Типы МБК

Конструкции кондукторов определяются: а) повышением их прочности; б) снижением воздействующих; на них нагрузок

МБК, в основу которых заложены принципы снижения воздействующих на них нагрузок можно разделить следующим образом:

1. По виду снижаемых нагрузок:

а) снижающие только поперечные, в основном гидродинамические нагрузки волн и течений;

б) снижающие только осевые;

в) снижающие осевые и поперечные одновременно;

2. По степени воздействия на кондуктор ветрового волнения:

а) возвышающиеся над уровнем моря при бурении и при отстое во время шторма;

б) возвышающиеся над уровнем моря при бурении и заглубленные под уровень волнового воздействия на время шторма;

в) заглубленные под уровень волнового воздействия при бурении и при шторме.

Рис. 18.1. 1. Погружаемая в грунт колонна

Нижний конец погружен в грунт. Верхний установлен в направляющие буровые установки с возможностью продольного или продольно-поперечного перемещения друг относительно друга, а в период ожидания шторма свободен. Допустимая высота зависит от его физических констант и гидродинамических условий моря.

Пример. Кондуктор 168 мм при высоте волны 2-26 м, а отсутствие волны 41 м, - 3 - 17м.

Рис. 18.2.

1. Погружаемая в грунт колонна

2. Наковальня

3. Ударник

4. Ограничитель

5. Верхняя колонна.

Состоит из двух колонн - 1,5 верхняя подвешивается на ПБУ, соединяются с помощью патрубка-ударника 3, верхний конец которого жестко соединен с нижним концом верхней колонны. Ударник продольно перемещается вместе; с кoлонной 1 относительно колонны 5. Длина патрубка больше максимальной высоты волны, чтобы верхняя колонна не соприкасаясь ни с наковальней, ни с ограничителем могла перемещаться.

Работа. Собирают и опускают нижнюю колонну, длина которой достаточна для перекрытия рыхлых пород. На верх нижней колонны устанавливают наковальню 2, ограничитель 4, ударник 3. Подсоединяют верхнюю колонну и т.д. опускают кондуктор до упора в дно моря. Затем поочередным поднятием и сбрасыванием верхней колонны наносят удары по наковальне, забивая нижнюю колонну в грунт. На время ожидания прекращения шторма верхнюю колонну приподнимают до положения, при котором ударник не ударяет при качке ни по наковальне, ни по ограничителю и подвешивают на ПБУ на хомуте.

Применяется до глубины 50 - 60 м при волнении до 3 баллов. Подвижность верхней относительно нижней снижает отрицательные воздействия вертикальных колебании ПБУ. Однако не допускает хода ПБУ.

6 - телескопические трубные секции

7- буй

Рис. 18.3.

Телескопический кондуктор состоит из нескольких коаксиальных установленных трубчатых секций, имеющих возможность продольно перемещаться относительно друг друга. Секция самого малого диаметра предназначена для погружения в грунт. Нижние и верхние концы оснащены ограничителями хода, предотвращающими полное их выдвижение друг из друга. В рабочем положении кондуктора раздвинуты на величину равную глубине моря. На время шторма бурение прекращают, и кондуктор опускают под уровень моря ниже волнового воздействия. Также кондуктора позволяют сходить ПБУ с точки бурения.

8 - противовес; 9 - плавучесть

Рис. 18. 4.

Отличается от схемы III, тем что имеет плавучесть, устанавливаемую вокруг внешней секции кондуктора, а противовес жестко соединенный с нижним концом этой секции. Введенные дополнительные устройства повышают сопротивляемость отклонению под действием течений в сложенном на дне положении, т.к. плавучесть стремится поднять внешнюю секцию, а противовес удерживает ее на дне. При вертикальном положении сложенных на дне секций кондуктора уменьшаются изгибающие нагрузки на погруженную в грунт обсадную колонну, а также повышается устойчивость и появляется возможность увеличения их длин.

10 - забивное устройство

11 - направляющая воронка

12 - направляющая рамка

13 - направляющие тросы

14 - буровой снаряд

Рис. 18.5.

Кондуктор, с тросовыми направляющими для доставки в скважину буровых инструментов - заглублен под уровень воздействия волн. Позволяют бурить при волнении моря более 3 баллов. В качестве противовеса использован забивной снаряд, что облегчает кондуктор.

