Бурению горизонтальных скважин

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

3.Жесткость расположенных после долота УБТ.

4.Размер стабилизаторов.

5.Влияние свойств пород.

6.Параметры режима бурения.

КНБК для выдерживания направления выполняют наибольшую часть работы бурения ответвленных скважин. Поэтому точный выбор КНБК имеет жизненно важное значение в сокращении числа спускоподъемных операций.

КНБК для потери угла

Рис. 5.19 На рис. 5.19 показаны основные КНБК, применяемые для потери угла. КНБК

№5 (60фт. маятниковая) - наиболее распространенная, когда требуется высокая скорость потери угла (1,5-4°/100фт.) в направленных "S"- образных скважинах. Однако, "S''-образные скважины обычно планируются со скоростью потери угла

5-2°/100фт. Это диктуется необходимостью предотвращения образования уступов на стенках ствола и чрезмерного износа труб. Таким образом, обычно практикуют начало выполнения падения угла раньше чем это предусмотрено программой с менее агрессивной КНБК, включающей в себя уменьшенный наддолотный стабилизатор (модификация КНБК №1). Скорость потери угла порядка 1-1,5°

часто бывает достижима с такой КНБК. После набора наклона примерно 15° (при

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

которой точка гравитационной силы намного меньше) производится подъем и затем используют КНБК №5 для продолжения бурения до проектной глубины. Однако, этот план обсуждается с заказчиком, поскольку возникает необходимость дополнительной спускоподъемной операции.

Скорость потери угла обычно существенно замедляется при наклонах менее

8-10°. При наклонах, менее 2° скважина считается вертикальной. Однако необходимо проследить за продолжением потери угла с тем, чтобы убедиться, что угол не увеличивается.

При использовании маятниковой КНБК контроль направления ствола очень не большой. Иногда ствол чрезмерно отклоняется с потерей угла при бурении трехконическим долотом. Необходимо иметь некоторый допустимый диапазон отклонений при начале потери угла. Скорость вращения должна поддерживаться достаточно высокой.

КНБК для выдерживания направления с уменьшенным наддолотным стабилизатором часто применяют на наклонных участках, когда ствол находится чуть выше проектного и возникает необходимость опуститься с малой интенсивностью потери угла (обычно 0,1-0,5°/100фт.). Скорость потери угла определяется степенью уменьшения диаметра наддолотного стабилизатора. Подобрать необходимый размер этого стабилизатора - искусство. Опыт бурения соседних скважин трудно переоценить при решении этой задачи.

Специальные КНБК

Установка стабилизатора непосредственно над наддолотным (стабилизатор-

тандем) - обычное дело в направленном бурении. Альтернативой этому может быть установка наддолотного стабилизатора с более длинной частью касания со стенкой (больший контакт со стенкой ствола). Это может привести к высокому крутящему моменту в обоих случаях.

Вследствие возросшей жесткости тандема стабилизаторов, расстояние между ним и следующим обычно увеличивают по сравнению со случаем установки стандартного.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Расширитель с цилиндрическими шарошками

В породах средней твердости, где крутящий момент велик, может возникнуть необходимость замены какого-либо (или всех) стабилизаторов в КНБК. Хорошей альтернативой стабилизаторам может стать расширитель с цилиндрическими шарошками. Однако, несмотря на то, что вращение станет относительно легким, с

точки зрения направленного бурения, их поведение отличается от стабилизаторов.

Как правило, их установка приводит к появлению тенденции потери угла.

Поэтому, расстояние между наддолотным расширителем/стабилизатором и последующим расширителем/стабилизатором должно быть больше по сравнению с обычной компоновкой только со стабилизаторами. Точное расстояние определяется из опыта работы на конкретном месторождении.

Другой альтернативой является комбинация тандема наддолотного расширителя/стабилизатора колонны. После каждого подъема важно проверить состояние расширителя и при необходимости заменить изношенные части.

Струйные КНБК

В очень мягких породах одним из самых простых и дешевых способов зарезки является применение сильной струи. Струйный способ хорошо совместим

сMWD. Несмотря на то, что требуется некоторая "работа" колонной, шоковые нагрузки на телесистему не выше предельных (порода мягкая).

Струйный метод имеет то преимущество, что зарезка в нужном направлении

стребуемым максимальным набором угла может быть проделана без дополнительных спускоподъемных операций.

Рис. 5.20

Другим случаем применения зарезки струйным методом является

"втискивание" еще одной скважины в имеющийся куст, пробуренный с платформы, когда нет достаточно надежных данных координатных исследований.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Струйный метод более безопасен с точки зрения возможности "столкновения" с

другим стволом, чем в случае применения забойного двигателя.

