Бурению горизонтальных скважин 5

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

эксцентричность долота относительно колонны. Ствол скважины получается чуть-чуть шире долота. На корпус подшипников устанавливается увеличенный стабилизатор (см. рис. 4.12). Этот стабилизатор может быть как интегральным,

так и втулочного типа.

Из - за отсутствия возможности регулировки узла установки углов и непредсказуемости поведения в некоторых ситуациях, эти ВЗД двигатели вытесняются искривлёнными двигателями.

КНБК с искривлёнными двигателями

Кое-что из тех же самых принципов, обсуждаемых в главе 10 (роторные КНБК), применимо к КНБК с искривлёнными двигателями. Здесь мы будем рассматривать случай искривлённого ВЗД.

Рассмотрим пример зарезки от вертикали. Скважина планируется таким образом, что сразу набирается максимальный угол и секция с постоянным углом наклона бурится до следующей точки обсаживания. Целью применения искривлённой КНБК является зарезка и набор максимального угла в желаемом направлении. Это, в основном, делается в ориентационном (скользящем) режиме.

При достижении максимального угла, колонну вращают с небольшой скоростью

(30 - 60 об/мин). В идеале, на участке постоянного наклона, при помощи искривлённой КНБК можно добиться того, что на долото не будут действовать боковые силы. Таким образом, после максимального набора угла нужно будет выполнить лишь несколько корректировок.

Оценка кривизны

Ожидаемая кривизна вычисляется для конкретного типа двигателя, его размеров, угла установки кривизны корпуса.

СПБГУАП группа 4736

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

В случаях, когда необходимая информация не доступна, характеристики

способности набора угла могут быть оценены с хорошей точностью при помощи

L - расстояние от долота до верхней втулки стабилизатора..

Замечание: эта формула верна только лишь для набора угла. При потере угла

расчет не верен.

Ожидаемая скорость набора угла обычно предоставляется заводом -

изготовителем двигателей. Анадрилл применяет расчет, основанный на параметрах трех точек. Долотопервая точка контакта. Второй точкой контакта является стабилизатор на корпусе шпинделя. Третьей точкой контакта обычно считают первый стабилизатор выше двигателя. Максимальный угол набора происходит, когда бурение на 100% осуществляется не в роторном режиме. При этом предполагается, что ствол - калиброван. Характеристики пород влияют на

степень влияния искривлённой КНБК при наборе угла.

На рис. 4.14 приведены результаты оценки кривизны для типичных КНБК с искривлёнными двигателями PowerPak. На рис. 4.15 показана типичная искривлённая КНБК. Основные выводы относительно искривлённых КНБК могут

СПБГУАП группа 4736

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

1. По мере увеличения угла искривления двигателя, боковые силы,

действующие на долото возрастают. Становится трудней работать в режиме скольжения. В роторном режиме вращение так же затрудняется. На двигатель возрастают нагрузки. Для обычных направленных скважин угол больше чем 1,5°

не является необходимым и не может быть рекомендован.

2. Стабилизатор двигателя выпускается увеличенным по отношению к калибратору. Обычно он больше на 1/8" для размеров ствола 12 1/4". При еще больших размерах ствола, увеличение стабилизатора еще больше (1/4").

Важно отметить, что проверка диаметра стабилизатора двигателя должна проводиться при каждом подъеме, особенно при работе в твердых, абразивных формациях. В двигателях Анадрилла стабилизаторы, за редким исключением, -

втулочного типа и их возможно заменять на буровой. Некоторые двигатели выполняются с интегральными стабилизаторами. Во всех случаях, если стабилизатор двигателя изношен (скажем больше чем 1/16" от увеличения для ствола размером 12 1/4" и менее), втулку (или двигатель) нужно заменить. В

противном случае, в роторном режиме угол будет потерян.

3.Если в самой верхней части КНБК отсутствует стабилизатор, то происходит следующее:

• Скорость набора угла возрастает.

• Кривизна при наборе угла становится непредсказуемой.

• Предсказуемость кривизны при потере угла - уменьшается.

• В роторном режиме угол, скорей всего, увеличится.

4.Чем больше верхний стабилизатор соответствует своему (увеличенному)

размеру и чем короче расстояние между ним и двигателем, тем больше кривизна

при потере угла.

5.Верхний стабилизатор всегда увеличен по крайней мере на 1/8" больше калибратора. Его размер никогда не должен быть больше стабилизатора двигателя.

6.Уменьшение диаметра верхнего стабилизатора имеет тот же самый эффект, что и при первоначальном его размере и увеличении расстояния между ним и двигателем.

СПБГУАП группа 4736

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

7. Старайтесь выдерживать первоначальный угол искривления двигателя по крайней мере на протяжении 80% времени набора угла. В противном случае,

кривизна, полученная с новым углом искривления окажется больше ожидаемой. 8. Выбирайте КНБК (особенно калибратор и расположение верхнего

стабилизатора) так, чтобы на ориентацию не тратилось больше 20% от времени бурения. Скорость проходки в скользящем режиме меньше, чем в роторном. При увеличении трения на стенках ствола, потеря времени на ориентацию возрастает.

