Наклонно- направленное бурение

 

Министерство образования  и науки  республики Татарстан

     Альметьевский государственный нефтяной институт

 

 

Кафедра : «Бурение нефтяных и газовых скважин»

 

 

          РЕФЕРАТ

На тему : «Наклонно-направленное бурение»

По курсу: «Бурение нефтяных и газовых скважин»

 

 

 

 

                                            

 

                                                Содержание

 

Введение …………………………………………………………………………..3

Глава 1. Общее представление о наклонно-направленном бурении нефтегазовых скважин………………………………………………………..….5

  1.1 История развития метода наклонно-направленного бурения………...9

Глава 2. Особенности технологии бурения наклонно-направленных

скважин ………………………………………………………………………….15

  2.1 Преимущества наклонно-направленного  бурения…………………….18

   2.2 Технические средства направленного бурения……………………….20

Глава 3. Охрана недр окружающей среды  и безопасность труда……………25

  3.1 Источники загрязнения окружающей среды при бурении скважин…26

  3.2 Мероприятия по восстановлению земельных участков……………….31

Заключение……………………………………………………………………..32

Список использованной литературы………………………………………...34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          Введение

 

    Наклонно-_направленное бурение давно стало основным видом бурения как на суше, так и на море при бурении скважин с платформ различных типов.

    Развитие техники и технологии направленного бурения является одним из эффективных путей повышения качества и экономичности буровых работ.   Несмотря на имеющиеся достижения в разработке новых технических средств при внедрении методов направленного бурения, пока еще не везде в полной мере используют благоприятные геолого-методические предпосылки для совершенствования методики поисков и разведки на основе направленного бурения, еще недостаточно высок общий технологический уровень выполнения работ.

      Более эффективно  в освоении наклонно – направленного  бурения развивались российские  предприятия, выбравшие путь приобретения  зарубежного оборудования и технологии.

     Одновременно с развитием наклонно-направленного бурения существует тенденция повышения требований к точности попадания забоя скважин в заданную точку и к соблюдению проектного профиля скважины. В связи с этим возникает необходимость обеспечения эффективного контроля пространственного положения ствола скважины. При бурении наклонно-_направленных скважин применяется комплекс маркшейдерских работ, включающий специальное оборудование, инструмент, приборы, особые технологические приемы, и связанный как с заданием направления ствола скважины в пространстве. Последнее является задачей инклинометрии.       Создание телеметрических систем контроля за положением отклонителя, забойными параметрами ствола скважины в процессе бурения (включая устройства управления режимами бурения) придало значительный импульс научно-_техническому прогрессу в области бурения скважин на нефть и газ. В настоящее время телеметрические системы контроля в сочетании с методико_- математическим и программным обеспечением дали технологам небывалые возможности, в корне изменив методы их работы.

Техника и технология направленного  бурения (НБ), отработанная методика проектирования и корректирования траектории геологоразведочных скважин являются одним из средств  совершенствования процесса геологоразведочных работ, обеспечивающим сокращение объёма бурения при одновременном повышении  информативности скважин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1.Общее представление о наклонно-направленном бурении нефтегазовых скважин

 

     Преднамеренное изменение направления оси скважины с целью управления траекторией ствола относится к наклонно направленному бурению.

    Иными словами, наклонно направленное бурение — это проводка скважины в заданном направлении по заранее предусмотренной, спроектированной траектории (профилю).

     Напротив, при наклонно направленном бурении искусственно искривляют ствол скважины в предусмотренном интервале и контролируют направление скважины по мере ее углубления, чтобы достичь заданного пункта в массиве горных пород.

    Независимо от того, является ли искривление скважины преднамеренным или самопроизвольным, бурение скважины, потерявшей прямолинейность, всегда сопряжено с определенными трудностями.

  Ошибки в определении позиции залежи, измерении мощности пласта, в подсчете запасов; повышение затрат на бурение 1 м скважины.

В буровой практике чаще пользуются магнитным или условным азимутом.