Рис. 5.21

На рис.5.21 показана типичная струйная КНБК, обычно применяемая для зарезки скважины с размером ствола 17-1/2" на небольших глубинах (порядка

500фт.).

Необходимые меры предосторожности с работой струйной КНБК:

1. Планируйте работу! Включите в КНБК достаточное количество УБТ

(глубина небольшая) для возможности получение достаточной нагрузки на долото. Желательно иметь УБТ 12х8" и утолщённые бурильные трубы 30х5" в

колонне при выполнении струйной работы. В расчетах нагрузки на долото,

учитывайте наклон.

2.Не включайте в струйную КНБК бурильный ясс.

3.Не делайте интервал размывания слишком длинным. Постоянно проверяйте кривизну. Удлиняйте/укорачивайте интервал размывания по мере надобности. Выправляйте излишнюю локальную кривизну расширителем и постоянно производите замеры. Хорошо бы первые 5 футов проходить промывкой, затем 2фута - бурением. Проверяйте результирующую кривизну.

КНБК для прямого ствола

Раньше для контроля отклонения ствола в вертикальных скважинах чаще всего применялись маятниковые 60 футовые КНБК. Этот способ и сейчас используется на некоторых месторождениях. Однако, при сильной нагрузке на долото, долото в такого типа КНБК подвержено "уходу" от заданного направления.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В настоящее время более предпочтительным оказывается применение жестких КНБК. Они дают большую возможность бурения почти вертикальных скважин. Если возник самопроизвольный отход от намеченного направления из-за неоднородности породы, то можно при помощи забойного двигателя или маятниковой КНБК скорректировать направление и затем опять возобновить проходку с той же самой КНБК.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

искривлённых двигателе, КНБК этого типа применяют достаточно редко. Однако их все же применяют в некоторых случаях. Пример КНБК "джиллигэн" показан на рис. 5.22.

Проблемы, присущие всем КНБК

Влияние различных свойств пород

Часто на определенной глубине поведение КНБК существенно изменяется.

Например, КНБК, которая до глубины 5000фт. "держала направление" вдруг начинает терять угол. Почему? Если допустить, что это не связано с выработкой стабилизаторов, то, скорее всего изменения в породах - наиболее вероятная причина тому. Очень важным является наличие хорошей базы данных о геологических условиях в данном месте и способность предвидения проблем.

Внаправленном бурении постоянными "поставщиками" проблем являются абразивные породы. Применяйте стабилизаторы с хорошим антиизносным покрытием или с впрессованными пластинами из карбида вольфрама. При подъеме проверяйте размер стабилизаторов. Следите за образованием борозд на теле стабилизаторов, это - хорошее указание на необходимость его замены.

Вслучае возникновения трудностей с потерей угла, в некоторых случаях применяются УБТ с большим наружным диаметром в качестве нижней части маятника. Другая возможность - применение коротких вольфрамовых УБТ.

Концентрация того же самого веса на более короткой длине должно сильнее повлиять на возникновение боковой маятниковой (отклоняющей) силы.

Износ долота

В длиннопротяженной секции ствола скважины в мягкой породе с жесткими прослойками долото с длинными зубцами может выработаться. Резко падает скорость проходки. Результирующая боковая сила уменьшится из-за более сильного давления стабилизаторов на стенку ствола.

Таким образом, КНБК, которая держала направление до этого момента,

начнет терять угол. Однако, вследствие расположения измерительной аппаратуры на существенном расстоянии от долота, это уменьшение угла не может быть замечено во время. Если изношенные зубья долота будут интерпретированы как образование глинистого сальника на нем, то, при продолжении проходки, в стволе

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

могут возникнуть серьезные проблемы. Может случиться так, что возникнет потеря до 6° при значительной кривизне ствола. Вдобавок, долото с изношенными зубьями имеет тенденцию к "уходу". В этой ситуации необходимо достать изношенное долото.

Непредвиденный уход

Вмягких породах, когда сразу после зарезки с помощью забойного двигателя

скривым переводником (набор или потеря угла) опускают роторную КНБК с несколькими стабилизаторами, необходимо принять особые меры предосторожности. Циркуляцию необходимо прекратить сразу же перед точкой зарезки. КНБК должна быть втиснута при полной скорости потока. Буровой мастер в это время должен находиться на своем месте. Если вращение колонны -

абсолютно необходимо, то делайте это с минимальной скоростью и сократите время вращения до минимума. Риск ухода от нужного направления - высок.