Стремитесь свести его к минимуму.

9.Правильно выбирайте долото. Время работы долота и скорость проходки являются очень важными в направленном бурении.

10.Опыт, полученный при бурении реальных скважин, дает надежду на разработку точно настраиваемых КНБК в будущем.

Требование к буровому раствору для всех двигателей ВЗД

Эти двигатели могут быть использованы как с растворами на водной, так и на нефтяной основе. Однако, по условиям их эксплуатации, на раствор накладываются следующие ограничения :

1.Максимальный рекомендованный удельный вес не должен превышать

2 г/см3.

2.Содержание песка не должно быть больше 1%. При увеличении концентрации песка свыше 5% моторесурс двигателя сокращается на 50%.

3.Не применять дизельные масла, как добавки в раствор.

4.Рекомендуется применение низкоароматических, слаботоксичных нефтей

вкачестве основы.

5.Разрушения подшипников и / или засорение двигателя от наполнителя будет минимальным при использовании тонкодисперсного наполнителя и его тщательного перемешивания до закачки в систему.

6.Анилиновая точка жидкостей: Резина на основе нитрила крошится и разрушается под действием жидкости с низкой анилиновой точкой. Анилин -

высокополярное ароматическое химическое соединение. Анилиновой точкой раствора на нефтяной основе называется минимальная температура при которой равные объемы анилина и исследуемой жидкости полностью смешиваются.

СПБГУАП группа 4736

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

Незначительные количества дизельного масла, добавленные в раствор приводят к понижению анилиновой точки, что вызывает разрушение натуральной и синтетической резины. Чем ниже анилиновая точка жидкости, тем большие разрушения она производит в резиновых деталях. Можно ожидать, что эксплуатация забойного двигателя с раствором с анилиновой точкой менее 93°С,

приведет к его разрушению через очень короткое время.

Все масла можно классифицировать по трем категориям по отношению к анилиновой точке.

7. Высокие температуры: Двигатели, работающие при температурах на забое ниже 93°С, редко подвержены разрушению. Между 93 и 150 град С, анилиновая точка и другие факторы становятся критическими. При температурах в забое

>150°С, жизнь статора может сократиться даже при использовании самой лучшей нефти (или жидкости на водяной основе). При увеличении температуры на забое,

эластомер статора расширяется. Необходимо применять высокотемпературные статоры. Они имеют больший внутренний диаметр, чем обычные.

Их следует применять только когда температуры на забое превышают 93°С.

Ни в коем случае не применяйте высокотемпературный статор для обычного бурения, т.к. мощность такого двигателя будет существенно уменьшена и он сразу выйдет на запредельное давление. В горячих скважинах желательно опускать двигатель на забой "шагами". Там, где, по подсчетам температура может превысить 93°С, следует периодически останавливаться и циркуляцией охлаждать скважину до момента спуска на забой.

8. Содержание твердой фазы. Поддерживайте концентрацию твердых частиц,

особенно абразивного шлама, на возможно более низком уровне.

СПБГУАП группа 4736

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

Раздел 3

Методы отклонения

1. Отклонитель (уипсток)

Съёмный уипсток применяется при определенных условиях. При небольшой мощности буровых насосов, отклонениях в глубоких, горячих скважинах.

Уипсток наворачивается на основание КНБК и в его конструкцию входит небольшое долото (рис. 3.1).

Типичная КНБК состоит из:'

Уипсток + Направляющее долото + Стабилизатор + Переводник режущего инструмента + 1 соединение бурильной трубы + Ориентирующий переводник (UBHO) + немагнитная УБТ.

Забой необходимо очистить, прежде чем начать использовать уипсток. После

достижения забоя, пускают циркуляцию. Вогнутой стороной уипсток

СПБГУАП группа 4736

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

ориентируется в нужном направлении и устанавливается на дно забоя. Пята клина надежно закрепляется на месте и приложением веса колонны режущая часть инструмента "задавливается" в нужном направлении. Начинают вращать колонну.

Около 3-7 м проходят с контролируемой скоростью. Уипсток поднимают и работают долотом-пилотом и расширителем. После этого проходят полноразмерным (для данного участка ствола) долотом со стабилизатором.

Пробуривают примерно 10 м. При этом отклонение еще более увеличивается.

После этого продолжают обычное бурение с полноразмерной КНБК.

Очевидно, что метод отклонения с уипстоком требует много рабочего времени и при этом возникает необходимость выполнения нескольких спуско-

подъемных операций.

2. Струйный способ (использование сильной струи раствора для

размыва стенки в нужном направлении).

