отклонение при роторном бурении

ОТКЛОНИТЕЛЬ (а. deflecting tool; н. Ablenkkeil, Ablenkvorrichtung; ф. deviateur; и. deflector) — устройство, создающее боковое поперечное усилие для изменения направления движения долота при бурении. Отклонители применяются для бурения наклонно направленных скважин.

При роторном бурении в качестве отклонителя используется клин (уипсток), спускаемый на забой или на другое место в скважине и отжимающий долото, диаметр которого меньше основного диаметра скважины. Клин может постоянно находиться в забое на всё время бурения скважины либо спускаться и подниматься вместе с бурильным инструментом. Клин должен врезаться в забой или в цементный мост, устанавливаемый в стволе, когда с определённой глубины забуривают 2-й ствол.

При бурении забойными двигателями основной вид отклонителя — изогнутая труба (или переходник), устанавливаемая над двигателем (при небольшой его длине), под двигателем либо между шпинделем и рабочей парой винтового двигателя. Другой вид отклонителя — рёбра (накладки), прикрепляемые к шпинделю забойного двигателя. Рёбра выполняются так, что расстояние от его поверхности до оси шпинделя соответствует радиусу скважины. Рёбра иногда выполняют упругими (например, резиновыми или в форме пружин), что обеспечивает большую безопасность ведения работ.

Вооружение долот

Тип вооружения долота

Каждая серия разделена на 4 типа в зависимости от твердости разбуриваемых пород.

Тип 1 - для бурения мягких пород в пределах серии;

Тип 2 – для бурения средних пород;

Тип 3 – для бурения твердых пород;

тип 4 —для бурения крепких пород

Направления кондуктор назначения

Кондуктор - вторая обсадная колонна - предназначен для перекрытия и изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, изоляции кавернозных и трещиноватых пород, подвески остальных колонн и монтажа противовыбросового оборудования

Режим бурения

Режим бурения характеризуется следующими параметрами: осевой нагрузкой на долото; частотой вращения долота; расходом промывочной жидкости и ее качеством; временем пребывания долота на забое.
Различают оптимальный и специальный режимы бурения.
Оптимальным называют режим, установленный с учетом геологического разреза и максимального использования имеющихся технических средств для получения высоких количественных и качественных показателей при минимальной стоимости 1 м проходки.
Специальным называют режим, установленный для забуривания второго ствола и последующего бурения в осложненных условиях, при обвалах, высоком пластовом давлении, поглощениях жидкости, изменении направления оси скважины, отборе керна и др.
Передавать осевую нагрузку на долото за счет массы нижней секции колонны бурильных труб нерационально, так как в этом случае секция будет подвергаться напряжениям на сжатие, изгиб и кручение. Это приводит к поломкам бурильной колонны и искривлению ствола скважины. Поэтому в нижней части бурильной колонны устанавливают утяжеленный низ. В процессе бурения осевая нагрузка на долото не должна превышать 0,75 массы утяжеленного низа.
Заданная нагрузка на долото контролируется гидравлическим индикатором массы. Осевая нагрузка в процессе забуривания второго ствола должна быть равномерной при скорости проходки 3-4 м/ч.
Частота вращения долота должна быть в пределах 40- 60 об/мин. На таком режиме второй ствол следует забуривать не менее чем на 5-6 м. Если в этом интервале долото работало нормально, бурение можно вести на оптимальном режиме.
После спуска очередного долота при нагрузке 15-30 кН прорабатывают интервал 10-15 м от забоя. В течение нескольких минут поддерживают пониженную нагрузку для того, чтобы опоры долота приработались, а затем увеличивают ее до требуемого значения, согласно указаниям геолого-технического наряда, и поддерживают постоянной.
Окончательно осевую нагрузку бурильщик должен выбирать сам, добиваясь наибольшей механической скорости проходки.
Успешное бурение второго ствола до проектной глубины и последующие работы во многом зависят от качества и количества промывочной жидкости, подаваемой на забой, т. е. от скорости восходящего потока в затрубном пространстве.

62 Классификация тампонажных материалов

 

В зависимости от вида вяжущего материала тампонажные материалы делятся на:

1) тампонажный цемент на основе портландцемента;

2) тампонажный цемент на основе доменных шлаков;

3) тампонажный цемент на основе известково-песчаных смесей;

4) прочие тампонажные цементы (белиловые и др.).

