Наклонно- направленное бурение

   При бурении вертикальных скважин (опорных, разведочных и эксплуатационных) в породах, сильно влияющих на их искривление:, допуски могут увеличиваться по согласованию с геологической службой.

    При бурении наклонных скважин необходимо знать дополнительные требования, предъявляемые к проводке наклонно направленных скважин при кустовом бурении.

    Кустовое бурение — это сооружение скважин, в основном наклонно направленных, устья которых группируются на близком расстоянии друг от друга с общей ограниченной площадки (основания), на которой размещаются буровые установки и устьевое оборудование.

     Запрещается начинать бурение новой скважины, если по предыдущей скважине отсутствуют данные о геометрических параметрах ствола.

При строительстве скважин куста по результатам отклонения ранее пробуренных скважин от проектного положения необходима соответствующая корректировка проектов на бурение последующих скважин.

    При бурении скважин одного куста следует применять отклонители с одинаковой интенсивностью искривления ствола скважины.

После проведения наклоннометрических замеров горизонтальную проекцию ствола 238 наносят на план куста в масштабе 1 : 2000, находящийся на буровой.

     При сближении стволов необходимо делать промежуточные замеры кривизны: при бурении с отклонителем.

    Если в процессе бурения выявляется, что возможно соприкосновение опасных зон двух скважин, то бурение продолжают с соблюдением мер, исключающих повреждение обсадной колонны, или корректируют геометрические параметры ствола скважины

 

 

2.1 Преимущества наклонно-направленного бурения

 

      Наиболее эффективным способом разбуривания месторождений на континентальном шельфе, природоохранных территориях и в труднодоступных местах является наклонно-направленное и горизонтальное бурение с большим отклонением забоев скважин от вертикали. Данный способ существенно улучшает экологическую обстановку в районе бурения, и снижает общие затраты на освоение месторождения. Однако для его практической реализации требуются специальная компоновка и параметры бурильной колонны, обеспечиваемые в т.ч. и включением в состав бурильной колонны алюминиевых буровых труб.

      Применение наклонно-направленного и горизонтального бурения с большим отклонением забоев скважин от вертикали позволяет сократить число возводимых кустовых площадок, платформ и прочих оснований, вскрывать продуктивные пласты, расположенные на значительном расстоянии от берега под морем. При этом компоновка и параметры бурильной колонны и отдельных ее секций во многом определяют возможность достижения скважиной проектных глубин и накладывают известные ограничения на выбор материалов бурильных труб, их геометрические размеры, расчетные значения физико-механических характеристик и коэффициенты запаса прочности. Выбор физико-механических характеристик материала бурильных труб определяется конкретными геолого-техническими условиями бурения.

    Основной характеристикой, во многом определяющей технико-экономические показатели проводки скважин, а также возможность достижения проектных глубин бурения, является собственный вес колонны.     Вес бурильной колонны — функция плотности материала бурильных труб, их геометрических параметров и глубины скважины. В буровом растворе

происходит некоторое  облегчение веса колонны, зависящее от соотношения плотностей материала бурильных труб и промывочной жидкости.

 

 

 

 

2.2 Технические средства направленного бурения

 

    Для искусственного искривления скважин в требуемом направлении используются различные технические средства, называемые отклонителями.    При роторном бурении технические средства и технология искусственного искривления более сложны, поэтому чаще используются отклонители с забойными двигателями. Далее рассматриваются только такие отклонители. С их помощью на породоразрушающем инструменте создается отклоняющая сила, или между осью скважины и осью породоразрушающего инструмента возникает некоторый угол перекоса. Зачастую эти отклоняющие факторы действуют совместно, но какой-либо из них имеет превалирующее значение.    При этом доказано, что для любой отклоняющей компоновки при отсутствии прогиба турбобура и разработки ствола скважины при любых соотношениях диаметров долота и турбобура, искривление ствола вследствие фрезерования стенки скважины в 4,84 раза больше, чем в результате асимметричного разрушения забоя. Если происходит прогиб забойного двигателя, то доля искривления ствола за счет асимметричного разрушения породы на забое будет еще меньше.

     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 этого необходимо знать зенитные и азимутальные углы скважины и глубины их измерений. Такие замеры производятся с помощью специальных 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, и инклинометры, опускаемые в скважину на кабеле или тросе.

    В первом случае информация от забойных датчиков по каналу связи передается на поверхность, где и расшифровывается. В настоящее время используются как проводные, так и беспроводные каналы связи. Проводной канал связи широко используется с электробурами, так как в этом случае возможна передача сигнала с забоя по силовому кабелю. На этом принципе работает телесистема СТЭ. Существуют 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.

     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. На этом принципе работает система ЗИС-4 и ее модификации.

  Другие каналы связи пока не находят широкого применения.

   Забойные инклинометрические системы позволяют постоянно контролировать положение скважины в пространстве, что является их бесспорным преимуществом. Кроме замеров зенитного угла и азимута с помощью таких систем одновременно измеряются непосредственно на забое скважины и другие параметры процесса бурения, а также характеристики проходимых пород. Однако применение телеметрических систем существенно увеличивает себестоимость работ.

   Автономные инклинометры опускаются (бросаются) внутрь колонны бурильных труб и производят измерение зенитного угла и азимута в процессе бурения, но информация на поверхность не передается, а хранится в памяти прибора и считывается из нее после подъема колонны бурильных труб. Разрешающим сигналом для замера является, как правило, остановка процесса бурения, а при бурении инклинометр отключается. За один спуск инструмента может быть произведено до 50 замеров в зависимости от типа инклинометра.

   Наибольшее распространение в настоящее время у нас в стране получили инклинометры, опускаемые в скважину на кабеле. При их применении на замеры параметров искривления требуется дополнительное время, но такие инклинометры просты по конструкции .

