Технология бурения скважин с большими отклонениями от вертикали

Введение

Одним из перспективных направлений в решении проблемы увеличения нефтегазодобычи в РФ является ускоренное освоение континентального шельфа и месторождений, находящихся в труднодоступных местах. Освоение таких месторождений, особенно морских, сопряжено с огромными капиталовложениями (доходящими до нескольких миллиардов долларов США), затрачиваемыми на строительство стационарных или плавучих гидротехнических сооружений (платформ), транспортировку нефти и газа, обеспечение безопасности людей и производства работ, охрану окружающей природой среды в суровых климатических условиях.
Наиболее эффективным способом разбуривания таких месторождений является кустовое наклонно направленное, горизонтальное и многозабойное бурение скважин с большим отклонением ствола от вертикали с возможностью охвата всей площади месторождения.
Применение этого метода позволяет сократить число возводимых кустовых площадок, платформ и оснований, снизив общие затраты на освоение месторождения, достичь продуктивных пластов, расположенных на значительном расстоянии от устья скважин.
В данной работе будут рассмотрены вопросы, которые касаются изучения технологий бурения скважин с большими отклонениями от вертикали.

1 Понятие бурения с большим отклонением о твертикали
Существует два типа скважин с большим отклонением от вертикали: скважины, проходящие на очень небольшой глубине, и скважины очень большой длины.
Поскольку бурение скважин с большим отклонением от вертикали продолжает развиваться в данной отрасли, видно, что скважины очень большой длины, очень малой глубины, с большим отклонение от вертикали, становятся все более и более жизнеспособными. Конечно, Витч Фарм являются ведущими по данной технологии. С приспособленной для выполнения поставленных целей буровой установкой, подобной той, которая использовалась в Витч Фарм, эти скважины бурятся с применением последних технологий по бурению скважин с большим отклонением от вертикали. Многие технические приемы, описанные в этом руководстве, однако, были разработаны при бурении скважин с большим отклонением от вертикали с использованием буровых установок, не подходящих идеально для такого бурения. Эти «технические приемы» не только применимы сегодня в данном применении, но и помогут продвинуть процесс строительства высокотехнологичных скважин далее вперед, по мере увеличения возможностей большего размера буровых установок.
Скважины очень большой длины имеют конструкцию, которая обычно рассматривается при упоминании «Скважин с большим отклонением от вертикали». Тогда как скважины очень большой длины с большим отклонением от вертикали должны преодолевать силы и давления высокой величины (т.е. необходима грубая сила), скважины очень малой глубины должны зачастую преодолевать силы изгиба и торможенияч, регулируя давление в кольцевом пространстве и поддерживая его в пределах очень малых ограничений по ЭПЦ (эквивалентной плотности циркуляции). В любом случае, для оптимизации работ необходимо бурить быстро.
Традиционно, отношение горизонтального отклонения к глубине по вертикали (ГО/ОГВ) использовалось для определения трудности бурения с большим отклонением от вертикали (при определении, что скважина с большим отклонением от вертикали - это скважина с отношением ГО к ОГВ 2

. Однако это определение не обязательно будет применимо к скважинам с пространственным искривлением ствола или сложным скважинам. Скважины с пространственным искривлением ствола могут иногда быть лучше определены через отношение ИГ к ОГВ.
Определение скважины с большим отклонением от вертикали должно учитывать возможности буровой установки, которая будет использована. По существу, крутая наклонная скважина на измеренную глубину 5000 м (16400') может быть пробурена, с большой буровой установки (скажем, с 5-1/2" БТ и тремя насосами по 1600л.с. каждый), но было бы значительно лучше произвести эту работу с небольшой буровой установки (скажем, с 5" БТ и двумя насосами по 1300 л.с. каждый). Сегодня используются передовые технологии бурения для сокращения времени и риска бурения этих скважин большой длины с небольших буровых [1].


2 Технологии бурения скважин с большими отклонения от вертикали
Наклонно-направленное бурение скважин применяется при выработке продуктивных пластов или с целью их разведки. Конструктивно состоят их ствола с вертикальными и наклонными участками, которые были заранее спроектированы. Отклонение от вертикальности согласно используемым методам составляет от 20, а при глубинном бурении свыше 60. Оно может быть обосновано естественным залеганием твёрдых пород или создано искусственно с целью учёта различных влияющих факторов.
Бурение наклонно-направленных скважин осуществляется с использованием специальных профилей. Обязательным условием их применения является создание начального участка в строго вертикальном положении. При выполнении геологических разведывательных работ применяют шпиндельные буровые установки с поверхности земли или глубинных выработок. В силу различных прочностных характеристик залегающих горных пород происходит естественное изменение направления бурения.
Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:
- роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению. Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса;
- забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой. Турбобур при наклонно-направленном бурении за счёт сил деформации стремится выровняться, но из-за наличия изгиба образуется момент силы, которая зависит от момента вращения бура