Многоствольное и горизонтальное бурение

• Добыча нефти и газа из труднодоступных участков, занятых на поверхности промышленными и жилыми объектами, оврагами, горами, реками, болотами;
• Экономия отводимых для строительства буровых плодородных земельных участков, лесов;
• Экономия затрат на строительство оснований, подъездных путей, линий электропередач, связи, трубопроводов;
• Сокращение средств и времени на обслуживание при эксплуатации скважины;

• Обход зон обвалов и аварий в скважине;

• Вскрытие продуктивного пласта под определённым углом для увеличения поверхности дренирования, а также при многозабойном вскрытии пласта.

В этой связи большое значение имеет правильный выбор профиля скважины, так как рациональный профиль позволяет сократить до минимума работу с отклонителем на возможно меньшей глубине. Практически всем геолого-техническим условиям бурения и эксплуатации отвечают, а значит и широко применяются, профили скважин 5 типов.

4.1. Профили наклонно-направленных скважин

Профиль типа А

Профиль типа А состоит из 3х участков: Первого (1) -вертикального, второго (2) -участка набора максимально необходимого зенитного угла, и третьего (3) -наклонно-прямолинейного

участка, продолжающегося до проектного забоя в продуктивном пласте. Применение этого

профиля позволяет до минимум ограничить число рейсов долота с отклонителем, получить наибольшее отклонение от вертикали при том же зенитном угле. Эксплуатация скважин с таким профилем не вызывает затруднений.

 

Профиль типа Б

Профиль Б является разновидностью профиля А. От тоже состоит из 3х участков, но вместо 3го наклонно-прямолинейного участка, участка стабилизации кривизны, имеется участок естественного снижения зенитного угла. Такой профиль требует набора значительно большего зенитного угла в конце

участка 2. Длинна этого участка больше, а работы с отклонителем требуют дополнительные затраты времени и средств. Такой профиль можно применить, где естественный темп снижения зенитного угла невелик и искусственная стабилизация его затруднена.

Профиль типа В

Профиль типа В состоит из 5ти участков: 1го-вертикального, 2го-участка набора зенитного угла, 3го-наклонно-прямолинейного, 4го-участка снижения зенитного угла, естественного или искусственного, 5го-вертикального, позволяющего при пересечении нескольких продуктивных пластов

эксплуатировать любой из них с сохранением общей сетки разработки. Профиль этого типа наиболее сложен.

 

Профиль типа Г

Когда не удаётся стабилизировать зенитный угол, скважины бурят по профилю Г, состоящему из 4-х участков и отличающегося от предыдущего тем, что вместо участка 3 и 4 имеется один участок 3-естественного снижения зенитного угла.

 

 

Профиль типа Д

 

 Профиль типа Д состоит из 2х участков: из вертикального и участка набора зенитного угла. Профиль характеризуется большой протяжённостью участка 2, на которой проводятся работы с отклонителем. Профиль этого типа применяется редко, лишь в случаях, когда можно полезно использовать естественное направление искривления.

 

4.2. Профили горизонтальных скважин

 

Профили горизонтальных скважин отличаются от наклонно направленных, так как горизонтальная скважина-это скважина, пробуренная параллельно плоскости простирания продуктивной зоны, с целью ограничения поступления нежелательных флюидов,

максимизации добычи, подключения

вертикальных трещин, увеличения добычи. Поэтому профили таких скважин бывают в основном 3х типов, которые зависят от радиуса кривизны.

 

Первый тип-скважина с большим радиусом кривизны, от 300 до 1800 метров и углом набора до 3 до 18 градусов на 100 метров.

Второй тип со средним радиусом от 90 до 210 метров и углом набора от 24 до 60 градусов на 100 метров.

Третий тип с малым радиусом-от 6 до 18 метров и углом набора от 3 до 12 градусов на 1 метр.

 

5. РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ КОМПОНОВКИ НИЗА

БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

 

Для бурения скважины с заданным профилем используют соответствующие технические средства управлением искривлением. Рассмотрим их на примере бурения горизонтальных скважин с профилем разных радиусов.

Для бурения скважин с большим радиусом кривизны применяют следующую компоновку низа бурильной колонны (КНБК), состоящую из вращающегося шпинделя, кривого переводника или корпуса с регулируемым углом искривления, секции гидравлического забойного двигателя, разгрузочного клапана.

 

Для скважин со средним радиусом могут использоваться КНБК двойного изгиба, состоящие из вращающегося шпинделя, корпуса, с регулируемым углом искривления, секции гидравлического забойного двигателя, разгрузочного клапана, кривого переводника.

 

 

 

 

Для бурения скважин с малым радиусом кривизны применяют КНБК, состоящую из вращающегося шпинделя, секции гидравлического забойного

двигателя, шарнирного отклонителя, трубы с накладкой.

Рассмотренные КНБК являются наиболее типовыми.

В практике же строительства наклонно-направленных и горизонтальных скважин используют достаточно широкий ассортимент устройств и инструмента для выполнения поставленных задач. Это и

турбинно-секционные отклонители, и шпиндели-отклонители, и всевозможные центраторы с различной геометрией центрирующих элементов, и шарнирные отклонители с кривыми переводниками. Определённое сочетание которых в компоновке низа бурильной колонны позволяют выполнить проводку скважины по заданному профилю.

