ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ БУРОВЫХ РАБОТ

 

Колонны гибких труб при бурении применяют для:

• бурения новых неглубоких скважин до 1800 м с диамет­ром ствола до 216 мм;

• забуривания второго или нескольких стволов, которые могут быть вертикальными. Однако наибольший эффект дос­тигается при бурении наклонно-направленных и горизон­тальных отводов от основного ствола. Колонна гибких труб обеспечивает набор кривизны до 10°/10 м. Проходимость с помощью КГТ горизонтальных участков в 1993 - 1995 гг. превышала 300 м при диаметре колонны 50, 8 мм, а к настоя­щему времени она увеличена до 500 - 600 м при диаметрах 60, 3 и 73 мм и в перспективе будет доведена до 1000 м;

• повторного вскрытия пластов при углублении скважины;

• бурения части ствола скважины с обеспечением режима
депрессии на забое.

Все указанные операции можно выполнять без глушения скважины, через ствол которой ведутся работы, даже в режи­ме депрессии на забое. Достигается это при минимальном ухудшении коллекторских свойств продуктивного пласта. Причем вскрытие последнего и бурение в нем скважины со­вместимы с процессом добычи. Это позволяет исключать проведение каких-либо работ по вызову притока и освоение скважины. Отсутствие необходимости в выполнении этих операций повышает эффективность работ не только в инже­нерном, но и в экономическом плане.

В процессе бурения пластов с высокой проницаемостью и низким пластовым давлением уменьшается количество случа­ев поглощения промывочной жидкости, потерь циркуляции и проявления других особенностей, поскольку процесс бурения с использованием КГТ ведется при минимально возможном давлении.

Промышленное применение гибких труб в бурении нача­лось в 90-е годы. Если в 1991 г. в США было пробурено все­го 3 скважины, то к 1994 - уже 150, а к настоящему времени их общее число приблизилось к 200. В Канаде за этот же пе­риод было пробурено 39 скважин.

Буровое оборудование, использующее КГТ, достаточно ком­пактно, буровая вышка в большинстве случаев отсутствует. По существу, агрегаты, входящие в комплекс оборудования для бурения, представляют собой масштабно увеличенные аг­регаты, применяемые для подземного ремонта. Кроме того, в комплекс входят передвижные установки, обеспечивающие подготовку и очистку бурового раствора. В качестве промы­вочной можно использовать жидкость на углеводородной ос­нове, в простейшем случае отфильтрованную и отсепарированную нефть. В связи с этим снижаются расходы на приго­товление и очистку бурового раствора. Кроме того, отпадают проблемы, связанные с утилизацией отработанного раствора. Для размещения комплекса достаточно иметь площадь в 800 м², вместо 1500 м² для малогабаритных буровых установок тра­диционной конструкции.

Помимо этого, при применении КГТ экономится время за счет ускорения процесса спуска и подъема колонны для сме­ны долота.

Аварийные ситуации при наращивании труб во время про­ходки скважины не возникают, поскольку эти операции от­сутствуют. Снижению опасности проведения всех буровых работ способствует непрерывный контроль за процессом бу­рения как на поверхности, так и непосредственно на забое с помощью специального оборудования.

Так же как и при проведении подземного ремонта скважин, применение КГТ сокращает случаи травматизма и обеспечивает выполнение жестких требований по охране окружающей среды.

Для специализированных буровых работ используют гиб­кие трубы с наружным диаметром не менее 60, 3 мм. Хотя достаточно широко применяют и трубы с наружным диамет­ром 38, 1, 44, 5, 50, 8 мм. Оптимальными диаметрами труб яв­ляются 89 и 114 мм.

Вращение породоразрушающего инструмента обеспечива­ется забойным двигателем, который установлен на гибкой трубе и имеет свои особенности, обусловленные малой жест­костью КГТ при работе на кручение, изгиб и сжатие. Кроме того, при использовании колонны гибких труб отсутствует возможность применения утяжеленных бурильных труб. Это накладывает ограничения и на выбор оборудования, и на ре­жимы бурения из-за:

•   малой нагрузки на породоразрушающий инструмент;

•   незначительного крутящего момента, который должен развивать двигатель;

•   высоких оборотов двигателя, так как в противном случае мощность, подводимая к породоразрушающему инструменту, будет низкой.

