Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Бурят вертикальные и наклонные скважины. При бурении вер­тикальной скважины предпринимают меры для предупреждения искривления скважины; при бурении наклонной скважины целе­направленно бурят скважину с наклонным положением ее оси.

В процессе бурения ствол скважины по различным причинам самопроизвольно искривляется. Это происходит вследствие воздей­ствия как природных, так и технико-технологических факторов.

К природным факторам относятся следующие: наклонное залегание горных пород, чередование пород различной твердо­сти, их слоистость, трещиноватость, наличие каверн, плоскостей сдвигов, а также анизотропность пород, заключающаяся в том, что их свойства вдоль и поперек напластования не одинаковы.

К техник о-т ехнологическим факторам относятся сле­дующие: потеря прямолинейности нижней части бурильной ко­лонны при создании осевой нагрузки на долото, его вращение, использование изогнутых труб, нерациональных компоновок низа бурильной колонны (КНБК).

Негоризонтальность стола ротора и нецентрированность выш­ки приводят к отклонению скважины от вертикали в начальный период ее бурения.

Искривление ствола скважины в любой точке характеризуется двумя элементами:

•углом искривления — зенитным углом а, который показыва­ет отклонение оси скважины от вертикали;

•азимутальным углом <р (азимутом скважины) — углом между вертикальной плоскостью, в которой лежит ось искривленной скважины, и вертикальной плоскостью, проходящей через север­ный конец магнитной стрелки.

При постоянном азимуте скважина искривляется в одной плос­кости; при переменном азимуте происходит пространственное искривление ствола скважины.

Кривизной скважины называется приращение угла искривления на определенном криволинейном участке.

Отсутствие контроля и профилактических мероприятий очень часто приводит к искривлению скважины, значительному смеще­нию забоя от устья. В искривленной скважине, особенно при рез­ком изменении направления кривизны, затруднено нормальное выполнение буровых работ, происходит поломка инструмента, значительно затруднены ловильные работы. Спустить колонну об­садных труб в такую скважину не всегда возможно в связи с боль­шим трением труб о стенки, что часто приводит к сальникам на колонне и недоброкачественному цементированию.

Кривизна скважин нарушает правильную эксплуатацию нефтя­ного месторождения в результате значительного смещения забо­ев, затрудняет геологические наблюдения, искажает представле­ние о действительной мощности пластов, может быть причиной ошибки при назначении глубины остановки колонны и т. д.

Вертикальной считается скважина, у которой устье и центр круга допуска лежат на вертикальной прямой, являющейся ее проект­ным профилем, а отклонение ствола скважины от вертикали не превышает радиус круга допуска при расстоянии между скважи­нами и > 2 ООО м:

Глубина эксплуатационных

скважин, м……………. До 2ООО 2 200…2 500 2500…3 000 Более 3 000

Радиус круга

допуска, м……………….. 10% 1} 12% и 15% и 20% V

Для разведочных скважин радиус круга допуска составляет

10% и.

Борьба с искривлением скважины начинается еще во время проведения подготовительных работ к бурению. Необходимо про­верить горизонтальность установки ротора, центрирование выш­ки, тщательно выверить центрирование и вертикальность направ­ления, проверить прямолинейность бурильных труб и ведущей бу­рильной трубы.

В начальный период бурения необходимо удерживать верхнюю часть ведущей бурильной трубы от наклонов и сильного раскачи­вания. При дальнейшем бурении основными профилактическими мерами против самопроизвольного искривления скважины явля­ются соответствующая компоновка нижней части бурильной ко­лонны и регулирование режима бурения в соответствии с харак­тером пород и условиями их залегания. К элементам компоновок нижней части бурильной колонны для предупреждения искрив­ления скважин относятся калибраторы, центраторы, стабилиза­торы, расширители, короткие УБТ (маховики).

В практике буровых работ (как в нашей стране, так и за рубе­жом) для предотвращения искривления скважин используют КНБК: 1) с использованием принципа отвеса; 2) центрирования нижней части колонны бурильных труб; 3) гироскопического эффекта вращающейся массы.