В отличие от математического понятия  кривизны, которое относит ее к  точке, в практике бурения пользуются усредненной кривизной, которая

определяется как отношение  приращения угла искривления скважины на каком-то интервале к его протяженности: k = ДР/Д7, где ДР — приращение угла, рад; Д/ — протяженность интервала, м.

    В практике бурения скважин на нефтяных и газовых месторождениях в интервале продуктивного объекта искривление скважины лимитируется кругом допустимого отклонения.

     Как было сказано выше, бурение искривленной скважины сопряжено со многими трудностями, и поэтому своевременное принятие мер по предупреждению искривления имеет очень большое значение для обеспечения высокой эффективности буровых работ.

     Установлено, что при бурении в толщах осадочных горных пород ствол скважины может выполаживаться и стремиться к направлению, перпендикулярному к напластованию, либо выкручиваться.

Действие технологических факторов определяется способом бурения и  технологическим режимом.

     При вращательном бурении основными факторами, влияющими на искривление скважин, являются нагрузка на породоразрушающий инструмент, частота вращения, расход промывочной жидкости и ее параметры.

       Вместе с тем правильный подбор технологического режима бурения, обеспечивающего высокие скорости проходки ствола скважины, способствует борьбе с искривлением, поскольку позволяет сократить продолжительность действия некоторых факторов (например, предотвратить разрушение стенок скважины и сохранить зазоры близкими к номинальным).

    В комплексе мероприятий можно выделить следующие: использование УБТ, соответствующих диаметру скважины; применение квадратных и спиральных УБТ, позволяющих уменьшить зазоры между стенками скважины и утяжеленным низом; контроль качества нарезки соединительных резьб; контроль состояния бурильных труб (износа и искривления) и своевременная выбраковка труб, не годных для дальнейшего пршменения; строгий контроль за правильностью установки ротора и направления при выполнении монтажных работ; правильный подбор расхода промывочной жидкости и ее свойств, обеспечивающих стабильность ствола скважины; снижение осевой нагрузки на долото при бурении в крайне неблагоприятных геологических условиях.

       Практический опыт показывает, что правильно разработанная конструкция утяжеленного низа бурильных труб с учетом конкретных геологических условий бурения, диаметра скважины, нагрузки на долото, искривления ее ствола и допустимых пределов отклонения от заданной траектории скважины позволяет значительно уменьшить влияние различных факторов на прямолинейность ствола скважины.

    В практике бурения глубоких скважин находят применение различные по конструктивному исполнению компоновки.

      К недостаткам КНБК по принципу отвеса следует отнести то, что в ряде случаев составляющей веса недостаточно для полной компенсации приложенной к долоту отклоняющей силы, вследствие чего ствол скважины претерпевает искривление, и, кроме того, для усиления эффекта отвеса порой приходится снижать нагрузку на долото, что неблагоприятно сказывается на показателях бурения.

Третья принципиальная схема (принцип  гироскопа) реализуется при турбинном  бурении, когда к вращающемуся с  большой скоростью валу турбобура  над долотом подсоединяют секцию утяжеленных бурильных труб длиной 12— 15 м.

      Проектирование конструкции КНБК сводится к выбору УБТ, соответствующих по диаметру и конфигурации условиям бурения, подбору опорно-центрирующих элементов, обеспечивающих достаточный ресурс работы в данных условиях, и определению местоположения их в КНБК, позволяющего сохранить прямолинейность низа бурильной колонны.

   Она зависит от нагрузки на долото, зазора между УБТ и стенкой скважины, зенитного угла, при роторном бурении — от расстояния между долотом и нижним центрирующим элементом, а также от частоты вращения инструмента.

    Если искривление скважины превысило допустимые пределы, для ее выправления применяют технические средства наклонно направленного бурения.

     Работы по проводке наклонно направленных скважин включают: проектирование, бурение искривленных участков ствола, бурение прямолинейно-наклонных участков ствола, маркшейдерские работы (задание направления стволу скважины, контроль за его пространственным положением). Либо особенностями залегания нефтяных пластов, не позволяющими вскрыть их вертикальными скважинами; применением кустового или многоствольного способа бурения на равнинных площадках, когда это экономически целесообразно и технически возможно; потребностью во вспомогательной скважине для тушения горящих фонтанов; зарезкой ответвленного ствола из основного для ликвидации аварии и при капитальном ремонте скважин.

