Роторное бурение. Особенности. Область применения

• При роторном бурении вращение долоту передается от вращающего механизма – ротора, устанавливаемого на устье, через колонну БТ, выполняющих функцию полого вала => возможность передачи механической и гидравлической мощности на забой. 

                                                                                  𝑁_" = М × 𝑛   

                                                                                 𝑁_г =∆𝑃х𝑄    

• Кроме того, ротор удерживает на весу колонны БТ и ОТ, воспринимает М_реакт. при бурении 3Д.

• Привод ротора осуществляется от лебедки через карданный вал или цепную передачу, или от индивидуального привода (ПИР). ПИР позволяет регулировать 𝑛_вр в широких пределах (10-200 об/мин), снижает нагрузку на привод лебедки при подъеме с вращением.

• Ротор выбирают для конкретных условий ведения буровых работ по:

– допустимой нагрузке на стол ротора;

– передаваемой мощности;

– Ø проходного отверстия для пропуска долота. 

• При роторном способе бурения в отличие от бурения ГЗД 𝑛_вр устанавливается с пульта бурильщика, а М_кр на долоте не зависит от 𝑛_вр, а зависит от изменения 𝐺_", свойств горной породы, состояния опор и вооружения ПРИ.

• Проще подбирать оптимальный РБ, методику отработки долота, изменяя 𝐺_" и 𝑛_вр.

• При вращении БК ↓ риск ее прилипания, зависания, прихвата. 

• 𝐺_",     определяемая по показаниям ГНВ, близка к фактической, а вынос шлама обеспечивается при меньшей 𝑉_кп(бр) => требуется       меньший     𝑄_{насосов}. • Но усложняются условия работы БК. 

• Важно более эффективно и полно использовать мощность привода БН (600 кВт) для повышения эффективности разрушения горной породы применением гидромониторных долот, гидроударников, кольмататоров.

• При роторном бурении возможно применение всех типов ПЖ и продувка. 

↑ 𝑛_вр, Ø БТ, 𝐿_бк отрицательно влияют на коэффициент передачи мощности на забой: 

• Роторное бурение: эффективно при низких 𝑛_вр, + ПРИ с герметизированными маслонаполненными опорами => ↑ 𝐻_", больше, чем при турбинном бурении (объемное разрушение горной породы).

• Роторное бурение: верхние интервалы (осадочные горные породы), нижние интервалы вертикальных скважин, отбор керна, при промывке высоковязкими и утяжеленными БР, БР с наполнителями (предупреждение поглощений), когда применение 3Д невозможно или неэффективно. 

 

Бурение с применением гибких труб. Бурение с применением СВП. Бурение с использованием ОТ. Область применения и зависимость её от возможного нарушения равновесия напряженного состояния в системе «массив-пластскважина». Эффективность. Разрешающие условия. Специальные оборудование и приборы. Организация работ.

    Бурение с применением гибких труб (колтюбинг). Подземный ремонт скважины без ее глушения проводится с применением гибкой непрерывной трубы (ГНТ) диаметром 30-40 мм вместо обычных НКТ. Эта труба подается в скважину и извлекается из нее с помощью инжектора с гидроприводом, выполняющего роль талевой системы и лебедки обычной канатной подъемной установки. Устье скважины герметизируется лубрикатором. Инжектор удерживает гладкую непрерывную трубу за счет трения с помощью захватов, плотно обхватывающих ее с двух сторон. Подъем и опускание ГНТ происходит непрерывно с помощью гидромониторов со скоростью 1,2 м/с. Извлеченная из скважины ГНТ сгибается и равномерно наматывается на барабан. При сохранении дебитов скважин они позволили в 3-4 раза повысить производительность труда ремонтных бригад, в 2-3 раза снизить затраты на ремонт скважин.

    Особенностью бурения с ВСП (система верхнего привода) является то, что ротор, в основном, предназначен для удержания для весу колонны ОТ и БТ, для вращения имеется вращатель, представляющий собой единый узел с вертлюгом, который подвешен на ТС БУ.

Функции

· Вращение бурильной колонны с регулированием частоты при бурении, проработке и расширении ствола скважины, при подъёме/спуске бурильной колонны.

· Торможение бурильной колонны и её удержание в заданном положении.

· Обеспечение проведения спуско-подъёмных операций в том числе:

o наращивание/разборка бурильной колонны свечами и одиночными трубами;

o свинчивание/развинчивание бурильных труб, докрепление/раскрепление резьбовых соединений переводников и шаровых кранов;

o подача бурильных труб к стволу/удаление от ствола вертлюга.

· Проведение операций по спуску обсадных колонн в скважину.

· Промывка скважины и одновременное проворачивание бурильной колонны.

· Задание и обеспечение величин крутящего момента и частоты вращения, их измерение и вывод показаний на дисплей шкафа управления, выносной дисплей, пульт управления и на станцию геолого-технических исследований.

· Дистанционное управление.

· Герметизация внутритрубного пространства шаровыми кранами.

Преимущества СВП

· экономия времени в процессе наращивания труб при бурении;

· уменьшение вероятности прихватов бурового инструмента;

· расширение/проработка ствола скважины при спуске и подъёме инструмента;

· повышение точности проводки скважин при направленном бурении;

· повышение безопасности буровой бригады;

· снижение вероятности выброса флюида из скважины через бурильную колонну;

· облегчение спуска обсадных труб в зонах осложнений за счёт вращения и промывки;

· повышение качества керна.

    Для передачи механической и гидравлической энергии на долото применяются стандартные промысловые обсадные трубы. ОТ можно использовать в качестве всей буровой колонны или части ее различными способами. В этом методе обеспечивается предупреждение осложнения в стволе скважины за счет одновременного бурения и обсаживания ствола скважины ОТ непосредственно в процессе бурения.

Достоинства:

-сокращение количества СПО;

-возможность разбуривания труднопроходимых зон с переходным давлением и истощенных зон;

-ускорение бурения при пониженном забойном давлении;

-сокращенное время использования буровой установки.