Недостаток - сложность обеспечения спуска инструмента из-за сложности обеспечения вписываемости спускаемого инструмента в интервале перехода от направляющих к кондуктору т.к. при дрейфе ПБУ направляющие отклоняются.

С динамической стабилизацией ПБУ.

Рис. 18.6.

Для подачи соответствующих команд устанавливаются индикатор положения и автоматическое контрольное устройство.

Индикатор положения фиксирует отклонение ПБУ от установленного положения при помощи наклонометра либо импульсной системы.

Спуск водозащитной колонны диаметром 762 мм с толщиной стенки 25,4 мм производится с помощью специальных приспособлений, включающих в себя канаты диаметром 60 мм, блока который подвешивается на талях. Трубы водозащитной колонны соединяются между собой с помощью резьбовых соединений, устанавливаются и поддерживаются на столе ротора с помощью кронштейнов грузоподъемностью 150 т, которые привариваются на тело трубы перед ее спуском и срезаются перед спуском стола ротора. Низ водозащитной колонны оборудуется башмаком с обратным клапаном. Приходное отверстие в бараке приспособлено для установки в него уплотнительного переводника, предназначенного для цементирования.

Цементирование водозащитной колонны производится с помощью бурильных труб, которые спускаются внутрь обсадной колонны и устанавливаются внутрь башмака. Низ бурильной колонны оборудован уплотнительным проводником. Основным преимуществом данного метода по сравнению с обычным способом цементирования является: сокращение сроков, уменьшение стоимости и улучшение качества цементирования.

После определения герметичности уплотнительного переводнчка в башмаке колонны, через бурильные трубы закачивается порция цементного раствора объемом, необходимым для заполнения заданного интервала кольцевого пространства, а затем продавочная жидкость и цемент поднимаются до дна моря, после чего, процесс цементирования прекращается и бурильные трубы извлекаются из обсадной колонны.

На этом первый этап бурения морской скважины считается законченным. После ОЗЦ водозащитная колонна оборудуется девертером, который представляет собой видоизмененный универсальный превентор и устанавливается под столом ротора. Основное назначение девертора - это предотвращение возможного выброса через стол ротора при вскрытии пластов с высоким аномальным давлением залегающих на небольшой глубине. Отвод флюида или газа из жидкости в этом случае производится по трубам большого диаметра (12") выходящих на разные борта ПБУ. Задавливание скважины обеспечивается путем интенсивной закачки морской воды до прекращения выброса. Встреча пластов с АВПД на глубинах 200 - 300 м маловероятна, но однако, иногда это возможно и безопасность работ на море - это прежде всего. Дальнейший процесс строительства морской скважины имеет незначительные отличия от бурения скважины на суше. В основном эти особенности заключаются в организации материально-технического обеспечения ПБУ, в наличии оборудования и инструментов, способствующих достижению высоких технико-экономических показателей морского бурения.

При бурении морских скважин на шельфе о. Сахалин принята типовая конструкция скважин, которая в большинстве случаев используется при бурении с ПБУ за рубежом. После обвязки водозащитной колонны производится бурения скважины под удлиненное направление диаметром 508 мм, которое спускается на глубину до 300-400 м, при бурении под эту колонну применяется следующая компоновка: долото диаметром 600 мм, УБТ 245-180 м, стабилизатор 660 мм, УБТ 245 мм -36 м, УБТ 203 мм-70 м, СБТ - 127 мм.

Режим бурения: нагрузки 35 т, число оборотов ротора 30-30 об/мин, производительность 60 - 62 л/сек, давление на выкиде 100 - 120 атм. Бурение под удлиненное направление производится на глинистом растворе. Спуск обсадной колонны Æ - 508 мм производится с помощью спайдер - элеватора и клиньев. Цементирование обсадной колонны аналогично цементированию водозащитной колонны. После ОЗЦ начинается оборудование устья скважины, эти работы заключаются в установке пьедестального фланца, на котором монтируется комплект превенторов, состоящий из 2-х плашечных превенторов с плашками под бурильные трубы и универсального превентора. Рабочее давление - 140 кг/см². После разбуривания башмака обсадной колонны производится опрессовка цементного кольца за колонной. Эта операция по своей сущности несколько отличается от аналогичных операций, проводимых в сухопутном бурении. Отличие заключается в том, что при проведении этой операции определяется давление приемистости, т.е. фиксируется та величина избыточного давления, при превышении которой, пласт начинает принимать промывочную жидкость. Знание величины давления приемистости важно при последующем бурении скважины, т.к. по этой величине можно определить наиболее максимальный удельный вес промывочной жидкости, при котором бурение скважины будет производится без осложнений. Следующая обсадная колонна - техническая, диаметром 340 мм в большинстве случаев. Спускается на глубину 1200-1300 м. Бурение до глубины 1300 м ведется следующей компоновкой: долото Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 18 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 80 - 100 м, остальное бурильные трубы Æ - 127 мм.