При цементировании скважин применяют только два первых вида - тампонажные цементы на основе портландцемента и доменных шлаков.

К цементным растворам предъявляют следующие основные требования:

подвижность раствора должна быть такой, чтобы его можно было закачивать в скважину насосами, и она должна сохраняться от момента приготовления раствора (затворения) до окончания процесса продавливания;

структурообразование раствора, т. е. загустевание и схватывание после продавливания его за обсадную колонну, должно проходить быстро;

цементный раствор на стадиях загустевания и схватывания и сформировавшийся камень должны быть непроницаемы для воды, нефти и газа;

цементный камень, образующийся из цементного раствора, должен быть коррозионно- и температуроустойчивым, а его контакты с колонной и стенками скважины не должны нарушаться под действием нагрузок и перепадов давления, возникающих в обсадной колонне при различных технологических операциях.

В зависимости от добавок тампонажные цементы и их растворы подразделяют на:

песчаные,

волокнистые,

гельцементные,

пуццолановые,

сульфатостойкие,

расширяющиеся,

облегченные с низким показателем фильтрации,

водоэмульсионные,

нефте-цементные и др.

В настоящее время номенклатура тампонажных цементов на основе портландцемента и шлака содержит:

1) тампонажные портландцементы для "холодных" и "горячих" скважин ("холодный" цемент - для скважин с температурой до 500С, "горячий" - для температур до 1000С, плотность раствора 1,88 г/см3);

2) облегченные цементы для получения растворов плотностью 1,4 - 1,6 г/см3 на базе тампонажных портландцементов, а также на основе шлакопесчаной смеси (до температур 90 - 1400С), в качестве облегчающих добавок используют глино-порошки или молотые пемзу, трепел, опоку и др.;

3) утяжеленные цементы для получения растворов плотностью не менее 2,15 г/см3 на базе тампонажных портландцементов для температур, соответствующих "холодным" и "горячим" цементам, а также шлакопесчаной смеси для температур 90 - 1400С (в качестве утяжеляющих добавок используют магнетит, барит и др.);

4) термостойкие шлакопесчаные цементы для скважин с температурой 90 - 140 и 140 - 1800С;

5) низкогигроскопические тампонажные цементы, предназначенные для длительного хранения.

Регулируют свойства цементных растворов изменением водоцементного отношения (В:Ц), а также добавлением различных химических реагентов, ускоряющих или замедляющих сроки схватывания и твердения, снижающих вязкость и показатель фильтрации.

В практике бурения в большинстве случаев применяют цементный раствор с В:Ц=0,4 - 0,5. Нижний предел В:Ц ограничивается текучестью цементного раствора, верхний предел - снижением прочности цементного камня и удлинением срока схватывания.

К ускорителям относятся

хлористые кальций,

калий и натрий;

жидкое стекло (силикаты натрия и калия);

кальцинированная сода;

хлористый алюминий.

Эти реагенты обеспечивают схватывание цементного раствора при отрицательных температурах и ускоряют схватывание при низких температурах (до 40 °С).

Замедляют схватывание цементного раствора также химические реагенты, такие как:

гидролизованный полиакрилонитрил,

карбоксиметилцеллюлоза,

полиакриламид,

сульфит-спиртовая барда,

конденсированная сульфит-спиртовая барда,

нитролигнин.

Перечисленные реагенты оказывают комбинированное действие. Все они понижают фильтрацию и одновременно могут увеличивать или уменьшать подвижность цементного раствора.

Для приготовления цементного раствора химические реагенты растворяют предварительно в жидкости затворения (вода). Утяжеляющие, облегчающие и повышающие темпера-туростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия (сухие цементные смеси).

63 Колле́ктор углеводоро́дов — горная порода, содержащая пустоты (поры, каверны или системы трещин) и способная вмещать и фильтровать флюиды (нефть, газ, воду). Подавляющее большинство пород-коллекторов имеют осадочное происхождение. Коллекторами нефти и газа являются как терригенные (алевриты, песчаники,алевролиты, некоторые глинистые породы), так и хемогенные и биохемогенные (известняки, мел, доломиты), а также смешанные породы.

64 СВОЙСТВА ТАМПОНАЖНЫХ РАСТВОРОВ И КАМНЯ.

