Бурение вертикальных скважин

Строго вертикальных скважин нет - все имеют некоторую кривизну и отклонение от вертикали. Современный уровень техники и технологии позволяет бурить скважины с отклонением ствола скважины от вертикали до 2°.

Существует два основных класса искривления скважин:

· естественное (неуправляемое) искривление, связанное с геологическими причинами: анизотропия свойств пород, слоистость и проч. Однако, закономерности естественного искривления скважин могут быть учтены при проектировании технологии бурения, если действие их заранее изучено по фактическим данным с помощью известных статистических методов.

· искусственное (управляемое) искривление, возникающее при действии различных технико-технологических факторов. Искусственного искривления скважин возможно избегать, или уменьшать его влияние на поведение трассы скважины путем регулирования этих факторов. С другой стороны, в целях направленного бурения скважин в заданную точку, это достигается также за счет оптимального управления технико-технологическими факторами.

К геологическим причинам, кроме указанных, относятся: угол встречи долота с плоскостью пласта, чередуемость пород по прочности и их мощность, угол искривления скважины (определяется углом падения пластов и не может быть больше последнего).

К технико-технологическим факторам относятся: тип долота, режим бурения, жесткость низа бурильной колонны, кривизна в элементах бурильного инструмента, искривление бурильных труб под нагрузкой, вертикальность и совпадение оси вышки с центром роторного стола и направления, горизонтальность установки стола ротора.

Указанные причины могут быть полностью учтены и их влияние можно свести практически к нулю.

Ниже приведены основные мероприятия, связанные с регулированием технико-технологических факторов:

Перед началом бурения должны быть проверены и обеспечены центрирование вышки, соответствие осей симметрии вышки и направления, горизонтальность установки стола ротора, прямолинейность первых бурильных труб и ведущей трубы.

В начале бурения ведущая труба и первые трубы должны входить в породу строго вертикально, без раскачиваний.

Профилактика кривизны скважины при бурении сводится к замеру кривизны, применению компоновок низа бурильной колонны (КНБК) и подбору режима бурения. Компоновки должны обладать проходимостью и продольной устойчивостью в стволе при бурении скважин, не создавать значительных гидравлических сопротивлений при движении бурового раствора и др.

КНБК применяют после проработки ствола непосредственно из-под башмака промежуточных колонн, а также с начала бурения теми долотами, диаметр которых соответствует диаметру компоновок. Допустимый износ калибраторов и центраторов не должен превышать 3 мм по диаметру, а квадратных утяжеленные бурильные трубы (УБТ) - до 2 мм. Компоновки низа бурильной колонны различаются между собой, элементы их представлены калибраторами, центраторами, стабилизаторами, расширителями, маховиками (короткими УБТ) и т.д.

Эффективность работы КНБК определяется соответствием их условиям работы, жесткостью, разностью диаметров долота и элементов компоновок, длиной, очередностью и количеством установки элементов компоновок, характером конфигурации поперечного сечения ствола скважины. Назначение элементов, составляющих КНБК, неодинаковое.

Калибраторы предназначаются для калибровки по диаметру ствола скважины и улучшения работы долот. Выпускаются в нескольких вариантах: КЛ-214 - калибратор лопастной на диаметр 214 мм с расположенными по образующей ребрами; КЛС-190 - калибратор лопастной на диаметр 190мм с расположенными по спирали ребрами; КВЗ-214 - калибратор с выдвижными зубцами на диаметр 214 мм и др. При роторном бурении калибраторы устанавливаются в компоновке непосредственно над долотом.

Центраторы предназначены для центрирования бурильной колонны в месте их установки. Они выпускаются в нескольких вариантах: металлический ЦМ-269, резинокаркасный ЦР-214, шарнирный ЦШ-269, межсекционный ЦС-295 и центратор вала турбобура ЦВТ-295.

Стабилизаторы, роль которых исполняют УБТ, утяжеленные трубы многоугольного профиля или спиральные, предназначены для центрирования бурильной колонны на участке длины стабилизации. Их разделяют на цилиндрические СЦ-245-4,5м с наружным диаметром 245 мм при длине 4,5 м; спиральные СС-190-4,Ом; квадратные СК-190-6,5м с размером по диагонали 190 мм и длиной 6,5 м и др.

Маховики, роль которых выполняют короткие утяжеленные бурильные трубы, служат для уравновешивания вращающейся массы вала турбобура на основе принципа гироскопа. Их устанавливают под валом турбобура.

Расширитель предназначен для расширения ствола скважины. Наиболее распространены трехшарошечные расширители (в корпусе на осях смонтированы три пары шарошек, по окружности они расположены друг к другу под углом 120°). Трехшарошечные расширители выпускают нескольких диаметров - 243, 269, 295, 345, 395 и 455 мм.

Выпускают также четырех- и шестилопастные, одношарошечные пилотные и штыревые наддолотные расширители.

Искривление стволов скважины в процессе сооружения измеряется. Для этого используют инклинометры дискретного и непрерывного действия, работающие как в процессе бурения, так и между рейсами. Инклинометры измеряют отклонение ствола скважины от вертикали (в вертикальной плоскости) и искривление по азимуту (угол между вертикальной плоскостью, в которой лежит ось искривленного ствола, и вертикальной плоскостью, проходящей через северное окончание магнитной стрелки).