоту

"зарезаться" в нижней стенке ствола. Чем тверже порода, тем больше понадобится времени для выполнения этой операции.

При наклонах порядка 35° желательно применять КНБК менее "склонную" к

потере угла. 30 футовая КНБК - вполне подойдет. В противном случае гравитационные силы могут привести к чрезмерной потере угла.

Попытки выполнить зарезку по нижней стенке ствола при наклонах <10° -

трудны, особенно в твердых породах. Если нагрузка на долото очень малая, то скорость проходки будет очень низкой.

Забойный двигатель с изменяемой геометрией корпуса

Применение этого типа двигателя позволяет за одну спускоподъемную операцию выполнить зарезку если КНБК ведет себя так, как ожидалось (при условии работоспособности двигателя и долота).

Турбобур

Для выполнения зарезки в твердых (и возможно горячих) породах часто с успехом применяется алмазное долото, короткая турбина и кривой переводник.

Маятниковая КНБК, включающая в себя турбобур для зарезки (без кривого переводника) также может успешно применяться для отхода по нижней стороне цементного моста.

Отклонитель в открытом стволе

Иногда возникают определенные ситуации, когда необходимо использовать отклонитель для зарезки в открытом стволе. В качестве хорошего примера может служить случай обхода оставленного инструмента в геотермальной скважине, где в рабочей области имеются высокие температуры. Устанавливается цементный

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

мост и подбуривается так, как было описано выше. Ствол очищается циркуляцией. Собирается КНБК с отклонителем и спускается вниз.

Ориентируется (если требуется) и пята клина хорошо устанавливается на мост.

Остальная часть процедуры описана в разделе 5.

Зарезка в обсаженном участке ствола

Иногда, обычно по геологическим причинам, возникает ситуация в необходимости выполнения зарезки из обсаженного участка ствола. Существуют два способа:

1. Установка в колонне отклонителя.

В этом способе в колонне устанавливается отклонитель и прорезается окно.

Требуется выполнить несколько спускоподъемных операций. Работа выполняется специалистами. В глубоких геотермальных скважинах этот метод постоянной установки отклонителя применяется для вырезания окна в колонне.

2. Фрезерование секции.

Секция колонны вырезается в нужном интервале глубины при помощи фрезера гидравлического действия. Основными типами этих фрезеров являются

Tristate Metal Muncher и Servco K-Mill. Должно быть вырезано по крайней мере 50

футов или (лучше всего 75).

Лучше всего начинать прямо внизу обсадной колонны. Обычно для вырезания достаточно двух спускоподъемных операций.

Обычно с гидравлическими фрезерами работают специалисты. Однако,

иногда инженера по направленному бурению могут самого попросить сделать это.

Это относительно простое оборудование, И сама операция может быть выполнена достаточно легко при условии, что соблюдены соответствующие меры предосторожности. Те же самые процедуры применяются для установки цементного моста и его подбурки что и при отходе в открытом участке ствола.

Цементный мост устанавливается приблизительно на расстоянии 100 футов под вырезаемой секцией и выше 50-100 футов вершины секции. И снова твердость цементного моста является определяющим параметром для успешного проведения этой операции. Мост должен не только "направлять" долото в сторону, но и выдерживать нагрузки, создаваемые вращением колонны.

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Цементный мост подбуривается на глубину примерно 4 футов от вершины вырезаемой секции. В этой точке ствол очищается циркуляцией до подъема колонны для установки КНБК предназначенной для зарезки (долото, кривой переводник и т. д. как и в предыдущих случаях).

Та же самая процедура применяется для "проходки" цементного моста. Когда долото входит в основание окна и на виброситах появляется существенный процент породы, то можно считать эту операцию успешной.

Опасайтесь магнитной интерференции, поскольку магнитные приборы

(компас и инклинометр) проходят через окно.

Если наклон ствола > 5°, (т.е. хорошо определены верхняя и нижняя стенки ствола) то можно ориентироваться по гравитационному методу ориентировки относительно оси для установки нужного направления отхода долота. Этот прибор не подвержен влиянию магнитного поля обсадной колонны.

Если приборы, определяющие наклон и направление находятся достаточно далеко от колонны, то можно провести измерение координат с небольшими погрешностями по азимуту.

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Таблица 6.4.

Зарезка (предполагается, что КНБК удовлетворяет условиям забоя)

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Раздел 5

Роторные КНБК

До появления систем MWD и искривлённых двигателей, существовали

"классические" методы работы в направленном бурении (т.е. зарезка в стволе 17 1/2") и это делалось следующим образом:

1. Одну или более КНБК (размером 36" и 26") использовали для бурения верхней секции ствола. Затем роторной КНБК (17-1/2") бурили от башмака обсадной колонны 20" до точки зарезки. Скважина планировалась таким образом,

чтобы от обсадной колонны 20" до точки зарезки ствол оставался открытым для устранения возможных магнитных помех от обсадной колонны на результаты измерений в точке зарезки.

2. В скважину опускалось долото (размером 17 1/2" или меньшим), забойный двигатель и кривой переводник. На коротком участке производились магнитные или (при необходимости) гироскопические измерения координат. Скважину закривляли до 8° в твердых формациях и до +/-15° в мягких. Выйдя на требуемый азимутальный угол, КНБК поднимали.

3. Опускалась роторная КНБК. Угол набирался до требуемого в соответствии с планом скважины. Контролируя параметры бурения (в частности нагрузку на долото и скорость проходки), старались выдержать направление по азимуту.

Затем эта КНБК поднималась.