Многие точки зарезки были потеряны в различных частях света из-за отсутствия необходимой тщательности исполнения этой операции.

Когда зарезка делается в пилотном стволе в мягкой породе, до установки обсадной колонны необходимо проработать расширителем.

Заклинка долота

В твердых породах проверять размер долота при каждом подъеме - особенно важно. При спуске нового долота и/или КНБК неизбежно долото начнет работать как расширитель и колонна будет зависать. Если продолжать попытки "вдавить"

долото на забой, то оно будет заклинено.

Дифференциальный прихват

В местах, где возникновение дифференциальных прихватов - проблема,

можно установить более трех стабилизаторов для уменьшения поверхности контакта УБТ со стволом. Однако, расстояние между этими дополнительными стабилизаторами должно быть таким, чтобы на поведение колонны это не отражалось, их наличие приводило бы лишь к возрастанию сопротивления крутящего момента.

В местах потенциально опасных для возникновения дифференциального прихвата, время на измерения координат необходимо свести к минимуму.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Параметры бурения

Высокая скорость вращения приводит к тому, что колонна "становится более жесткой". Поэтому, для выдерживания направления при использовании очень гибкой КНБК в фазе роторного набора угла, необходимо поддерживать скорость вращения настолько высокой, насколько это возможно.

Однако, в этом случае необходимо вместе с инженерами MWD установить приемлемый диапазон во избежание резонансных явлений.

Типичными величинами скоростей для долота режущего типа на участке набор угла/выдерживание направления в стволе, диаметром 17-1/2", могут быть скорости порядка 160 - 170 об/мин. В стволе, размером 12-1/4" скорости вращения обычно ниже (100 -140), по условиям продления жизни долоту и по ряду других причин.

Чтобы спровоцировать отход вправо, рекомендуется понизить скорость вращения и одновременно увеличивать нагрузку на долото, если наклон ствола это позволяет.

Долота режущего типа имеют тенденцию к уходу влево. Это можно учесть при планировании направляющего угла перед зарезкой. Для осуществления этого необходимо учитывать опыт работы в данном районе.

Для увеличения скорости набора угла - увеличьте нагрузку на долото. Это обычно практикуемый способ. Однако, при достижении веса на долото определенной величины, может возникнуть обратный изгиб при использовании гибкой колонны для набора угла. Предполагаемая максимальная величина этой нагрузки для ствола 17-1/2" составляет 55000фунт. Если набор угла при этом значении нагрузки не увеличивается, то маловероятно, что дальнейшее увеличение веса улучшит ситуацию.

Очень важно тщательно следить за скоростью проходки. Параметры бурения обычно должны меняться очень часто. При наличии MWD, не существует извинений за слабый контроль скорости проходки. Уход от проектного направления ствола гораздо хуже, чем излишнее внимание к координатным параметрам.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Элементы КНБК

Что иметь постоянно на буровой для возможности сборки КНБК, которая может понадобиться в будущем (в пределах разумного) - решает руководитель направленного бурения. Все оборудование, которое прибывает на буровую,

должно быть проверено и принято под отчет. Необходимый запас двигателей,

кривых переводников и т.д. необходимо всегда иметь под рукой.

Для роторных КНБК предлагается иметь следующее:

1.Набор стабилизаторов (обычно втулочного и интегрального типов для размеров ствола 17-1/2" и меньшего) с перекрытием стенок ствола на 360°.

2.Короткие УБТ - жизненно важны для КНБК заданного направления. По возможности, необходимо иметь комплект коротких УБТ с размерами 5, 10 и 15

фут. В дополнение там, где имеется магнитная интерференция от колонны и забойного двигателя и ожидаются проблемы при наборе угла, необходимо иметь немагнитные (а не стальные) короткие УБТ.

3.Следите за тем, чтобы на буровой имелось в достаточном количестве бурильных и утолщённых бурильных труб.

4.Следите за наличием необходимого количества и размера насадок для долот (включая и те, которые могут понадобиться при работе с забойным двигателем.).

5.Имейте, по крайней мере, одну запасную УБТ каждого размера.

6.Все типы переводников (перепускные, наддолотные и т. п.), которые могут понадобиться позже.

Смотрите вперед! В направленном бурении необходимо думать по крайней

мере на одну КНБК дальше.

Краткое обобщение

1.При наборе угла всегда используйте полноразмерный наддолотный стабилизатор.

2.Чем более гибкая наддолотная УБТ, тем больший угол можно набрать.

3.При наборе и потере (в S-образных скважинах) угла как можно более внимательно следите за результатами замеров координат, чтобы быстро принять необходимые решения.