Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Искусственное искривление скважин применяют чаще всего для коррекции трасс скважин с целью исправления технологического бра­ка (грубых искажений разведочной сети), обхода мест аварий и отбур — ки дополнительных столов с целью локальных сгущений разведочной сети.

Все технические средства для искусственного искривления делят на следующие основные типы:

•/ одно — и двухшарнирные компоновки;

клиновые отклонители стационарные (неизвлекаемые) откры­того типа;

•/ клиновые извлекаемые закрытые отклонители однократного дей­ствия;

У клиновые извлекаемые отклонители однократного действия для отбурки стволов меньшего диаметра;

✓" конусно-клиновые извлекаемые отклонители многократного дей­ствия, обеспечивающие сохранение диаметра скважины при искрив­лении;

•/ бесклиновые скользящие отклонители непрерывного действия;

✓" бесклиновые скользящие забойноприводные отклонители непре­рывного действия.

Отклоняющие клинья открытого типа обеспечивают искривление скважины без потери диаметра. Клинья закрытого типа требуют обя­зательного перехода на следующий меньший диаметр. Конструкция отклоняющего клина проста: состоит из клиновидного желоба, изго­товляемого из труб или профильного железа и распорного узла. Угол скоса клина обычно составляет 2—3°. В клиньях закрытого типа от­клонитель крепится в корпусе, изготовляемом из обсадных или ко­лонковых труб.

Неизвлекаемые клинья, как правило, опираются в скважине на устройство, называемое «пробка-искусственный забой» и устанавли­ваемое в любой точке пробуренной скважины при отбуривании до­полнительных стволов. Стационарные отклонители открытого типа КОС-44, КОС-57 и КОС-77 имеют в составе конструкции клин и рас­порное устройство II {си. рис. 11.7, о). Отклонитель опускается в сква­жину на бурильных трубах, присоединенных к клину через устано­вочный патрубок двумя заклепками. При постановке клина на проб­ку-забой (см. рис. 11.7,6) срезается шпилька и он раскрепляется в скважине. Предварительно с помощью специального ориентатора желоб клина поворачивают в нужное направление — ориентируют.

Далее осевую нагрузку увеличивают до срезания двух заклепок, после чего бурильные трубы извлекают из скважины. Пробка-забой состоит из корпуса с тремя продольными прорезями-окнами, распорного конуса с направляющей и гидропривода. В окна корпуса введены плашки,

Рис. 11.7. Стационарный клин КОС: а — стационарный клин типа КОС; б — пробка-забой конструкций ВИТР: а: / — бурильные трубы; 2— заклепки; 3— клин; 4 — удлинитель; 5, 10— раскрепляющие плашки; 6, У/—верхний и нижний закрепляющие конусы; 7—винт-шпилька; 8— верхний патрубок; 9 — шток; /—клин; Я—распорное устройство; /// — установочный патрубок. б: / — корпус пробки; 2— направляющий стержень; 3— конусные плашки; 4~ конус; 5 — переходник; 6—корпус гидропривода; 7—поршень; 8— шариковый клапан; 9— шток; /0—втулка; /—пробка; //—гидропривод

опирающиеся на конус. Выдвижение плашек и фиксация пробки-за­боя в скважине происходит при перемещении поршня и штока гид­ропривода под давлением промывочной жидкости, закачиваемой в ко­лонну бурильных труб. Шток гидропривода воздействует на конус, который перемещается вниз, выталкивая из плашки наружу. Допол­нительное усилие раскрепления обеспечивается осевой нагрузкой.

Примером клиновых извлекаемых отклонителей является СНБ-АС, созданный в Казахстане (рис. 11.8). Он состоит из корпуса 8, к ко-

Рис. 11.8. Съемный отклонитель СНБ-АС Южно-Казахстанского геологического объединения

Рис. 11.9. Снаряд ТЗ-З: а — в процессе ориентации до рас­крепления; б — в фиксированном положении при бурении

торому присоединена эксцентричная втулка 2, в которой срезным винтом 3 закреплен ниппель 7. Со стороны скошенной части с баш­маком 12 корпус имеет вырез. В нем размещена труба 10 с алмазной коронкой 77 и шарниром 9 отбурочного инструмента. В верхней части корпуса 8 также имеется вырез, в котором закреплена гибкая сталь­ная полоса с приваренной к ней с внутренней стороны клиновидной плашкой 6. Отбурочный инструмент состоит из ниппеля 7 с закреп­ленным на нем винтом 4 полуцилиндрическим распорным конусом 5, промежуточного вала 7, шарнира 9, колонковой трубы 10, алмазной коронки 77.

