Техника, применяемая при бурении горизонтальных скважин

На бурение и строительство каждой ГС составляется индивидуальный проект. На этапе проектирования определяется месторасположение, траектория, длина горизонтального участка, конструкция, прогнозные значения дебита и другие параметры скважины.

При проектировании строительства ГС в зависимости от геологических условий, конструкции скважины и точки заложения устья выбирается и рассматривается проектная траектория ГС, которая закладывается в геолого-техническом наряде (ГТН).

Из структурной карты готовится выкипировка по кровли продуктивного горизонта района строительства ГС с нанесением планов пробуренных скважин, устья и плана ГС.

По направлению прокладки горизонтального ствола строится геологический разрез продуктивного пласта и близлежащих горизонтов. На геологический разрез наносится предпочтительный проектный профиль ствола скважины и допустимый вертикальный кондуктор прокладки горизонтального ствола.

К началу бурения наклонного участка на буровую доставляют технические средства:

1) Для осуществления технологического процесса используют:

-стальные бурильные трубы (СБТ) наружным диаметром 127мм;

-алюминиевые трубы (АБТ) наружным диаметром 129мм;

-винтовые забойные двигатели (ВЗД);

-отклонители ОВУШ1-172, ОВУШ-172;

-калибраторы диаметром 210-215,9мм;

-удлинители вала двигателя.

2) Для ориентирования отклонителя и оперативного контроля за параметрами траектории ствола скважины используя телеметрические системы типа СТТ, КЛИН, ОРБИ и ОНИКС с кабельным или ЗИС-4 с электромагнитным каналом связи.

3) Для контроля за параметрами ствола скважины используется инклинометр типа ИМММ73-120/60 ТУ39-1536-УО с комплектом специального инструмента для измерения в стволе скважины зенитными углами более 500.

4)Для отбора керна в горизонтальном стволе используется короткий, длиной 2,5-3м, колонковый набор- надставка на ВЗД.

Еще к началу бурения наклонного участка на буровую вызывается каротажная партия с телесистемой для наклонного участка с телесистемой.

Для управления траектории применяют забойные компоновки. Они бывают 2-х типов:

1) управляемые (рисунок) - позволяют активно управлять траекторией скважины с поверхности. Они состоят из:

· долота;

· калибратора;

· двигателя отклонителя;

· телесистемы.

Рисунок - Управляемая забойная компоновка:

1-долото; 2-калибратор; 3-вал; 4-нижнее плечо двигателя; 5-верхнее плечо двигателя; 6-телесистема; 7-переводник; L-нижнее плечо компоновки; Д-датчик от забоя; К-забойная компоновка; У-угол перекоса

 

2) неориентируемые (рисунок) - ведётся бурение участков стабилизации или малоинтенсивного изменения зенитного угла и азимута. Они состоят из:

· долота;

· удлинителя;

· стабилизатора;

· забойного двигателя;

· телесистемы.

Рисунок - Неориентируемая забойная компоновка:

1-долото; 2-удлинитель; 3-стабилизатор; 4-вал; 5-двигатель;6-телесистема; Д-датчик от забоя; К-забойная компоновка

 

Зенитный угол в ГС достигается с помощью коллибратора и удлинителя длиной до 1м.

Радиус участка набора зенитного угла приблизительно равен 300-700м в зависимости от применяемого механизма искривления.

Отклонение от вертикалей от 100 до 800м. Радиус искривления иногда доходит до 70-100м.

Контроль за пространственным положением ствола скважины при углах до 500 производится стандартными инклинометрами, спускаемой на кабеле. При зенитных углах более 500 измерение производится инклинометром ИН1-721 конструкции ВНИИ НПГ, спускаемым в контейнере на бурильных трубах.

Анализ результатов бурения ГС по типам профилей показывает, что нисходящий профиль (с зенитным углом около 85-890) имеют 51% ГС, горизонтальным (88-920)- 32% ГС, восходящий (до 95-970)- 14% ГС, синусоидальный- 3% ГС.

Профиль горизонтального участка ствола скважины оптимально размещать в наиболее продуктивных пластах преимущественно параллельно напластованию, Если нет веских оснований для иной модификации профиля.