Типичная компоновка низа бурильной колонны, в которой использован принцип отвеса (рис. 9.1, а, б), основывается на создании наибольшей массы у долота. При этом осевая нагруз­ка должна быть такой, при которой нижняя часть компоновки не изгибается. Однако такие нагрузки, как правило, не обеспечива­ют эффективного разрушения пород. Обычно применяют осевые нагрузки, под действием которых нижняя часть колонны буриль­ных труб принимает форму пространственной спирали. Осевая на­грузка, при которой прямолинейная труба начинает изгибаться, называется критической нагрузкой первого порядка.

Существуют нагрузки второго и более высоких порядков. В этом случае следует применять КНБК, основанные на цент­рировании нижней части колонны бурильных труб. Существуют два типа таких компоновок: маятниковые (рис. 9.1, в…д) и жесткие (рис. 9.1, е…к). В маятниковых компоновках

						1	1 ;
р	:	я					1	1 1 1 1 1 1 1
	1 Г		I (‘		у	‘ 1 [ 1 1	1	’ 1
		| ц	г		а	с 1	с г	I
[	_	1		1 ^	В 5	У	2	С ‘
Шя й	Ш О! ^	1 = т ВВ&	и ш 4шВ	9 И	& 1

Рис. 9.1. Компоновка низа бурильной колонны для предотвращения искривления скважин: а, б — с использованием принципа отвеса; в…д — с использованием маятнико­вого эффекта; е…к — жесткие компоновки

эффект достигается установкой центраторов на некотором рас­стоянии от долота. Различный эффект действия компоновки обус­ловлен установкой центратора на разных расстояниях от долота. Жесткие компоновки используют при бурении скважин с боль­шими осевыми нагрузками. Предупреждение изгиба труб достига­ют установкой центраторов, стабилизаторов и наддолотного ста­билизирующего устройства. Такие компоновки применяют в ос­новном при бурении скважин роторным способом. При бурении скважин с помощью забойных двигателей также используют жест­кие компоновки, устанавливая центраторы над долотом и двига­телем-

Гироскопический эффект используют только при бу­рении с помощью турбобуров. В качестве гироскопа используют отрезок УБТ максимального диаметра. Иногда между долотом и отрезком УБТ помещают калибратор-центратор. До начала буре­ния скважины буровая бригада должна быть ознакомлена с кон­струкцией КНБК, ее назначением и правилами эксплуатации. Выбранная компоновка нижней части бурильной колонны долж­на обеспечивать возможность бурения на оптимальных режимах с минимальной интенсивностью искривления.

Выбор технических средств для предупреждения искривления скважин производится для конкретных геологических условий по интервалам бурения скважины. При этом необходимо учитывать следующее:

• агрегаты реактивно-турбинного бурения (РТБ диаметром 920 мм и более) и роторно-турбинные буры (РТБ диаметром 760, 640, 590, 490 и 445 мм), сочетающие в себе сниженный центр тяжести, реактивное движение или роторное вращение системы, наиболее эффективны для вертикальной проводки верхних ин­тервалов глубоких и сверхглубоких скважин больших диаметров (445 мм и более) в сложных геологических условиях, способству­ющих естественному искривлению скважин;

• компоновку ступенчатого бурения, позволяющую одновре­менно проводить пилот-скважину долотами диаметром 295 мм и расширение расширителями до диаметра 394 мм, необходимо применять для вертикальной проводки верхних интервалов глубо­ких скважин диаметром 394 мм в геологических разрезах, сложен­ных устойчивыми, крутопадающими, перемежающимися поро­дами, способствующими естественному искривлению скважин;

• бурение пилот-скважин и последующее расширение до но­минального диаметра целесообразно в породах, не способству­ющих естественному искривлению скважин;

• компоновки роторного бурения с повышенной жесткостью и сниженным к долоту центром тяжести за счет использования УБТ максимально возможного диаметра с центрирующими элемента­ми или без них необходимо применять в мягких породах с про — пластками твердых слоев, где отсутствует контакт калибрующих и центрирующих элементов со стенками скважины;

• жесткие компоновки нижней части бурильной колонны С

калибраторами, центраторами и стабилизаторами при различных I способах бурения эффективны в устойчивых породах, в которых! обеспечивается контакт опорных элементов компоновки со стен­ками скважины; |

• на устойчивость компоновки нижней части бурильной ко — лонны большее влияние оказывает частота вращения, чем осевая нагрузка;

• в порядке уменьшения интенсивности искривления скважин существующие долота распределяются следующим образом: лопаст­ные одношарошечные, алмазные, трехшарошечные, многошаро — ! шечные.