Отклонитель после ориентации без вращения устанавливают на забой, под действием осевой нагрузки срезается винт и отбурочный снаряд опускается вниз до тех пор, пока полуцилиндрический рас­порный конус не расклинит клиновидную плашку до полного упора

о стенку скважины, а конус заклинится о внутреннюю стенку корпу­са, опирающегося на противоположную стенку скважины по отноше­нию к плашке. После этого срезается отбурочный винт и отбурочный снаряд освобождается от закрепления и устанавливается коронкой непосредственно на забой скважины. Отклонение отбурочного инстру­мента от оси корпуса снаряда происходит в результате того, что колонковая труба опирается на скобе башмака, а шарнир изгибается при его перемещении непосредственно в вырезе корпуса.

Поскольку диаметр пилот-скважины значительно меньше диамет­ра основного ствола, требуется дополнительная проработка участка искривления специальными компоновками.

В настоящее время наиболее перспективными для геологоразве­дочного бурения являются отклонители непрерывно-периодического действия, обеспечивающие искривление скважин с естественного забоя с постоянной интенсивностью и без уменьшения диаметра. Наиболее широко испольуют снаряд ТЗ-З («Табарган забайкальский»).

Принципиальная схема снаряда ТЗ-З представлена на рис. 11.9, а. ТЗ-З состоит из ротора 1, соединенного с долотом 1, и статора II. Ротор содержит два опорных узла: нижний 2 и верхний 11, связанные с валом 7 и компенсирующей муфтой 8. Статор оснащен нижним 3 и верхним 6 полуклиньями, ползуном 4 с опорными каретками, кор­пусом 9 и пружиной 10.

При подаче осевой нагрузки на снаряд вал, сдвигаясь вниз, через муфту воздействует на ползун, прижимая его к стенке скважины (см. рис. 17.9, б). Катки (ролики) 5 внедряются в породу и при пе­ремещении ползуна удерживают снаряд в заданной плоскости.

Работа такого отклонителя подобна действию одношарнирного от­клонителя в фиксированной плоскости. Длина цикла непрерывна. Искривление снарядом ТЗ-З составляет от 3 до 15 м. Набор кривизны ко­леблется в пределах 1° на 1 м. Бурение снарядом ТЗ проводится с про­мывкой водой или глинистым раствором. Техническая идея снаряда ТЗ-З развита во многих конструкциях типа БСНБ-АС-73, СИБ-ИМР и др.

Так же как и ТЗ-З, в ЗабНИИ раз­работан комплекс забойный «кедр» для искусственного искривления скважин диаметром 46, 59 и 76 мм. Комплекс обеспечивает интенсивность искривле­ния от 0,2 до 1,5 град/м. Искривить сква­жину можно и с отбором керна с интен­сивностью от 0,2 до 0,5 град/м. «Кедр» содержит отклоняющее устройство с ре­гулируемым углом перекоса, распорное устройство (как у ТЗ-З), ориентирую­щее устройство в виде винтового меха­низма со свободно устанавливающимся в апсидальной плоскости скважины ша­риком, контрольное устройство точно­сти ориентировано в виде датчика ап — сидального угла шарикового типа.

отклоняющего комплекса «кедр»

Все устройство забойного комплекса (рис. 11.10) скомпоновано в три сбо­рочных узла: /—распорно-отклоняю- щий блок; II — ориентирующе-регист — рирующий блок; III— шлицевой узел.

Распорно-отклоняющее устройство со­держит нижний подпружиненный узел 1, узел перекоса 2, вал-ротор 3, распорный механизм 4 и узел установ­ки 5. Отклоняющий узел выполнен в виде «кривого переводника» с регулируемым углом перекоса. К нижнему переводнику можно при­соединять колонковую трубу.

Ориентирующе-регистрирующее устройство содержит узел блоки­ровки 6, ориентатор 7, узел статорной пружины 8, контрольное уст­ройство 9 и верхний вал 10. Ориентатор выполнен в виде шариково­винтового механизма, имеющего гидравлический канал связи с днев­ной поверхностью.