     Выбор конфигурации профиля сводится к определению очередности бурения участков, обеспечивающих наиболее благоприятные условия проводки наклонно направленной скважины.

     Профиль должен удовлетворять скоростному и качественному бурению наклонно направленных скважин, иметь минимальное число изгибов и отвечать двум основным требованиям — он должен быть технически выполнимым и экономически целесообразным.

     Работы по проводке наклонно направленных скважин включают: проектирование, бурение искривленных участков ствола, бурение прямолинейно-наклонных участков ствола, маркшейдерские работы (задание направления стволу скважины, контроль за его пространственным положением). Либо особенностями залегания нефтяных пластов, не позволяющими вскрыть их вертикальными скважинами; применением кустового или многоствольного способа бурения на равнинных площадках, когда это экономически целесообразно и технически возможно; потребностью во вспомогательной скважине для тушения горящих фонтанов; зарезкой ответвленного ствола из основного для ликвидации аварии и при капитальном ремонте скважин.

     Выбор конфигурации профиля сводится к определению очередности бурения участков, обеспечивающих наиболее благоприятные условия проводки наклонно направленной скважины.

Профиль должен удовлетворять скоростному  и качественному бурению наклонно направленных скважин, иметь минимальное  число изгибов и отвечать двум основным требованиям — он должен быть технически выполнимым и экономически целесообразным.

     При бурении искривленного участка ствола можно получить вполне определенный, заранее заданный темп набора зенитного угла, определяющий интервал работы с отклонителем.

     Минимально возможный радиус искривления выбирают в зависимости от целевого назначения скважины; возможного спуска (прохождения) приборов, необходимых для исследования или испытания скважин на продуктивность; технологических условий бурения.

    К технологическим условиям бурения, определяющим минимально возможный радиус искривления, относятся: нормальная работа бурильных труб; свободный спуск (прохождение) бурильного инструмента; минимальная перегрузка на крюке при подъеме инструмента из искривленного ствола скважины; отсутствие опасности формирования желобов или протирания обсадных колонн (если искривленный участок обсажен колонной).

      Набор и снижение зенитного угла скважины при бурении забойными двигателями осуществляются компоновками низа бурильной колонны, которые выбирают в соответствии с геолого-техническими условиями бурения.

     Рекомендуется применять при бурении скважины в устойчивых геологических разрезах, где не ожидается значительного увеличения диаметра ствола.

1.1.История развития метода наклонно-направленного бурения

 

   Метод прокладки  коммуникаций, известный сегодня  в России, как наклонно – направленное бурение (ННБ), официально был основан в США, в  72 году прошлого века Мартином Черрингтоном, в то время являющимся президентом строительной  компании «Титан Контрактоз», в штате Калифорния.

     Метод возник, как  альтернатива траншее, дающий  наименьший экологический ущерб  окружающей среде и не влияющий  на водное препятствие. В ряде  случаев, экономически более выгодный, по отношению к традиционной укладке.

    Предыстория этого события  берет начало в середине 60-х  годов во время первого знакомства  Черрингтона с управляемым бурением. Оно стало предпосылкой для создания небольшой буровой установки, сотрудничества с электрослужбами и работами по укладке бытовых коммуникаций под дорогами.

  Первое предложение по укладке  трубы под рекой поступило  ему в 1971 году. Это было строительство  газопровода диаметром 115 мм и  длиной 231 м, под р. Паджеро в Калифорнии. Газопровод был уложен, но трудности при работах по управлению буром наталкивали на мысли о незрелости этого метода для таких  объектов. В результате работники компании Титан вернулись к своим «дорогам». Не малую роль для возвращения к этому вопросу сыграла статья в журнале с описанием работ на реке, которая вышла начале 1972 года, и тем самым привлекла заказчиков, которых не испугали возможные трудности.