Режим бурения следующий: нагрузка 12 - 14 т, число оборотов ротора 90-100 об/мин, производительность насосов 50-55 л/сек, давление на выходе насосов - 180-190 кг/см². После доведения забоя скважины до 1500 м производятся электрометрические работы и затем ствол скважины расширяется до диаметра 444,5 мм. Расширка скважины производится с помощью 3-х шарошечных расширителей диаметром - 444,5 мм.

Техническая обсадная колонна Æ - 340 мм спускается на спайдер - элеваторах, для заворота труб применяется специальный гидравлический ключ. Цементирование обсадной колонны производится двухступенчатым методом, для этого в компоновку обсадной колонны включается муфта для двухступенчатого цементирования.

Для повышения качества цементирования обсадная колонна спускается с цементирующими фонарями и лепестковой корзиной, которая устанавливается под муфтой 2-х ступенчатого цементирования, она позволяет на 10-15 атм. снижать давление от столба цементного раствора на стенки скважины, где возможны случаи поглощения промывочной жидкости или цементного раствора.

После спуска 1 технической колонны к ОЗЦ производится демонтаж превенторов и монтаж следующих превенторов: превентора с плашками под бурильные трубы; двойного превентора, состоящего из набора плашек под бурильный инструмент и глухих плашек и универсального превентора. Плашечные превентора спрессовываются на давление 350 атм.

Вторая техническая колонна диаметром 245 мм спускается на глубину 2200-2100 м. Бурение под эту колонну производится следующей компоновкой: долото Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 9,0 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ 203 мм-18 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 130 м, остальное бурильные трубы Æ - 127 мм.

Режим бурения под эту колонну следующий: нагрузка 15 т ¸ 20 т, число оборотов ротора 90-130 об/мин, производительность насосов 30-40 л/сек., давление на выкиде насосов 190-200 атм. Оборудование для спуска этой колонны и ее цементирование аналогично предыдущей первой технической колонне.

После ОЗЦ второй технической колонны производится обвязка устья скважины. Комплект превенторов оставляется прежний, только лишь устанавливается дополнительная переходная катушка на колонну диаметром 245 мм.

Последующее бурение до проектной глубины скважины (3000-3400) осуществляется для спуска эксплуатационного хвостовика диаметром 178 мм. Для бурения под хвостовик используется следующая компоновка: долото Æ - 215,9 мм, УБТ Æ - 65 мм - 18,0 м, стабилизатор Æ - 215 - 9 мм, УБТ Æ - 195 мм -200 м, бурильные трубы Æ - 127 мм. Режим бурения следующий: нагрузка 17-20 т, число оборотов ротора 60-90 об/м, производительность 25-30 л/сек, давление на выкиде насосов - 180-200 атм. Хвостовик Æ -178 мм допускается на бурильных трубах и устанавливается в предыдущей колонне с помощью подвесок механического или гидравлического действия. Механическая подвеска устанавливается посредством различных манипуляций с бурильными трубами с поверхности. Для установки гидравлической подвески создается давление с помощью буровых насосов. При определенном давлении скользящие клинья - перемещаясь вверх, соприкасаются с обсадной колонной и заклинивают в ней хвостовик. Для получения, высокие технико-экономических показателей строительства скважин при бурении на шельфе о. Сахалин применяются несколько типов долот.

Для разбуривания самых мягких и слабо сцементированных пород залегающих, как правило, в верхней части геологического разреза используется долото, вооружение шарошек, которых представлено очень крупными широко расставленными стальными зубьями, на вершины и передние грани которых, наплавлен мелкозернистый релит. Опора выполнена по следующей схеме: ролико-шарик-подшипник скольжения ( -ЗА).