Устройство приводится в действие осевым перемещением ротора относительно статора отклонителя, при этом шарик свободно уста­навливается в апсидальной плоскости. Работа устройства контролиру­ется путем подачи гидравлических сигналов на дневную поверхность через поток промывочной жидкости. Устройство позволяет многократ­но ориентировать комплекс в течение одного цикла искривления сква­жины.

Забойный комплекс «кедр» позволяет выполнить искусственное искривление на больших глубинах и при использовании вязких буро­вых растворов, когда затруднено использование спускаемых ориента — торов, обеспечивает дохождение до забоя по шламу, прохождение по зауженным участкам ствола. Возможность регулирования интенсивно­сти искривления в широких пределах позволяет использовать комп­лекс при всех видах разведочного бурения, в том числе комплексом ССК.

Результаты работ по эксплуатации отклонителей «кедр» показали, что по сравнению с аналогами достигаются более высокая произво­дительность работ, точность и стабильность набора кривизны в сква­жинах глубиной до 1500 м. Отклонитель «кедр» имеет модификацию «кедр-ГБ», в котором изменена конструкция ориентира, что позволя­ет производить ориентирование забойного комплекса в скважине в диа­пазоне зенитных углов от 3 до 120° и производить работы по коррек­тировке направлений горизонтальных и восстающих скважин.

Для геологоразведочного бурения в ЗабНИИ разработаны также отклонители на базе винтового забойного двигателя (ВЗД). В отли­чие от известных ОНД они снабжены забойным приводом вращения долота и поэтому позволяют производить искривление без вращения бурильной колонны. На базе ВЗД созданы два типоразмера откло­нителей: ОД-76 с двигателем ДГ-70 (рис. 11.11) и ОД-59 с двигате­лем Д1-54. Оба забойных двигателя разработаны во ВНИИБТ. От­клонители на базе ВЗД можно применять в самых разнообразных геологических условиях для искривления скважины по плавной тра­ектории или для забуривания дополнительных стволов от искус­ственных забоев в аварийных ситуациях или при бурении много­ствольных скважин.

Отклонитель с двигателем Д1-54 выполнен в двух вариантах: с кри­вым переходником и с искривленным корпусом двигателя. Он пред­назначен для использования на небольших глубинах, так как двига-

Рис. 11.11. Отклонитель ОД-76: 1 — долото; 2 — шпиндель; 3 — шарнирное соединение и механизм регулирования угла перекоса; 4— ВЗД; 5—шарнирный вал; 6— нижний полуклин; 7—ползун с катками; верхний полуклин; 9~ гидропривод ползуна; 10 — переходник

тель Д1-54 имеет невысокую мощность, а для его работы требуются достаточно большие для современных насосов давление и расход жидкости. Небольшая глубина использования позволила применить наиболее простой способ стабилизации отклонителя — за счет невра — щающейся колонны бурильных труб.

Конструкция отклонителя ОД-76 имеет отклоняющее устройство типа «кривой переходник» с регулируемым углом перекоса, рабочую пару двигателя ДГ-70 и распорное клиновое устройство скользящего типа. Устройство стабилизации направления искривления в виде выдвижного ползуна взаимодействует со стенкой скважины при помо­щи катков. Необходимое распорное усилие создается гидроприводом за счет давления промывочной жидкости над рабочим органом ВЗД.

Эффективность применения отклонителей любого типа во многом определяется правильной установкой их в скважине по отношению к необходимому направлению искривления скважины.

Конструкции ориентаторов весьма разнообразны. Как показывает практика, наиболее совершенны приборы типа «Курс», «Луч», ОБ-13 конструкции ВИТР и прибор ОЭ-15 конструкции объединения «Урал — геология». Приборы опускают внутрь бурильной колонны на одно­жильном проводе только на момент ориентации отклонителя.

Прибор «Луч» является прибором индикаторного типа и обеспе­чивает поиск апсидальной плоскости скважины по принципу «да — нет» с применением скважинного датчика диаметром 13 мм.

Устройство скважинного датчика показано на принципиальной электрической схеме (рис. 11.12).

В пульте управления размещены понижающий трансформатор ТУ 1, контрольная лампа НЫ, резисторы нагрузки Я1, И2, ИЗ, диоды Т)1, У02, сглаживающий фильтр, состоящий из конденсаторов С1, С2 и дросселя Ы, который выделяет постоянную составляющую из пуль­сирующего тока. На отклонение стрелки прибора РА реагирует пере­менный резистор Л4.