Конструирование КНБК, их отработка и адаптация в конкретных технико-технологических и геологических условиях проводится с учётом методики расчёта оптимальных размеров КНБК, а оптимизация параметров КНБК проводится на основе программного обеспечения процесса проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин, разработанного в НИИ буровой техники.

Реально, такая компоновка может выглядеть следующим образом:

• долото;
• секция гидравлического забойного двигателя;
• шарнирный отклонитель;
• посадочное устройство для установки приборов.

 

 Понятно, что это не типовая КНБК, а компоновка, для бурения горизонтального участка скважины с проектной глубиной 2550 метров, радиусом кривизны 71 метр, азимутом 260 градусов и длинной горизонтального участка 150 метров. Естественно, что изменение технико-технологических и

геологических условий при проводке скважины потребует и изменения КНБК. В этой связи управление искривлением скважины имеет первостепенное значение.

Вся механика процесса искривления происходит за счёт возникновения на долоте отклоняющей силы, приложенной под углом к оси долота, или в следствии перекоса оси долота относительно плоскости забоя. Оба фактора связаны с изгибом нижней части бурильной колонны, а степень их влияние зависит от выбранной конструкции КНБК.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. КОНТРОЛЬ ЗА БУРЕНИЕМ

 

 При проводке наклонно-направленных скважин необходим постоянный контроль за расположением их траектории в пространстве. Для этого следует систематически, по мере углубления ствола, измерять зенитный угол (рис.9) и азимут (рис.10) скважины и наносить фактические координаты точек скважины на проектный

профиль и план. Фактические координаты наклонного ствола получают в результате обработки инклинометрических данных, замер которых проводят периодически инклинометром, что связано с вызовом геофизической партии.

 

 В мировой практике строительства горизонтальных скважин используются телесистемы, в которых каналом связи является промывочная жидкость, находящаяся в скважине. Но из-за дороговизны и относительно больших погрешностей измерений в отечественной практике такие

системы пока не используются. В настоящее время для непрерывного контроля забуривания и бурения горизонтальных ответвлений широко используются телесистемы с проводным каналом связи, типа СТЭ, СТД, Курс, ЗВС, Ориентатор, Перинг и другие.

 

 Рассмотрим принцип работы телеметрической системы Перинг для постоянного контроля текущих параметров кривизны ствола скважины, в том числе и визуального, на После того, как выбранная компоновка опущена в скважину, по внутреннему дисплее в процессе бурения. По каналу бурильных труб на канат-кабеле спускают измерительный прибор телесистемы, который доходит до посадочного устройства, включённого в КНБК. Состоит посадочное устройство из ориентатора, нижнего центратора, корпуса, верхнего центратора с магнитом.

Таким образом, измерительный прибор, дойдя до посадочного устройства, устанавливается в нём на посадочном пальце уже в заданном направлении (рис.11), и выдаёт показания на табло бурильщику и на монитор оператору (рис.12), которые по выданным показателям видят фактическое положение КНБК в пространстве скважины, и, если оно не соответствует проектному, то производят корректировку положения КНБК путём доворота ротором всего бурильного инструмента до заданного положения.

 Для обеспечения постоянного получения показателей измерительного прибора, выходка кабеля из бурильного инструмента производится через специальный, так называемый, кабельный переводник (рис.13), который устанавливают на предыдущей перед квадратной штангой трубе.

В него устанавливают резиновый вкладыш со специальным стаканом, кабель специальным винтом зажимают в корпусе переводника. Таким образом обеспечивается надёжная изоляция и герметизация отверстия выхода кабеля из трубного в затрубное пространство. После чего устанавливается верхняя часть кабельного переводника и квадратная штанга, запускаются насосы на циркуляцию, ещё раз корректируется фактическое положение КНБК на забое скважины и начинается бурение с постоянным контролем параметров по азимуту и зенитному углу.

 Одновременно, если необходимо, осуществляется гамма-каротаж для корреляции разреза скважины, чтобы при проходе горизонтального участка в скважине не выйти за пределы проектного коридора. Все измерения регистрируются компьютером и отображаются на мониторе у оператора, который всегда по радио может дать команду бурильщику на изменение режима бурения или на необходимость внесения корректировки в положение КНБК. Так продолжается весь цикл бурения до полной отработки долота на заданном участке профиля скважины.

Периодически, для уточнения параметров скважины, делается более расширенный комплекс геофизических исследований. Провести такой комплекс работ в скважинах с горизонтальным расположением забоя обычным способ не представляется возможным, так как геофизические приборы сами по горизонтальной

части скважины не проходят. Поэтому к забою такой скважины приборы доставляют принудительно. Для этого на низ бурильного инструмента наворачивают пластиковую трубу-контейнер. Этот контейнер со спущенным в него на кабель-канате геофизическим прибором (рис.14) проталкивают на бурильном инструменте до забоя и производят необходимые замеры.

Существует и другой способ принудительной доставки геофизических приборов на забой горизонтальных скважин. Это когда прибор как поршень продавливают (рис.15) промывочной жидкостью по внутреннему каналу

бурильных труб к забою скважины. По полученным таким образом параметрам стоят профиль скважины и сравнивают его с проектными данными. При необходимости вносят корректировки в компоновку бурильного инструмента, в режим бурения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источники:

- Учебный фильм «Горизонтальное  бурение»;

- Интернет.