Сказанное выше указывает на недостатки при использова­нии КГТ в бурении. К ним относятся более низкая скорость проводки, необходимость уменьшения диаметров скважин, незначительные сроки службы и долот, и забойных двигате­лей малого диаметра. Однако эти отрицательные моменты при проведении дополнительных работ можно либо полностью, либо в достаточной степени устранить.

Важно иметь в виду, что экономический эффект от ис­пользования КГТ в бурении весьма высок. Например, стои­мость бурения одной горизонтальной скважины на Аляске при бурении обычными установками составляет 2200 тыс. дол., а при использовании в аналогичных условиях установки с КГТ - 500 тыс. дол.

Перечисленные ограничения обусловливают и выбор ре­жимов работы, например, использование забойного двигателя большой мощности может привести к скручиванию колонны гибких труб, при этом ее угловые деформации могут дости­гать 6-7 полных оборотов нижнего сечения относительно верхнего на каждые 1000 м длины. При уменьшении нагруз­ки на долото, например, при подъеме труб, бывают случаи самопроизвольного раскручивания колонны в противополож­ную сторону, что вызывает самоотворот резьбового соедине­ния забойного двигателя.

В зависимости от применяемого диаметра КГТ и класса буровой установки забойное оборудование может быть доста­точно простым и содержать соединительную муфту, стабили­затор, забойный двигатель и породоразрушающий инстру­мент. Подобный комплект инструментов используют при трубах диаметром 33 - 55 мм. При применении труб с диа­метром 60, 3 мм и выше в компоновку входят соединительная муфта, обеспечивающая переход от КГТ к забойной установ­ке, направляющий инструмент (в виде одной трубы с увели­ченной толщиной стенки), предохранительный разъедини­тель, немагнитный переводник, измерительный прибор с ис­точником гамма-излучения, немагнитная утяжеленная бу­рильная труба (УБТ), буровой забойный двигатель объемно­го типа с регулируемым отклонителем и долото.

При работе с КГТ обязательным элементом внутрискважинной компоновки является стабилизатор. Он воспринима­ет часть радиальных усилий, возникающих в процессе рабо­ты, позволяет уменьшать амплитуду колебаний и в итоге снижает величины циклических напряжений, действующих на участке гибкой трубы, расположенной непосредственно над двигателем.

Для исключения аварийного усталостного разрушения трубы периодически следует отрезать ее участок в нижней части, так как здесь материал устает в наибольшей степени.

 

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМОЕ ДЛЯ БУРЕНИЯ

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЙ ИНСТРУМЕНТ

 

Выбор долота при бурении с использованием гибких труб обусловлен режимом работы забойного двигателя - малая осевая нагрузка и большая частота вращения. В этом случае шарошечные долота малоэффективны и поэтому не применя­ются, тем более что срок их службы в подобном режиме ра­боты чрезвычайно низок.

Для разбуривания цемента и породы лучше всего подходят долота истирающего типа, армированные алмазами или встав­ками из карбида вольфрама. К основным характеристикам до­лота относятся его марка, диаметр, перепад давления на нем.

 

ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

 

При выполнении буровых работ и удалении пробок при­меняют забойные двигатели двух типов - объемного и дина­мического действия. К первым относятся винтовые и акси­ально-поршневые двигатели, ко вторым - турбобуры. Наибо­лее целесообразно использовать забойные двигатели объемного действия, а из них предпочтительнее винтовые, поскольку последние обладают более приемлемой характеристикой для условий работы с КГТ. Кроме того, для их привода необхо­дим меньший расход технологической жидкости, что важно, как будет показано ниже, для обеспечения прочности колон­ны.

Характеристики наиболее типичных забойных двигателей приведены ниже:

 

Марка двигателя	Д-42	Д-48	Д1-54	ДГ-60	Д-85
Диаметр наружный, мм	42	48	54	60	85
Диаметр долот, мм	59	59-76	59-76	76-98, 4	98, 4-120, 6
Расход рабочей жидко­сти, л/с	0, 3-0, 5	1, 2-2, 6	1-2, 5	1-2	4, 8
Перепад давления на двигателе, МПа	2-4	4-5	4, 5-5, 5	4, 5-5, 5	5, 5

 

БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ

 

В настоящее время применяют два типа буровых устано­вок - снабженные вышкой и без нее.

Буровая установка фирмы " Canadian Francmaster Ltd." [25] состоит из четырех блоков - пульта управления, располо­женного на отдельной транспортной базе, блока с барабаном гибкой трубы, смонтированного на трейлере, блока, включа­ющего основание, транспортер и П-образную мачту, блока мостков, размещенных на отдельном трейлере.