Для бурения мягких, но уже приближающихся к средним по твердости породам используются долота с меньшим смещением осей шарошек, имеют более мощное вооружение колебрующихся элементов - вставили твердосплавные зубки. Для долот этого типа и долот, применяемых для разбуривания твердых пород характерны герметизированные опоры с наличием автономного питания подшипников смазкой в процессе бурения (ХЗА, ). Правильный выбор бурового раствора, наряду с оптимальными гидравлическими параметрами промывки значительно позволяют повысить эффективность работы долот. Гидравлические параметры промывки конкретных условий определяются непосредственно на ПБУ. Кроме плавучей буровой установки самоподъемного типа бурение морских скважин на шельфе о. Сахалин также производилось с помощью полупогружной плавучей буровой установки. Плавучая полупогружная установка имеет следующие основные характеристики:

- длина корпуса - 64,0 м;

- ширина - 61,0 м;

- высота

- длины понтонов до главной палубы - 31 м;

- вес - 9109 т;

- рабочая осадка - 18 м.

Техника и технология бурения и особенно оборудование устья скважины с полупогружной установки существенно отличается от самоподъемного типа установок. Морское бурение с полупогружной установки связано с целым рядом трудностей, одной из которых является вертикальная качка установки при волнении моря. Стабилизация установки над точкой бурения осуществляется с помощью 8 якорей, сама установка оснащена различными устройствами для механизации работ, сложным подводным противовыбросовым оборудованием, а также устройствами компенсирующими действие вертикальной качки установки на бурильную колонну. Несмотря на большие затраты на сооружение и оборудование плавучей полупогружной установки, ее применение, оказывается выгодным благодаря мобильности, оперативности при бурении.

Для компенсирования вертикальных перемещений полупогружной установки используется амортизирующий переводник, который входит в состав бурильной колонны. Он представляет собой скользящее телескопическое соединение и является элементом бурильной колонны.

При качке полупогружной установки и вертикальных ее перемещений водозащитная колонна растягивается или сжимается, а при смещении установки от центра скважины - изгибается, тем больше, чем дальше отходит установка от оси скважины, поэтому конструкция водозащитной колонны отличается от конструкций используемых на подъемной установке.

Для обеспечения прочности морской водозащитной колонны в конструкцию вводятся следующие компоненты и устройства:

- скользящее телескопическое соединение, в верхней части колонны под ротором, для компенсации вертикальных перемещений установки;

- шарнирный узел, который устанавливается в низу колонны, около блока превенторов, для компенсации изгиба при смещении установки;

- натяжного устройства, устанавливаемого на палубе установки, для создания растягивающего усилия, прикладываемого к водозащитной колонне.

На полупогружной установке существенно отличается конструкция и оборудование устья скважины. Технология оборудования устья скважины заключается в следующем:

1. С помощью бурильной колонны на дно опускается временная направляющая база в виде бетонного кольца, утяжеленная баритом. К ушкам базы перед спуском прикрепляют направляющие канаты, которые натягиваются с установки;

2. В отверстие базы спускается долото, направляемое двумя канатами и приспособлением, для бурения скважины под направление;

3. Скважина бурится и расширяется до необходимого диаметра с промывкой водой и затем заполняется качественным глинистым раствором;

4. Направление диаметром 762 мм вместе с постоянной направляющей базой спускается в скважину и цементируется на всю длину;

5. С помощью гидравлического соединения производится стыковка райзера (водозащитной колонны).

Постоянная направляющая база служит для направления и центрирования блока противовыбросового оборудования. После бурения под кондуктор, производится его спуск и затем на постоянной направляющей базе устанавливается первая сборка блока превенторов. Послe окончания цикла строительства морской скважины, выяснения перспективности наличия нефти и газа, производится комплекс работ по ее ликвидации, как выполнившей свое геологическое назначение.

Работы по ликвидации морской скважины обеспечиваются с полной охраной окружающей среды; а также возможного поиска данной скважины для продолжения ведения каких-либо работ по данной скважине.

После испытания последнего объекта, в интервале перворации, на 50 м выше и на 25 м ниже кровли испытанного пласта устанавливается цементный мост. Скважина заполняется качественным глинистым раствором с параметрами, которыми производилось задавливание последнего объекта. Обсадные колонны диаметром 245 мм, 340 мм, 508 мм и водозащитная колонна Æ - 762 мм срезаются соответственно 7, 5, 3 метра ниже уровня моря. Последняя, водозащитная колонна обрезается на 0,5 м ниже дна моря. Срезка колонн производится при помощи труборезок с заменой резцов для различных диаметров колонн. Срезание трубы, с помощью труболовки извлекается из скважины и ликвидационные работы по скважине считаются законченными.

