Бурению горизонтальных скважин 5

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

Раздвижной расширитель (ствола скважины)

Его обычно применяют для очистки ствола от мостов и уступов, проработки перед обсадной колонной ниже превентора. Инструмент открывается гидравлически. Он поддерживается в открытом положении при наличии гидравлического давления. При отсутствии давления, режущий инструмент складывается во внутрь корпуса. Применяются различные типы режущих элементов в зависимости от свойств породы. Режущие элементы могут быть заменены на буровой.

Расширитель насадки

Он предназначен для ликвидации любого выступа в стволе, через который проходит колонна. Соединения обычно такие же, как и у бурильной трубы.

Лопасти навариваются на корпус (рис. 2.10). Грани лопастей - покрыты твердым сплавом. Лопасти могут быть или прямыми, или наклонными. Наружный диаметр лопастей может быть любым, но не более диаметра долота.

Самая дорогая конструкция - изготовление из цельного куска стали с вырезанными лопастями и нанесенным твердым покрытием.

Этот расширитель размещают в том месте колонны, где, по мере продвижения свечи к забою, расширитель достигает место неровности ствола и,

при дальнейшей проходке, сглаживает поверхность. Расширители с большим наружным диаметром могут работать вместе с УБТ. В этом случае они имеют соединения, аналогичные УБТ.

Вайпер для удаления неровностей стенок в скважине

В скважинах, где неровности стенок ствола являются проблемой, можно применить вайпер, который устанавливается между самой верхней УБТ и самым нижним соединением толстостенных бурильных труб (рис. 2.11). При подъеме,

втулка (диаметр которой обычно на 1/4" больше УБТ) первой наталкивается на неровности стенок и заклинивается на уступе. При вращении колонны, втулка входит в зацепление с корпусом и начинает работать как расширитель ствола. Она расширяет ствол и создает условия для более легкого прохода УБТ через этот участок. Втулка имеет спиралеобразные лопасти с твердым покрытием для более быстрого расширения ствола.

СПБГУАП группа 4736

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

Турбина

Этот инструмент использует принцип центробежного течения потока жидкости, который полностью отличается от принципа, применяемого в ВЗД.

Лопасти статора, расположенные под углом к потоку жидкости, отклоняют его на расположенные так же под углом лопасти ротора, создавая этим самым силу вращения. Каждая такая комбинация ротор/статор называется ступенью. Для нужд направленного бурения применяют многоступенчатые турбины. Турбины

(часто называемые турбобурами) в настоящее время широко не применяются.

Отклоняющий переводник

Отклоняющий переводник (рис. 2.12) обычно изготавливается с соединениям типа "ниппель - муфта". Ниппель переводника должен быть совместимым с муфтой двигателя и иметь тот же самый наружный диаметр. Ниппель изготавливается таким образом, что он имеет некоторый угол относительно корпуса переводника. Обычно величина этого угла находится в пределах 1 - 3

град. с промежутками в 1/2 град. Обычно отклоняющий переводник

СПБГУАП группа 4736

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

устанавливается прямо над двигателем. Он заставляет долото следовать по дуге определенной кривизны во время бурения.

Ориентируемый переводник

Эти переводники обычно называют Универсальными Переводниками Ориентации Забоя. Это - прямые переводники с соединениями "ниппель-муфта",

совместимыми с отклоняющими переводниками и/или немагнитными УБТ. В нем выполнено отверстие под втулку. После всех соединений, шпонка втулки выставляется параллельно оси переводника. Эта шпонка является посадочным местом для измеряющего инструмента. Она позволяет установить ориентацию переводника. Втулка крепится двумя гексагональными винтами, которые заворачиваются в корпус переводника. На рис. 2.13 показана ситуация, когда стержень "мул-шу" упирается в шпонку втулки.

Кривой ориентирующий переводник

Этот переводник включает в себя свойства отклоняющего и ориентирующего переводников. Кривой ниппель совместим с забойными двигателями и внутри его есть отверстие для втулки.