Проектирование профилей наклонно направленных скважин заключается, во-первых, в выборе типа профиля, во-вторых, в определении интенсивности  искривления на отдельных участках ствола, и, в-третьих, в расчете профиля, включающем расчет длин, глубин по вертикали  и отходов по горизонтали для  каждого интервала ствола и скважины в целом.

    В настоящее время благодаря большому опыту бурения наклонно направленных скважин, разработке широчайшего спектра различного типа отклонителей и стабилизаторов, научно обоснованных рекомендаций по компоновке низа бурильной колонны (КНБК) можно получить практически любой наперед заданный профиль. В одной из последних работ дана подробная классификация профилей ННС, используемых для проектирования в различных регионах России, США, Англии. Как обычно, они делятся на плоские и пространственные.

       Пространственные профили характеризуются увеличением длины ствола скважины по сравнению с плоскими при одинаковой глубине забоя, значительными силами трения при перемещениях бурильных труб, НКТ и штанг, т.е. имеют существенные недостатки. Тем не менее такие профили вынуждены использовать при проектировании глубоких наклонных скважин в районах со сложным геологическим строением, где проводка наклонных плоских скважин невозможна или экономически нецелесообразна.

     Плоские профили состоят из различных комбинаций прямолинейных и искривленных участков, причем последние в проектах и расчетах принимаются дугами окружностей определенных радиусов. Профиль любой плоской наклонно направленной скважины включает верхний вертикальный участок, необходимый для упрощения СПО с глубинным оборудованием, и участок начального искривления.

     Согласно принятой в работе методике плоские ННС подразделяются на тангенциальные, S-образные и J-образные, заканчивающиеся соответственно наклонным (тангенциальным) участком, участком малоинтенсивного уменьшения зенитного угла, участком малоинтенсивного увеличения зенитного угла.

      Вступление большинства нефтяных месторождений страны в позднюю стадию эксплуатации сопровождается резким падением дебитов, ростом обводненности, прорывами воды к эксплуатационным скважинам, в результате чего в пласте остаются заблокированными линзы нефти. Эксплуатация нефтяных месторождений вертикальными скважинами позволяет извлечь около 50% содержащейся в пласте нефти, а в карбонатных коллекторах коэффициент нефтеотдачи еще ниже. Даже при плотных сетках скважин (0,8 .6,0 га/скв.) нефтеотдача в карбонатных коллекторах не превышает 12,5-36%. На месторождениях с высоковязкой нефтью она не достигает и 10%. Картина практически не меняется и при переходе к наклонно направленным скважинам.

Исключительная ценность нефти как углеводородного сырья  и энергоносителя на фоне падения  объемов добычи и промышленных запасов  вынуждает вводить в эксплуатацию месторождения с маломощными  продуктивными пластами, высоковязкими  нефтями и битумами, ранее считавшиеся не перспективными. В таких условиях для достижения приемлемых текущих дебитов, конечной нефтеотдачи и себестоимости, являющихся важнейшими критериями в нефтедобыче, становится совершенно необходимым переход к горизонтальным скважинам (ГС).    Применение ГС позволяет уменьшить количество скважин, весьма существенно улучшить дренирование пластов, включить в эксплуатацию оставшиеся линзы нефти, повысить эффективность обработок призабойной зоны скважины за счет ее расширения.

    Профиль горизонтальных скважин состоит из двух сопряженных между собой частей: направляющей и горизонтальной. При проектировании горизонтальных скважин используют только J-образный тип профиля. По величине радиуса кривизны ствола различают три типа профиля горизонтальной скважины: с большим, средним и малым радиусами.

     Горизонтальные скважины с большим (более 190 м) радиусом кривизны могут быть реализованы при кустовом способе бурения на суше и море, а также при бурении отдельных скважин с большим отклонением от вертикали при длине горизонтального участка 600-1500 м. При строительстве данных скважин используются стандартные техника и технология наклонно направленного бурения, позволяющие получить максимальную интенсивность искривления 0,7…2,0° на 10 м проходки.

     Горизонтальные профили скважин со средним радиусом искривления (60-190 м) применяются как при строительстве новых одиночных скважин, так и для восстановления продуктивности старых эксплуатационных скважин. При этом максимальная интенсивность искривления скважины находится в пределах 3 . 10° на 10 м проходки при длине горизонтального участка 450-900 м. Такие скважины наиболее экономичны, т.к. имеют значительно меньшую длину ствола по сравнению со скважинами с большим радиусом, обеспечивают более точное попадание ствола в заданную точку на поверхности продуктивного горизонта. Это особенно важно при разбуривании маломощных нефтяных и газовых пластов.

 

 

 

       Глава3. Охрана недр окружающей среды и безопасность труда

 

      В решении  экологических проблем по охране  окружающей среды и

защите ее от загрязнения  определенную роль играют буровые предприятия. Отличительная особенность буровых работ состоит в том, что, они производятся непосредственно на природе и распространяются на огромные площади, охватывающие не только сушу, но и болота, различные водоемы, акватории морей и океанов. В процессе бурения скважин вскрываются недра с содержанием подземных пресных и минерализованных вод, газов и нефти.

  При отсутствии надлежащего контроля буровые работы могут вызвать серьезные нарушения экологического равновесия, приводить к загрязнению природной среды местности сточными водами, буровым раствором, химическими реагентами, остатками горюче-смазочных материалов, нарушать естественную изоляцию между пластовыми флюидами в недрах и режим подземных источников водоснабжения.

  Вопросы охраны окружающей  среды приобретают особую остроту  и социальную значимость на современном этапе развития производительных