В процессе строительства морской нефтегазоразведочной скважины большое значение придается четкому и бесперебойному обеспечению ПБУ необходимыми материалами, инструментом, запасными частями. Учитывая погодные условия Сахалинского шельфа, доставка необходимых грузов осуществляется заблаговременно. Общий объем грузов, перерабатываемых на ПБУ в период строительства скважины достигает трех тонн. Почти весь этот груз, за незначительным исключением, доставляется транспортно-вепомогательными судами. Воздушным путем, с помощью вертолетов МИ-8, на буровую завозят только продукты питания, транспортно-вспомогательные суда или суда обслуживания представляют из себя многоцелевые буксирные суда, способные доставлять жидкие, сыпучие, а также штучные грузы. Для архитектуры таких судов характерна большая палуба, сдвинутая в носовую часть надстройка, большая осадка. Высокая устойчивость обеспечивает безопасную работу судна в любых условиях. Общий вес груза, который может принять судно обслуживания достигает 1000 тонн. Доставка грузов для ПБУ осуществляется из порта Холмск. Наиболее уязвимым звеном в пути движения грузов является момент выгрузки на ПБУ, т.к. эта работа производится в условиях открытого моря и судно может стоять под разгрузкой при волнении моря не более 1,5 метров.

Комплектация оборудования для бурения скважины начинается задолго до начала работ. Разработаны и внедрены комплектовочные ведомости, по которым на базе производственно-технического обеспечения загружаются стандартные контейнеры. Beдомости составлены таким образом, чтобы в одном контейнере были все инструменты для бурения и крепления определенного интервала. Далее подготовленные контейнеры с описью вложения сдаются на хранение до подхода судна. Для обеспечения завоза грузов в начале сезона, когда объем необходимых грузов велик, необходимо привлечение судна-склада, на борту которого имеется груз, нужный на 2 установки для забурки и бурения впервые 7-10 дней. Привлечение такого судна вполне оправдано с экономической точки зрения, т.к. в противном случае простой установок вызвал бы большие убытки.

В деле организации материально-технического обеспечения ПБУ еще много "узких" мест и неиспользованных резервов. Так, не решен вопрос снабжения установок пресной водой. На данный период вода из порта Холмск завозится и обходится очень дорого, кроме того, длинный переход до Холмска не раз ставил под угрозу регулярность снабжения водой. Нужно шире применять прогрессивные методы обработки грузов, повысить качество перевозки, снизить потери от действия морских условий.

В результате нефтепоискового глубокого морского бурения на шельфе о. Сахалин в течение 1977 - 1980 гг. открыты два месторождения. Одоптинское (нефтяное) и газонефтеконденсатное Чайвинское. В текущем году будут продолжены работы по доразведке этих месторождений. Основная техническая трудность при буровых работах на шельфе о. Сахалин состоит в сложной ледовой обстановке Северо-Западной акватории Охотского моря, т.е. в тех районах, где открыты промышленные притоки нефти и газа. Поэтому, до настоящего времени работы с ПБУ носят сезонный характер.

За 4 года Х пятилетки нашей экспедицией пробурено 13 скважин, с общим метражом более 35 тысяч метров, из 8 скважин получены промышленные притоки нефти и газа. Объем работ в настоящее время на шельфе о. Сахалин значительно меньше, чем на суше. Но затраты на морские исследования пока неизмеримо выше, чем на сухопутные, однако, при этом и эффективность разведочных работ на шельфе исключительно высока. Сейчас наряду с разведкой идет подготовка к эксплуатационному бурению. Вестись оно будет с ледостойких оснований. Одно из них проектируется с помощью иностранных специалистов. Одновременно проектируется ледостойкое основание собственной конструкции. На том месте, где оно будет установлено ведутся инженерно - геологические изыскания. В отечественной практике это происходит впервые. Для организации и ведения добычи нефти и газа на шельфе о. Сахалин планируется создание комплексной базы обслуживания морского бурения, судоремзавода в г. Корсакове, мореходной школы с водолазным комплексом, жилья.