4. Затем опускалась стабилизирующая КНБК. На прямонаклонном участке ствола обычно ставится цель - выдержать данное направление до следующей точки обсадки. При этом допускаются незначительные отклонения от заданного курса. И снова, параметры бурения меняют при необходимости. Из-за того, что эта КНБК - "жесткая", теория дает наилучшую возможность выдерживания азимута в пределах допустимых значений. Из вышеприведенного ясно, что требуется провести несколько спускоподъемных операций для изменения КНБК

(даже в предположении, что ствол " ведет себя хорошо" с точки зрения направленного бурения). При возникновении проблем с выдерживанием

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

направления (непредсказуемое поведение КНБК) часто теряется много дней.

Иногда случается еще хуже, скважина получается "извилистой".

Появление MWD (система измерения во время бурения) дало возможность большего контроля и стало возможным производить ориентировку в каждой стадии зарезки и набора/потери угла. В мягких формациях стало возможным набирать/терять максимальный требуемый уровень (даже до +/-50°) при комбинации: долото/ забойный двигатель/кривой переводник/MWD при условии,

что силы трения не становятся чрезмерно большими. Это позволило сэкономить на одной спускоподъемной операции.

С появлением искривлённых двигателей стало возможным выполнить полный цикл с одной только КНБК, в состав которой входят:

долото/искривлённый двигатель/стабилизатор/MWD. КНБК этого типа рассматриваются в главе 11. Значительно большая цена с лихвой компенсировалась на экономии времени при спускоподъёмных операциях,

удобством в работе и уменьшением износа буровой колонны.

Однако, на многих месторождениях работа "по старинке" оказывается дешевле. В дополнение, необходимо отметить, что условия в скважине становятся лучше (уменьшаются силы трения) если производится более одной спускоподъемной операции. Были проведены серьезные исследования в рамках проекта DSE по сравнительному анализу применения обычных роторных и искривлённых КНБК. Вышеприведенные аргументы во многом базируются на этих результатах.

Какой из этих двух вариантов можно рекомендовать клиенту? Часто бывает необходимым провести анализ расходы/выгода. Для Анадрилла более предпочтительным является использование искривлённого двигателя, чем применение прямого двигателя/кривого переводника. Однако, снижение расходов для клиента - определяющий фактор. И наконец, обычной практикой является -

иметь на буровой, в запасе, обычный прямой двигатель с кривым переводником,

когда применяется искривлённый двигатель. Арендная стоимость его достаточно низка.

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

Появление забойных двигателей с устанавливаемым на буровой углом и с установкой угла в забое сделало искривлённые двигатели еще более привлекательными. Буровой мастер больше не паникует, когда желаемая кривизна ствола не получается с определенной установкой угла. Однако, все же имеется еще достаточно широкая область, где следует отдать предпочтение обычным, прямокорпусным моторам с кривым переводником по соображениям более низкой стоимости бурения без достаточно точного выдерживания запланированного профиля ствола скважины.

РОТОРНЫЕ КНБК

После зарезки с нужным направлением и наклоном с КНБК в состав которой входили: долото / забойный двигатель / кривой переводник, оставшаяся часть ствола может быть пробурена с использованием обычной роторной технологии.

Принцип работы роторной КНБК

Конструктивные особенности КНБК определяют траекторию ствола скважины. Конструкция КНБК может изменяться от очень простой (долото/УБТ/

бурильные трубы), до сложной (долото / амортизатор / шарошечный расширитель

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

/ стабилизаторы / немагнитные УБТ / стальные УБТ / перепускной переводник /

удлинительный переводник / ясс / тяжелые бурильные трубы и обычные бурильные трубы). На рис. 5.1 показаны эти два крайних случая.

Боковая сила

При любых КНБК на долото действует боковая сила (рис. 5.2), которая приводит к возрастанию угла (сила, направленная в положительную сторону -

эффект шарнира), не меняет наклон (результирующая сила равна нулю -

стабилизированная КНБК) или уменьшает наклон (эффект маятника). Кроме того,

изменения направления ствола (уход долота) может быть или сведен к минимуму,

или увеличен путем изменения специфики вращения КНБК или буровых параметров.

Жёсткость

Рис. 5.3

Большинство буровых элементов, составляющих КНБК, можно рассматривать как полые цилиндры, (рис. 5.3).Их упругость можно легко вычислить.

Коэффициент упругости = Е * I, где:

Е = модуль Юнга (фунт/дюйм2)

СПБГУАП группа 4736

СБГУАППБГУАПгруппагру па47364736https://newhttps://new.guap.guap.ru/i03/contacts.ru/i03/contacts

I = момент инерции (дюйм4)

I = (OD4 - ID4) / 64, где

OD = наружный диаметр

ID = внутренний диаметр

Коэффициент упругости является мерой жесткости. В табл. 5.1 приводятся значения модуля Юнга для различных материалов. Обратите внимание на сколько алюминий мягче, а вольфрам тверже стали. Упругость стальных бурильных труб можно вычислить следующим образом :

a) Дано: OD = 8", ID = 2-13/16"

Решение: Е * I = 30,0 * 106 * * (8,04 - 2,81254) / 64 = 5,9397 * 109 b) Дано: OD = 7", ID =2-13/16"

Решение: Е * I = 30,0 * 106 * * (7,04 - 2.81254) / 64 = 3,444 * 109

В этом случае уменьшение наружного диаметра на 12,5% (при том же самом внутреннем диаметре трубы) приводит к уменьшению упругости на 42%!

При конструировании КНБК важным является учет упругости УБТ. При близком расположении MWD к долоту, совершенно необходимо знать упругость УБТ с MWD. В противном случае, полученная кривизна ствола скважины будет отличаться от ожидаемой.

СПБГУАП группа 4736