В датчике ориентатора размещены диоды Т)4, ВОЗ, переклю­чатель 8А1 с подвижным контактом, представляющим собой отвес

Рис. 11.12. Принципиальная электрическая схема пульта управления и скважинного ориентатора прибора «Луч»

(размещается в агатовых подпятниках), ось которого расположена вдоль оси прибора, но смещена относительно центральной части. Его кон­струкция позволяет поочередно замыкать его собственный контакт с одним из двух параллельных контактов корпуса, имеющих электри­ческую связь с диодами УЭ4, У133. Замыкание контакта отвеса с тем или другим диодом приводит к отклонению стрелки миллиампермет­ра РА пульта в правую или левую сторону от нулевой позиции сле­дующим образом. Переключатель БА1 имеет вид маятника, который может коммутировать цепь отвеса. Диоды У04 и УОЗ меняют на­правление протекания тока через нагрузку Ш и Я2 в зависимости от замыкания контактов переключателей 8А1.

Отклонитель на колонне бурильных труб опускают в скважину на заданную глубину. Пульт управления подключают к сети переменного тока напряжением 220 В, которое понижается трансформатором до 6 В и подается по проводу на ориентатор.

Ориентатор (скважинный датчик) под действием силы тяжести садится фигурным вырезом своего ловителя на шпонку в специаль­ном переходнике, положение которой относительно желоба (плоско­сти искривления) устанавливают на поверхности в соответствии с так называемым углом установки отклонителя. После этого буриль­ная колонна медленно вращается по часовой стрелке с некоторым продольным расхаживанием, позволяющим снять ее закручивание.

TOC o "1-5" h z При поворачивании колонны вокруг ее оси в зависимо­сти от расположения отвеса и маятника ориентатора отно — , 1ф1 ч сительно апсидальной плоскости скважины стрелка микро — ■

амперметра на пульте прибора может находиться в четырех положениях: I

1) отвес замыкает правый контакт БА1 и стрелка откло — ——— 1

няется вправо; I

2) отвес переходит на левый контакт 8А1 — стрелка I

находится в нулевом положении (такое положение сохраня­ется в пределах поворота на 180° — «длинный нуль»);

3) отвес продолжает замыкать левый контакт, а маят­ник БА1 — цепь отвеса, при этом стрелка прибора откло­няется влево;

4) отвес находится между правым и левым контактами маятникового размыкателя, при этом стрелка индикатора на­ходится в нулевой позиции, сохраняющейся в пределах пово­рота колонны на 5—10°. Это положение, называемое «ко­ротким нулем», соответствует установке отклонителя в за­данное положение.

Особенностью ориентатора электрического ОЭ-15 (рис. 11.13) является то, что чувствительный элемент вы­полнен в виде шарнира, сблокированного с отвесом и под-

Рис. 11.13. Ориентатор электрический ОЭ-15 опытно-методической партии новой техники ПГО «Уралгеология»

Рис. 11.14. Принцип действия оптоэлектронного преобразователя в проходящем (а)

и отраженном (б) свете:

У —источник света; 2— оптический элемент (маска, пузырек); —приемник света;

4 — отражатель

вижным контактным кольцом. Чувствительный элемент выполнен во взаимодействии с электромагнитным вибратором, что повышает точность ориентации и обеспечивает плавность перемещения кон­такта.

В бесконтактном ориентаторе ОБ-13 использован оптоэлектриче­ский сигнал. Принцип его действия показан на схеме рис. 11.13 и 11.14. Между источником света (световод) и приемником света (фото­сопротивление, фотодиод или фототриод) располагается элемент с пе­ременной оптической чувствительностью. При изменении измеряемого угла (при перемещении относительно апсидальной плоскости наклон­ной скважины во время поворота прибора вокруг ее оси) меняется све­товой поток от источника к приемнику и соответственно меняется ток, протекающий через приемник света, что фиксируется поверхностным пультом. В качестве чувствительного элемента могут быть использо­ваны вращающиеся на оси непрозрачная механическая эксцентриче­ская маска со щелью (рис. 11.14, а), либо пузырек воздуха в непроз­рачной жидкости (рис. 11.14,6).

Ориентаторы как технические средства обеспечения правильной установки отклонителей используют в качестве рабочего параметра. Угол установки отклонителя ср.

Комментарии запрещены.