По существу буровая установка с использованием КГТ аналогична агрегату, предназначенному для работы с КГТ малых диаметров (см. разд. 2). Однако в данном случае уве­личение массы комплектующего оборудования, габаритов, уси­лий, действующих в процессе функционирования установки, приводит к ее разрастанию. В результате весь комплект пере­возят на четырех транспортных единицах. Сюда не входят блок для приготовления бурового раствора, насосные агрега­ты для последнего и закачки азота, а также емкость для его хранения.

Рассматриваемое оборудование имеет следующие конст­руктивные особенности.

Колонна гибких труб снабжена каротажным кабелем и двумя трубопроводами малого диаметра для подачи жидкости гидропривода к забойному оборудованию.

Последнее включает управляемый с поверхности отклони-тель долота, обеспечивающий оперативный выбор направле­ния бурения. Кроме того, в забойном оборудовании размеща­ется блок ориентации, позволяющий определять фактическое направление бурения скважины и передавать соответствую­щую информацию на пульт управления. Оно содержит также комплект датчиков, регистрирующих и передающих в виде электрических сигналов на пульт управления информацию о величине забойного давления, результатах гамма-каротажа, расходе жидкости, текущей по внутренней полости КГТ и кольцевому пространству. С помощью кабельной телеметрии осуществляется передача всех сведений в режиме реального времени на пульт управления.

Пульт управления оборудован комплексом обычных при­боров, регистрирующих режим бурения, закачки жидкости и протекания всех других процессов, а также бортовой ЭВМ, в которую закладывают программу бурения. При выполнении работ ведут непрерывный контроль за положением долота, направлением проводки скважины, физическими свойствами разбуриваемой породы, изменением расходов бурового рас­твора и жидкости, поступающей из пласта. Все эти данные отражаются на экране дисплея оператора. Режим работы бу­рового агрегата, в частности, направление бурения ствола скважины могут задаваться оперативно, например, с помо­щью " мыши" ЭВМ.

Все это создает эффект присутствия оператора в сква­жине и представления им места в разбуриваемом про­странстве пласта. Постоянно поступающая информация о состоянии окружающей среды позволяет принимать доста­точно быстро обоснованные решения по управлению про­цессом бурения. Создание подобного оборудования по важности решаемых проблем и уровню их решения превосходит некоторые космические программы, реализован­ные к настоящему времени.

Буровой агрегат подобной конструкции позволяет рабо­тать с КГТ диаметром 60, 3 или 73 мм. Грузоподъемность мач­ты с талевой системой - 680 кН.

Использование подобной буровой предполагается после проводки вертикального участка скважины с использованием традиционных технологий. Его бурят на глубину, практиче­ски достигающую кровли пласта, без вскрытия последнего. Затем выполняют весь комплекс работ по обсаживанию, це­ментированию, оборудованию устья скважины колонной голов­кой. Диаметр эксплуатационной колонны составляет 144 -168 мм.

Для вскрытия пласта наклонными ответвлениями или го­ризонтально расположенными стволами на устье пробурен­ной скважины монтируют описываемый буровой агрегат. На трубной головке закрепляют блок превенторов, содержащий " (снизу вверх) секцию с глухими срезающими плашками, сек­цию с фланцами для подвода жидкости глушения, секцию с трубными плашками, секцию с удерживающими плашками, универсальный превентор с эластичным уплотняющим эле­ментом, лубрикатор и уплотнитель КГТ. Эта сборка имеет высоту порядка 6 м.

На блоке превенторов монтируют транспортер, конструк­ция которого содержит два ряда цепей с плашками, захваты­вающими трубу. Над ней располагают отклонитель.

Помимо описанной буровой установки существуют более компактные, предназначенные для работы с меньшими диа­метрами труб. Их характерной особенностью является отсут­ствие мачты. Все оборудование таких установок размещается на одной транспортной единице (кроме блока подготовки и обработки бурового раствора). Основным отличием этих ус­тановок от агрегатов, предназначенных для проведения под­земного ремонта, является более высокая установка транс­портера, обусловленная необходимостью наличия шлюза дос­таточно большой длины, обеспечивающего спуск в скважину инструментов, входящих в состав буровой головки. Это, в свою очередь, требует грузоподъемного устройства, удержи­вающего транспортер во время работы с большей высотой подъема.

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: