Направленное бурение скважин

Размещено на http://www.allbest.ru

Направленное бурение скважин

Оглавление

Введение

1. Краткие сведения истории вопроса

2. Основы проектирования скважин

3. Средства для бурения направленной скважины

4. Приборы для контроля процесса искривления

Вывод

Перечень ссылок

бурение скважина проектирование

Введение

При бурении скважины по различным причинам в той или иной мере они отклоняются от первоначально заданного направления (искривляются). Непреднамеренное искривление называется естественным, а искривление скважин с помощью различных технологических и технических приемов - искусственным.

Этот процесс сопровождается осложнениями, к числу которых относятся более интенсивный износ бурильных труб, повышенный расход мощности, затруднения при производстве спуско-подъемных операций, обрушение стенок скважины и др. Однако, бурение этих скважин ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, увеличивает нефтегазоотдачу пластов, снижает капиталовложения и уменьшает затраты дорогостоящих материалов а так же позволяет решать различные актуальные инженерно-технические задачи на угольных шахтах и рудниках.

Таким образом, если искривление скважины нежелательно, то его стремятся предупредить, а если оно необходимо, то его контролируют и развивают, при помощи закономерностей естественного искривления, используя технологические приемы и технические средства для вывода их в заданную точку.

1. Краткие сведения истории вопроса

Этот метод впервые разработан и успешно реализован в отечественной практике в начале 50-х гг., однако, в дальнейшем он к сожалению не получил широкого применения.

Первый этап развития этого метода распространяется с 1950 по 1960 гг. (первый опыт бурения в СССР). Первые экспериментальные работы были успешно осуществлены в 1952 - 1953 гг. на Карташевском месторождении в Башкирии, когда была сооружена первая горизонтально - разветвленная скважина (ГРС). В этой скважине почти 80 % всей проходки было пройдено непосредственно по продуктивному пласту. Скважина имела 10 резко искривленных стволов. При ее вертикальной глубине 600 м. общая протяженность скважины составила 1993 м., из которых 1768 м. было пройдено непосредственно по продуктивному пласту (рис. 1).

1959 - 1960гг. - начало развития теоретических воззрений на гидродинамические процессы, возникающие при бурении ГС. Во ВНИИ нефть были проведены гидродинамические исследования по разработке нефтяных месторождений с помощью горизонтальных и многозабойных скважин.

Второй этап развития бурения охватывает 1961 - 1978 гг. До 1970 г. во ВНИИБТ группой специалистов была разработана теория бурения таких скважин и эффективная технология их проводки [1].

Рис. 1 Разветвленная направленная скважина

Так же стоит отметить, что в 1971 году в США разрабатывался и был применен способ бестраншейного прокладывания коммуникаций на различных глубинах, который основывался на методе горизонтального направленного бурения (ГНБ).

Полученная методика и оборудование позволяли работать в стесненных городских условиях, где необходимо занимать как можно меньшую рабочую область, что очень актуально и для подземных работ (рис. 2).

Рис. 2 Горизонтальное направленное бурение

2. Основы проектирования скважины

Тщательная разработка проектов направленного бурении до начала реализации работ является наиболее важным фактором. Каждая направленная скважина уникальна в смысле ее специфически.

Проект на сооружение направленной скважины включает все разделы стандартного проекта: геологическое и технико-технологическое обоснование координат места заложения и глубинной цели, конструкцию скважины, поверхностное оборудование и бурильный инструмент, режимы бурения различных интервалов, технологию вскрытия продуктивных горизонтов.

Направленная скважина представляет собой сложное подземное сооружение, включающее вертикальную или наклонную часть, которая через некоторый радиус искривления переходит в горизонтальную выработку (рис. 3.) в продуктивной зоне горных пород, укрепляется обсадными колонками с цементной оболочкой.

Сконструировать направленную скважину -- значит выбрать элементы ее конструкции такими, чтобы достичь конечной цели и при этом обеспечить безаварийную проходку, крепление обсадными колоннами и тампонажным материалом, надежную гидродинамическую связь с продуктивным горизонтом, длительную безаварийную эксплуатацию.

Рис. 3 Конструкция направленной скважины

3. Средства для бурения направленной скважины

Одним из самых важных моментов строительства любой направленной скважины является компоновка низа бурильной колонны и выбор отклонителя. В основном используется два способа бурения, роторное и с забойным двигателем, так как их поведение может быть точно смоделировано с возможностью проверки моделей компоновок с помощью промысловых данных. По мере развития компьютерных технологий, позволяющих проводить накопление банка данных о работе компоновок низа бурильной колонны, возможности создавать и настраивать модели будут улучшаться.

Роторные компоновки обычно проектируются для бурения участков набора, падения или стабилизации зенитного угла скважины. Поведение любой роторной компоновки регулируется путем изменения диаметра и положения центраторов в установленный пределах от забоя. На (рис. 3) дана типичная компоновка низа бурильной колонны для набора зенитного угла скважины.

Рис. 3 Типовая компоновка низа бурильной колонны

Компоновки с забойным двигателем (рис. 4.) являются универсальными и применяются во всех участках направленных и горизонтальных скважин. Они используются для отклонения от вертикали и набора зенитного угла, бурения участков стабилизации зенитного угла и обеспечивают точное управление траекторией скважины. Проектирование компоновки с забойным двигателем будет зависеть от целей спуска компоновки. Как в случае с роторными компоновками, характеристика компоновки с забойным двигателем также изменяется с помощью кривых переводников и изогнутых корпусов. Некоторые компоновки с забойным двигателем проектируются с возможностью вращения, а другие без вращения. Вращаемые компоновки называются "компоновки, включающие забойный двигатель с регулируемым углом перекоса", так как они допускают попеременно вращение и ориентирование для точного направления скважины по намеченной траектории.

Рис. 4 Компоновка низа бурильной колонны с забойным двигателем

4. Приборы для контроля процесса искривления

В процессе бурения необходим постоянный контроль за положением оси скважины в пространстве. Только в этом случае можно построить геологический разрез и определить истинные глубины залегания продуктивных пластов, определить положение забоя скважины и обеспечить попадание его в заданную проектом точку.

Для скважин, которые проводятся с поверхности, наиболее важно знать зенитные и азимутальные углы и глубины их измерений. Такие замеры производятся с помощью приборов, называемых инклинометрами.

По способу измерения и передачи информации на поверхность инклинометры подразделяются на забойные, производящие измерения и передачу информации в процессе бурения, автономные приборы, опускаемые внутрь колонны бурильных труб и выдающие информацию только после подъема инструмента.

В настоящее время используются как проводные, так и беспроводные каналы связи. Проводной канал связи широко применяются с электробурами, так как в этом случае возможна передача сигнала с забоя по силовому кабелю. На этом принципе работает телесистема СТЭ. Эти системы с встроенными в каждую бурильную трубу кабелями, соединяемые разъемами, линии с индукционной связью и линии из цельного сбросового кабеля. Такие линии связи обеспечивают высокую передающую способность, но они достаточно дороги, осложняют спуско-подъемные операции, имеют низкую стойкость из-за износа кабеля, создают помехи при ликвидации обрывов бурильных труб.

Для примера можно рассмотреть скважинный кабельный инклинометр, показывающий совмещение проводной связи и самого приборов, к тому же он относится к новым моделям. Применяется в необсаженных и свободных от бурильных труб скважин, скважин с бурильными немагнитными трубами в условиях диамагнитной окружающей среды, а также для определения наклона обсаженных скважин глубиной до 5000 м. Измеренные параметры передаются по каротажному кабелю в наземный комплекс, где на экране компьютера строится изображение ствола наклонно-направленной скважины и отображаются ее геометрические параметры.

К беспроводным каналам связи относятся гидравлический, электрический, акустический и некоторые другие. В гидравлическом канале информация передается по промывочной жидкости в виде импульсов давления, частота, фаза или амплитуда которых соответствует величине передаваемого параметра. Беспроводный электрический канал связи основан на передаче электрического сигнала по породе и колонне бурильных труб. Однако в этом случае с увеличением глубины скважины происходит значительное затухание и искажение сигнала.

Вывод

Технологии направленного бурения скважин появились более пятидесяти лет назад и продолжают совершенствоваться. Находятся все больше областей для их применения: подземное направленное бурение, сооружение коммуникаций и не только. С развитием точных, электронных приборов, материалов и машин можно будет решать все более сложные инженерно-технические задачи.

Поэтому, я считаю, что работы над улучшением методов НБ являются актуальными в научной деятельности.

Перечень ссылок

1. Бурение горизонтальных скважин. Оренбург., 1998.

2. Направленное бурение скважин. Томск., 2000

Размещено на Allbest.ru