 Конструкция скважины включает направление, кондуктор и эксплуатационную колонну. Ранее предусматривался спуск промежуточной колонны диаметром 245мм на кровлю продуктивного пласта. С приобретением современных навигационных систем малого диаметра, начиная с 1998г., осуществлен переход на конструкцию, позволяющую отказаться от 245мм промежуточной колонны и существенно снизить металлоемкость строительства скважины.

 Отклонители

Назначение отклоняющих устройств - создание на долото отклоняющего усилия или наклона оси долота к оси скважины в целях искусственного искривления ствола скважины в заданном или произвольном направлении. Их включают в состав компоновок низа бурильных колонн. Они отличаются своими особенностями и конструктивным выполнением.

В турбинном бурении в качестве отклоняющих устройств применяют:

· кривой переводник,

· турбинные отклонители типа ТО и ШО,

· отклонитель Р-1,

· отклонитель с накладкой,

· эксцентричный ниппель и др.

В электробурении применяют в основном механизм искривления (МИ); в роторном бурении - отклоняющие клинья, шарнирные отклонители и др. Рассмотрим некоторые отклонители.

Кривой переводник (рисунок 2.3) - это наиболее распространенный и простой в изготовлении и применении отклонитель при бурении горизонтальных скважин. Он представляет собой толстостенный патрубок с пересекающимися осями присоединительныхрезьб. Резьбу с перекосом 1...40 нарезают в основном на ниппеле, в отдельных случаях - на муфте. Кривой переводник в сочетании с УБТ длиной 8... 24 м крепят непосредственно к забойному двигателю.

Рисунок - Кривой переводник

 

Отклонитель с накладкой - это сочетание кривого переводника и турбобура, имеющего на корпусе накладку. Высота накладки выбирается такой, чтобы она не выдавалась за габаритные размеры долота. Отклонитель с накладкой при применении односекционных турбобуров обеспечивает получение больших углов наклона скважины. Его рекомендуется применять в тех случаях, когда непосредственно над кривым переводником необходимо установить трубы малой жесткости (немагнитные или обычные бурильные трубы).

Отклонитель Р-1 (рисунок) выполняется в виде отрезка УБТ, оси присоединительныхрезьб которой перекошены в одной плоскости и в одном направлении относительно ее оси. Отклонитель Р-1 предназначен для набора зенитного угла до 90° и выше, изменения азимута скважины, зарезки нового ствола с цементного моста и из открытого ствола.

Рисунок - Отклонитель Р-1

Турбинные отклонители (ТО) конструктивно выполняются посредством соединения нижнего узла с верхним узлом через кривой переводник, а валов - через специальный шарнир. Серийно выпускаются турбинные отклонители (рисунок) и шпиндели-отклонители (ШО).

Рисунок - Турбинный отклонитель ТО-2:

1 - турбинная секция; 2 - шарнирное соединение; 3 - шпиндельная секция

Турбинные отклонители имеют следующие преимущества:

· кривой переводник максимально приближен к долоту, что увеличивает эффективность работы отклонителя;

· значительно уменьшено влияние колебания осевой нагрузки на величину отклоняющей силы на долоте, что позволяет получить фактический радиус искривления, близкий к расчетному.

Недостаток турбинных отклонителей - малая стойкость узла искривленного соединения валов нижнего и верхнего участков отклонителя.

Эксцентричный ниппель (рисунок 2.6) представляет собой отклонитель, выполненный в виде накладки, приваренной к ниппелю турбобура. Применяется этот отклонитель при бурении в устойчивых породах, где отсутствует опасность заклинивания или прихвата бурильной колонны.

Рисунок - Ниппель забойного двигателя с накладкой:

1 - турбобур; 2 - накладка; 3 - долото

Упругий отклонитель (рисунок) представляет собой специальную с резиновой рессорой накладку, являющуюся сменной деталью, легко заменяемой при износе. Металлическую накладку приваривают к ниппелю турбобура. Изменяя толщину резиновой рессоры, регулируют интенсивность искривления ствола скважины. Упругий отклонитель можно применять во всех случаях бурения наклонно направленных скважин, в том числе в породах, где возможны заклинивание и прихват бурильного инструмента и ниппель с накладкой не может быть использован.

Рисунок - Отклонитель упругий:

1 - забойный двигатель; 2 - отклонитель; 3 - рессора резиновая;         4 -долото