Этот способ применяют в мягких, рыхлых формациях. Ствол можно отклонить и набрать максимальный угол с одной только КНБК. Можно использовать специальное струйное долото или стандартное длиннозубчатое,

обычно применяемое с одним очень большим и двумя заглушенными (или очень маленькими) соплами. Типичная КНБК для струйной зарезки включает в себя:

Долото + Стабилизатор + Ориентирующий переводник (UBHO) + MWD

+ Немагнитная УБТ + Стабилизатор + УБТ, и т.д.

Для струйной зарезки необходимо выбрать подходящую (по своим свойствам) формацию. Должно быть достаточно места от ведущей трубы до стенки, чтобы "промыть" первые несколько метров. Центр большого сопла определяет направление и его нужно сориентировать в нужном направлении. При струйной зарезке необходимо применять максимально возможную циркуляцию.

Скорость струи должна быть 170 м/сек. Размывается "карман " на стенке ствола,

близлежащего к большому соплу и долото со стабилизатором под действием веса колонны проходят в этот карман, поскольку это путь наименьшего сопротивления. При необходимости долото можно приподнять над забоем и карман "забурить". Существо этого метода состоит в приподнятии колонны на 2

СПБГУАП группа 4736

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

м. и сбрасывании ее в низ и "подхватывая ", так что долото входит в карман не под полным весом колонны, а в результате реакции сил напряжения.

После того как было размыто несколько метров (обычно 2) давление насосов уменьшают примерно на 50% от первоначального. Колонну вращают. Большую нагрузку на долото в сочетании с низкой скоростью вращения применяют для попыток "протискивания " КНБК в промытое отверстие. В дальнейшем бурение производится обычным способом в направлении отклонения произведенного ориентированным большим соплом долота. При очистке ствола скважины перед замерами, направление струи должно быть сориентировано в направлении отхода.

После замеров, направление сопла устанавливается в зависимости от полученных результатов. Необходимо тщательно изучить кривизну и выполнить расширение ствола, как того требует необходимость.

Процедура ориентации повторяется столько, сколько необходимо, до тех пор,

пока не получится необходимый наклон и нужное направление ствола. Затем можно обычными методами набрать максимальный угол. При необходимости можно выполнить небольшие корректировки направления. На рис 3-2 показана последовательность действий при зарезке: 1- ориентация и размывание, 2-

бурение, 3-переориентация и размывание.

Преимущество метода

•В компоновке нет изгибающих элементов

•Замеры можно делать ближе к долоту, чем при использовании забойного двигателя.

•При размывке не создается реактивного момента. Направление зарезки определяется более точно, чем при использовании забойного двигателя. Это особенно важно в непосредственной близости от других скважин.

Недостатки метода

• Основная проблема этого метода заключается в том, что линия закривления получается "ломаной". Даже на коротком отрезке закривления, ее кривизна может резко меняться. Это создает сложности при использовании обычных средств замеров и может привести к неправильным выводам. Вычисленная кривизна является средней на всем отрезке между замерами и действительная кривизна

СПБГУАП группа 4736

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

этого участка может быть на много больше, чем величина, вычисленная на основании данных замеров.

• На глубине ниже 700 м., формации становятся сильно уплотненными для эффективного размывания и зарезка с кривым переводником и забойным двигателем становится более предпочтительной.

3.Зарезка с кривым переводником и забойным двигателем.

Вэтом методе (рис.3.3) кривой переводник устанавливается непосредственно над двигателем. Типичная КНБК включает в себя:

Долото + Двигатель + Кривой переводник

+Промывочный переводник +

Ориентирующий переводник (UBHO) +

Немагнитная УБТ + Стальная УБТ +

Толстостенная бурильная труба + Бурильная труба.

Ниппель кривого переводника устанавливается под углом 1-3°. Кривой переводник заставляет менять направление бурения, "толкая" мотор в нужном направлении.

По мере продвижения бурения, долото вынуждено следовать по кривой. Кривизна зависит от установочного угла кривого

переводника, наружного диаметра мотора и диаметра ствола. Она так же зависит от длины мотора и типа формации. Соответствующая комбинация этих параметров позволяет получить желаемую кривизну. Наличие ориентирующего переводника (UBHO) позволяет произвести замер, если возникнет необходимость.

Из-за наличия несоосности долота и основной части колонны вращение такого типа КНБК не желательно (кроме случаев осложнений в забое и переориентации).

СПБГУАП группа 4736

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

4. Искривленный забойный двигатель

Наиболее обычный тип этого двигателя - это двигатель с изгибом в одном месте его корпуса (рис. 3.4). Корпус двигателя - не прямой. Одно из его соединений (обычно нижнее) выполнено с установкой под точным углом и известно под названием угла установки двигателя. Угол установки обычно равен

1,5°.

Рис. 3.4 Рис. 3.5

При углах, больших чем этот, становится трудным вращение и жизнь мотора

укорачивается. Из-за близости угла изгиба к долоту, номинальный угол установки долота становится намного меньшим, чем в случае прямого двигателя и кривого переводника. Это показано на рис.3.5. Однако скорость изменения направления

(кривизна) при относительно малом угле установки - велика.

СПБГУАП группа 4736