Порядок проектирования режима бурения. Опорно-технологические скважины. Гидравлическая программа промывки скважины. Режимно - технологические карты.

 

Опытное бурение. Разрабатывать рациональное (оптималь­ные) параметры режима бурения следует на основании про­водки опорно-технологических скважин (ОТС). Проводка опорно-технологической скважины предшествует составлению технического проекта. С этой целью необходимо:

1) тщательно изучить геологические условия (стратигра­фию, тектонику) района, в котором предполагается бурить, и физико-механические свойства пород;

2) установить зоны возможных осложнений (нарушения це­лостности ствола скважины, выбросы, поглощения бурового рас­твора и т. п.), а также определить пластовые давления продук­тивных горизонтов;

3) изучить возможности самопроизвольного искривления ствола скважины и профилактические меры, ранее применяв­шиеся против искривления, а также выяснить эффективность этих мер;

4) в соответствии с геологическими условиями бурения: а) выбрать буровой раствор, задаться его параметрами для разбуривания отдельных горизонтов (свит и пластов); б) про­извести поинтервальный выбор способа бурения; в) выбрать типы долот для разбуривания отдельных горизонтов (свит и пластов).

Если бурение проектируется в районе, где ранее не прово­дилось глубокое бурение, все изложенные выше определения должны быть произведены по результатам бурения в близле­жащих геологических сходных районах. В зависимости от способа бурения, механических свойств по­род, качества бурового раствора и избранных типов долот при­ступают к определению необходимых значений для осевой на­грузки Р_д, количества прокачиваемого бурового раствора Q и частоты вращения долота п. При этом следует руководство­ваться (независимо от способа бурения) следующими положе­ниями.

1. Потенциальные возможности буровой установки должны быть максимально использованы.

2. Для промывки скважины должен быть выбран буровой раствор с минимально возможными параметрами: плотностью, вязкостью, статическим напряжением сдвига.

3. Количество прокачиваемой жидкости должно быть доста­точным для очистки забоя и выноса частиц выбуренной породы (шлама) на поверхность.

Составляются программы проведения исследований по выяв­лению влияния регулируемых параметров режима бурения на показатели работы долот. При составлении программы необхо­димо руководствоваться специальными инструкциями и положе­ниями (например, Методика проводки опорно-технологических скважин, ВНИИБТ, М., 1975). Опорно-технологические сква­жины рекомендуется бурить ротором и электробуром, так как, используя эти способы, можно соблюсти основные условия про­ведения исследований — независимость основных параметров режима бурения (осевой нагрузки и частоты вращения) друг от друга, а также иметь необходимый диапазон изменения частот вращения. Однако эта рекомендация не исключает и проводку их с применением гидравлических забойных двигателей. В процессе проводки опорно-технологической скважины бла­годаря созданию различных сочетаний параметров режима бу­рения находят оптимальные варианты. Обработка данных, по­лученных при бурении опорно-технологических скважин, доста­точно трудоемка, требует специальной подготовки. В последнее время для этого широко используются ЭВМ. Применение вы­числительной техники для расчета сложного взаимодействия переменных факторов процесса бурения позволяет более точно регулировать - и создавать оптимальные условия для бурения.

Режимно-технологические карты. После завершения обра­ботки материалов по пробуренным опорно-технологическим скважинам составляется типовая режимно-технологическая карта для бурения на данной площади. Режимно-технологические карты, как правило, состоят из четырех частей: 1) режимной; 2) инструктивной; 3) оператив­ного графика; 4) общей части.

Режимная часть карты включает для каждого стратиграфического горизонта оптимальный режим бурения. В инструктивной части даются рекомендации по предотвращению возможных осложнений и наиболее эффективные меры по борьбе с ними. В режимной и инструктивной частях карты указываются пути увеличения механической скорости проходки скважины. Чтобы буровая бригада в процессе проходки скважины могла опреде­лять, как успешно осуществляется процесс бурения, строится оперативный график, в котором отражаются ожидаемая меха­ническая скорость проходки и предполагаемые затраты вре­мени на все операции по интервалам бурения. В общей части карты приводятся организационно-технические мероприятия, обеспечивающие предусмотренную в предыдущих частях карты технологию бурения и ожидаемые показатели проходки сква­жин.

Гидравлическая программа промывки. Целью составления гидравлической программы бурения яв­ляется определение рационального режима промывки сква­жины, обеспечивающего наиболее эффективную отработку бу­ровых долот при соблюдении требований и ограничений, обусловленных геологическими особенностями вскрываемого ин­тервала, энергетическими, техническими и эксплуатационными характеристиками применяемого оборудования и инструмента. Основные задачи при составлении гидравлической программы бурения скважины — выбор технологически необходимого рас­хода бурового раствора, оптимальной схемы и режима очистки забоя скважины и рационального использования гидравличе­ской мощности буровых насосов. Существуют различные методики составления гидравличе­ской программы бурения скважин. При составлении гидравлической программы бурения скважины необходимо: выбрать оптимальный расход бурового раствора, составить баланс потерь давления, определить пе­репад давления на насадках гидромониторного долота, коли­чество насадок и их внутренний диаметр. Расход бурового рас­твора должен обеспечить такую среднюю скорость восходящего потока в кольцевом пространстве, которая бы позволила, по возможности, полностью очистить забой скважины от выбурен­ной породы и вынести шлам на дневную поверхность. Выбранный расход бурового раствора должен удовлет­ворять следующим требованиям:

гидродинамическое давление на вскрываемый пласт должно быть меньше, чем давление гидроразрыва пласта.

при вскрытии интервалов, сложенных неустойчивыми поро­дами, склонными к кавернообразованию (обвалам, осыпям), необходимо поддерживать ламинарный режим течения буро­вого раствора в кольцевом пространстве скважины.

Технические характеристики очистных устройств должны обеспечивать требуемую степень очистки бурового раствора при выбранном его расходе и заданной, максимально допустимой концентрации шлама в потоке. Режим течения промывочной жидкости определяется сред­ней скоростью потока, плотностью и реологическими характе­ристиками жидкостей, а также размерами канала.