СПБГУАП группа 4736

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

Расширитель

Расширитель обычно сконструирован как инструмент фиксированного диаметра. На нем применяются различного типа, зависящие от свойств формации,

режущие элементы. Эти элементы и насадки могут быть заменены на буровой. В

направленном бурении настоятельно рекомендуется под расширителем устанавливать не долото, а стыковочный ниппель. Расширитель обычно изготавливается с ниппелем в верхней части.

Стыковочный ниппель

Стыковочный ниппель применяется как направляющий для расширителей.

Он может быть полым или не иметь пустот; с насадками, или без них.

Желательно, чтобы струя жидкости попадала прямо под расширитель. Струя направляется вверх и, таким образом, помогает удалять шлам от расширителя.

Обычно он изготавливается с ниппелем в верхней части.

Режущий расширитель

Этот инструмент применяется для расширения участка обсаживания. Он работает аналогично расширителю и имеет шесть треугольных резцов покрытых карбидом вольфрама. При спуске до определенного участка, подается давление и три резца, открываясь, начинают резать. Когда они прорезают определенный задел, открывается вторая тройка резцов. Зависимость работы от подаваемого давления является положительным качеством этого инструмента с точки зрения контроля процесса с поверхности.

Уипсток

Этот инструмент применяется для направленного изменения направления ствола как на обсаженном участке, так и на .открытом.

Отклонитель на открытом участке является возвращаемым на поверхность.

Отклонитель на обсаженном участке применяется для изменения направления ствола изнутри колонны. Его ориентируют, закрепляют внутри колонны для того,

чтобы создать условия изменения направления и оставляют в этом положении в стволе. Для выполнения зарезки из обсаженного участка необходимо выполнить несколько спускоподъемных операций.

СПБГУАП группа 4736

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

Ясс

Они конструируются таким образом, что позволяют осуществлять воздействие как с низу в верх, так и с верху в низ. Эти инструменты применяются в отклоняемых скважинах и с их помощью колонна может быть освобождена в случае ее заклинки в сужении ствола или в случае прихвата. Они могут быть гидравлические, механические или гидромеханические. Ясс (EQ) изготавливается фирмой Шлюмберже и подробнее о нем будет изложено в гл. 6.

Переводник - амортизатор ударных нагрузок

Эти инструменты применяются для решения проблемы вибрации колонны.

Они уменьшают вибрацию, производимую долотом, (рис. 2.14). Поглотители вибрации, выпускаемые Анадриллом называются SHOCK GUARD. Пружина со специальными характеристиками, установленная внутри, хорошо демпфирует вибрацию при сжатии и растяжении.

Инструмент противодействия "ухода" долота от заданного направления

Этот инструмент корректирует отклонение долота от заданного направления.

Он может уменьшить это отклонение или устранить его совсем. Применяются леволопастные или праволопастные модификации. Лопасти могут быть заменены на буровой. Наиболее удобным является применение его в однородных формациях. Его можно применять при наклонах скважины более 12° и диаметрах ствола от 8 1/2" до 12 1/4". Леволопастной инструмент (длинная лопасть) показан на рис. 2.15. В настоящее время, после появления искривлённых двигателей, его применяют редко.

Искривлённый двигатель

В сравнении с другими буровыми инструментами направленного бурения его можно назвать " произведением искусства". Это забойный двигатель, который можно сориентировать и вращать как угодно. Искривлённый корпус позволяет сделать отклонение и работать в этом режиме. Можно делать любые небольшие корректировки ствола скважины. Более подробно об этом см. раздел 7.

СПБГУАП группа 4736

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

Рис. 2.15

СПБГУАП группа 4736

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

Раздел 1

Буровые растворы

Принципы выбора бурового раствора для горизонтальных и вертикальных скважин одинаковы. Однако при выборе промывочной жидкости для горизонтальных скважин некоторые факторы требуют к себе более пристального внимания и более детальной проработки. Такими факторами являются:

•Гидравлическая программа

•Смазочные свойства раствора

•Реологические свойства

•Толщина фильтрационной корки и опасность возникновения прихватов,

вызванных дифференциальным давлением

•Регулирование содержания твердой фазы в буровом растворе

•Загрязнение продуктивного пласта

•Устойчивость стенок скважины

•Вынос шлама и размыв стенок скважины

Одним из наиболее надежных методов выбора бурового раствора для горизонтальных скважин является использование такого раствора, который успешно работал при бурении соседних вертикальных или наклонных скважин.