О пригодности тампонажного раствора для цементирования конкретных интервалов скважины судят по совокупности его характеристик: плотности, прокачиваемости, сроков загустевания и схватывания, седиментационной устойчивости, реологических свойств, водоотдачи, проницаемости теста и камня из него, прочности камня, характера и равномерности объемных изменений при твердении, коррозионной, темепратурно- и морозостойкости камня, способности создавать практически непроницаемую связь с обсадной колонной и окружающими горными породами.

ПРОКАЧИВАЕМОСТЬ. В течение времени, пока тампонажный раствор закачивают в заданный интервал скважины, он должен оставаться легкоподвижным. Подвижность раствора для холодных скважин оценивают косвенно с помощью усеченного стального конуса АзНИИ объемом 120см.

Подвижность тампонажного раствора для высокотемпературных скважин оценивают также косвенно с помощью консистометра.

Консистенция (густота) есть величина, обратная подвижности. Удовлетворительно подвижными считаются растворы, консистенция которых в течение времени, достаточного для транспортировки их в скважину, не превышает 10 -15 УЕК (условных единиц консистенции.

СРОК ЗАГУСТЕВАНИЯ. По мере развития гидратации консистенция тампонажного раствора изменяется и наступает момент, когда он становится трудно прокачиваемым. Обычно такой критической точкой считают консистенцию в 30 УЕК. Промежуток времени от начала затворения до момента, когда консистенция раствора достигнет такой величины, называют сроком загустевания.

СРОК СХВАТЫВАНИЯ. О развитии процесса превращения тампонажного раствора в покое из жидкого в полутвердое состояние судят по срокам начала и конца схватывания. Сроки схватывания при температуре менее 90 С и атмосферном давлении измеряют с помощью прибора Вика. Сроки схватывания растворов, предназначенных для цементирования скважин с высокими температурами, измеряют с помощью специальных автоклавов, в которых смонтированы видоизмененные приборы Вика с 6-12 иглами.

СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ. О седиментационной устойчивости судят по двум показателям: водоотделению из тампонажного раствора за 3 часа покоя и образованию восходящих каналов в нем. Удовлетворительно стабильными считаются растворы из неутяжеленных цементов, из которых выделилось не более 3.5 % воды при атмосферных условиях, а из утяжеленных - не более 4 %. Растворы, в которых наблюдаются такие явления, как образование каналов, по которым вверх движется поток воды, следует считать седиментационно неустойчивыми и малопригодными для цементирования скважин.

ПРОНИЦАЕМОСТЬ ТАМПОНАЖНОГО ТЕСТА. В тампонажном растворе часть воды физически связана, но большая часть объема воды находится в свободном состоянии. Поэтому проницаемость свежеприготовленного тампонажного раствора велика. По мере гидратации (присоединения воды к минералам) и развития сначала тиксотропной, а позже

кристаллической структуры проницаемость тампонажных растворов со временем уменьшается. Способы измерения истинной проницаемости тампонажных растворов на стадии загустевания пока не разработаны.

Проницаемость тампонажного камня во времени изменяется по сложному закону. Измеряют ее также, как и проницаемость горных пород.

ПРОЧНОСТЬ ТАМПОНАЖНОГО КАМНЯ. О прочности камня, согласно ГОСТ 1581-85 судят по сопротивлению его разрушению при изгибе и сжатии. Нормативы на прочность камня из раствора, предназначенного для цементирования конкретной скважины, пока не разработаны.

ОБЪЕМНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ. Для надежного разобщения проницаемых пластов важно, чтобы при твердении объем тампонажного теста не из менялся, либо несколько увеличивался, но при этом увеличение должно протекать без растрескивания камня и без образования поровых каналов, по которым пластовые жидкости могут фильтроваться через камень. Для цементирования непригодны те цементы, растворы из которых дают усадку.

ТЕМПЕРАТУРОСТОЙКОСТЬ. Камень считают температуростойким лишь до тех пор, пока при длительном воздействии высокой температуры не начинается интенсивное снижение прочности и рост проницаемости. С повышением температуры увеличиваются скорости реакций гидратации, тампонажный раствор быстрее превращается в камень, а прочность камня достигает предельного значения.

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ - способность тампонажного камня сохранять прочность при многократных замораживаниях и размораживаниях. Камень который после нескольких циклов изменения знака температуры теряет прочность и рассыпается, непригоден для цементирования скважин, пробуренных в ММП.

КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ. Камень считается коррозионно стойким, если после длительного (в течение многих лет) хранения в пластовых жидкостях прочность и проницаемость его заметно не ухудшаются.