В геолого-техническом наряде на проводке скважины должны быть приведены типы применяемых компоновок нижней части бурильной колонны с указанием их элементов и размеров по ин — : тервалам бурения, а также режимы бурения в э^их интервалах.

Компоновку нижней части бурильной колонны должны при­менять непосредственно из-под кондуктора, башмака промежу — точной колонны или с начала бурения долотами, диаметр кото — ; рых соответствует диаметру компоновки. Необходимо иметь в виду, | что при спуске компоновки в участок ствола скважины, пробу­ренной без ее применения, указанный интервгш должен быть тщательно проработан. Спуск компоновки в такую скважину без проработки категорически запрещается во избежание ее заклини­вания.

При каждом подъеме бурильного инструмента бурильщик дол — ; жен осмотреть и замерить калибрующие и опорные элементы и записать результаты в буровой журнал. Износ калибраторов и цен — | траторов допускается не более 2…3 мм по диметру. Допустимый износ квадратных УБТ — 1,5…2 мм.

Компоновки с замененными элементами в нсобсаженной час­ти ствола нужно спускать осторожно, не допуская посадок инст­румента.

При возникновении даже небольших посадок инструмента сле­дует приподнять и проработать зауженный интервал ствола с жест­кой компоновкой.

В процессе бурения необходимо замерять направление ствола скважины через определенные интервалы глубины (но не более чем через 50 м).

Для измерения искривления скважины применяют инклино­метры. После окончания бурения скважины или через определен­ные интервалы проходки каротажная партия измеряет углы а и ф при помощи специальных приборов, называемых инклинометра­ми. Инклинометр измеряет углы наклона до 45…50°. Результаты

Рис. 9.2. Инклинограмма поскважнне 927 (Азербайджан)

измерений инклинометром представляются в виде таблиц углов наклона а и азимута <р через 25 или 50 м глубины. Результаты изме­рений изображаются также в виде графиков проекций ствола сква­жины на горизонтальную плоскость в различных масштабах (рис. 9.2). Эти графики называются инклинограммами. На них обычно указываются направление магнитного меридиана, горизонталь­ный масштаб и общее отклонение. Кроме того, у каждой точки указываются глубина и углы наклона.

В процессе бурения скважины искривление может иногда дос­тигать предельной величины и дальнейшее углубление скважины становится или технически невозможными, или практически не­целесообразным. В этом случае возможны два варианта:

• полная ликвидация скважины;

• исправление искривленного ствола в той же скважине пере- буриванием.

Исправление искривленного ствола скважины можно произ­водить как турбинным, так и роторным способом. Чтобы испра­вить ствол скважины прежде всего тщательно измеряют кривизну всей скважины выше места наибольшего перегиба и выбирают ближайший вертикальный участок ствола скважины напротив мяг­ких пород. Ниже вертикального участка ставится цементный мост. После того как цемент достаточно затвердеет, спускают буриль­ную колонну и забуривают новый ствол скважины.

Для забуривания нового ствола скнажины рекомендуется под­бирать такой интервал, крепость пород которого ниже крепости Цементного камня. Бурение начинают «с навеса», т. е. дают чрез­вычайно медленную подачу, которая ровно распределится в тече­ние нескольких часов и будет не более 10… 12 см/ч.

В период забуривания необходимо постоянно следить за шла­мом. Как только уступ выработается, т. е. в шламе не будет больше содержаться цемента, долоту следует дать несколько увеличен­ную подачу — около 20 см/ч, продолжая следить за шламом. Если в шламе цемент не появляется, то осевую нагрузку постепенно увеличивают до нормальной. При забуривании ствола гидравли­ческими забойными двигателями используют обычное трехшаро­шечное долото.

Ствол скважины можно исправить и роторным способом.

Комментарии запрещены.