Такой раствор служит хорошей основой для выбора. Однако для горизонтальных скважин потребуется его модифицирование.

Труднее всего обеспечить вынос шлама на участке скважины с зенитным углом 45-60° при большом диаметре ствола. В этих участках часто бывает трудно обеспечить турбулентный режим течения промывочной жидкости, и это может обусловить необходимость применения бурового раствора с повышенными реологическими свойствами.

Компьютерные программы для расчета крутящего момента и сил натяжения могут быть средством диагностики. Можно использовать для оценки степени очистки ствола скважины от шлама. Крутящий момент и осевые силы сопротивления можно уменьшить путем применения бурового раствора с

СПБГУАП группа 4736

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

хорошими смазочными свойствами и одновременного регулирования фильтратоотдачи и коркообразования. Хорошая очистка ствола от шлама также обуславливает уменьшение крутящего момента и осевых сил сопротивления.

Этому способствует вращение бурильной колонны и периодические промывки при подъеме инструмента.

В горизонтальных скважинах продуктивный пласт дольше подвергается воздействию бурового раствора. Следовательно, необходимо уделять больше внимания сохранению коллекторских свойств пласта, регулированию содержания и состава твердой фазы в буровом растворе, регулированию водоотдачи раствора.

Все вышеперечисленные факторы взаимосвязаны и требуют комплексного подхода. Применение качественного бурового раствора, надлежащая гидравлическая программа, эффективная методика очистки скважины от шлама,

тщательное проектирование - вот некоторые основные моменты, обеспечивающие успешное бурение горизонтальных скважин.

Гидравлическая программа

Составление гидравлической, программы бурения - это всегда поиск компромисса в выборе параметров с целью оптимизации процесса и удовлетворения определенных критериев. Такими критериями могут быть гидравлическая мощность, реализуемая в насадках долота, работа забойного двигателя, работа системы измерений в процессе бурения, сила удара струи бурового раствора, выходящей из насадок долота, минимальный размыв стенок скважины и т.п.

Оптимизировать все гидравлические параметры по каждому критерию невозможно, поскольку все параметры взаимосвязаны. Наиболее важными критериями являются обеспечение максимальной скорости проходки и совершенной очистки скважины. Необходимо установить, что вероятнее всего создаст наибольшие трудности: высокая твердость разбуриваемых пород,

снижающая скорость проходки, или вынос шлама. От этой дилеммы зависит выбор решения, оптимизировать ли гидравлику долота с целью эффективной транспортировки шлама или силу удара струи жидкости о поверхность забоя.

После того, как решение принято, нужно определить наибольший зенитный угол

СПБГУАП группа 4736

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

(на участие набора зенитного угла) и механическую скорость проходки для участка с этим зенитным углом. Это определит наихудшие условия для выноса шлама. Затем нужно выбрать забойный двигатель и систему измерения забойных параметров на основе ограничений по величине расхода промывочной жидкости и давления, характерных для этих инструментов. Совершенно очевидно, что имеется несколько диапазонов расхода жидкости и давления, при которых возможно эффективное бурение скважины.

Традиционные гидравлические программы не учитывают следующие моменты:

•Тот факт, что реальные буровые растворы не подчиняются точно различным гидравлическим моделям (бингама, степенной и т.п.)

•Влияние температуры и давления на реологические свойства раствора

•Искривление скважины

•Неровности ствола (во всех моделях стволы скважины рассматриваются как гладкий цилиндрический канал)

•Вращение бурильной колонны и способность ее вызывать спиральное течение раствора

•Эксцентричное положение бурильной колонны в скважине

Учет перечисленных факторов представляет серьезную задачу для горизонтального бурения. В значительной мере гидравлическая программа для горизонтальной скважины будет определять успешность ее бурения. Решению этих задач посвящены обширные исследования и некоторые фирмы разработали компьютерные программы на основе результатов их исследований. Однако большинство разработок несовершенны, поскольку они построены для вертикальных скважин.

СПБГУАП группа 4736

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

ГИДРАВЛИКА ДОЛОТА

Рис. 1.1. Гидравлика долота.

СПБГУАП группа 4736