Бурение наклонно направленных скважин

Затраты на сооружение скважин составляют значительную часть общих затрат на добычу (25-65 %). Можно без преувеличения сказать, что дальнейшее успешное развитие новых методов во многом будет зависеть от прогресса в технике и технологии сооружения этих скважин.

Использование наклонно-направленных скважин на одной площадке (кустовые скважины) позволяет повысить эффективность добычи полезных ископаемых и улучшить охрану окружающей среды за счет:

· отработки участков месторождений под дном рек и водоемов, под зданиями и промышленными сооружениями, под охранными зонами ЛЭП;

· сокращения протяженности технологических трубопроводов;

· значительного сокращения площади культурных земель, отчуждаемых в процессе деятельности горнодобывающего предприятия;

· увеличения приемистости скважин за счет пересечения продуктивного пласта под острым углом;

· сокращения затрат времени на сооружение площадок под буровую установку, монтаж, демонтаж и перевозку бурового оборудования и инструмента.

Условия сооружения и эксплуатации наклонных скважин весьма специфичны. В результате взаимодействия компоновки низа бурильной колонны со стенками скважины, сложенными мягкими неустойчивыми породами, увеличивается диаметр и изменяется форм поперечного сечения ствола скважины. Наличие пор, трещин и каверн может привести к значительным потерям промывочной жидкости, вплоть до катастрофических. Кроме того, слабая устойчивость стенок скважин может привести к осложнениям при наклонном бурении, особенно при специальных работах, связанных с управлением трассой скважины.

Выбор оптимальной схемы расположения скважин сводится к нахождению минимума стоимости сооружения и эксплуатации участка месторождения для разных вариантов совмещения устьев вертикальных и наклонно-направленных скважин на кустовых площадках (Кустовая площадка - ограниченная территория месторождения, на которой подготовлена специальная площадка для размещения группы скважин, нефтегазодобывающего оборудования, служебных и бытовых помещений). При увеличении отклонения забоев наклонных скважин от вертикали растет концентрация их устьев на кустовых площадках, сокращается площадь отчуждаемых земель. Увеличение отклонения забоя от вертикали приводит к росту стоимости бурения скважины. Сравнение стоимости различных вариантов показывает, что целесообразно совмещение на кустовой площадке устьев скважин, принадлежащих к одной ячейке, при величине отклонения забоя от вертикали около 50 м.

Величина отклонения забоя скважин ограничена только возможностями технических средств направленного бурения и точностью проведения скважины по проектной трассе. Условия оборудования скважин эксплуатационной колонной определяют одноствольный тип профиля.

Наиболее рациональный тип - это комбинированный профиль, состоящий из трех интервалов:

· первого - вертикального;

· второго - криволинейного, на котором производится искусственное искривление ствола скважин;

· и третьего - наклонного (рис. 8.8).

Этот профиль в настоящее время наиболее рационален при сооружении наклонно-направленных скважин. При бурении скважин с этим типом профиля могут быть использованы высокопроизводительные станки с роторным вращателем и вертикальной мачтой. Направленное искривление ствола скважины на втором интервале осуществляется с помощью отклоняющих компоновок низа бурильной колонны. При этом не требуется перевооружение парка буровых станков, имеющихся в настоящее время на предприятиях.

Наиболее часто применяемые способы направленного бурения скважин основаны либо на использовании закономерностей естественного искривления скважин либо на применении технических средств искусственного искривления (отклонители). К ним можно отнести бесклиновые снаряды скользящего типа (ТЗ-З, СБС), применяемые при направленном искривлении геологоразведочных скважин. Однако использование таких отклонителей возможно только при бурении твердых устойчивых пород, так как при вывалах, кавернах или просто при увеличении диаметра скважины происходит поворот статора и теряется ориентация отклонителя.

Наиболее полно требованиям направленного искривления скважин соответствуют отклонители, скомпонованные на базе забойных двигателей. Отсутствие вращения колонны бурильных труб позволяет искривлять скважину в любом направлении, оперативно управлять проведением скважины по проектной трассе без существенного снижения технико-экономических показателей бурения. Отклоняющие компоновки, включающие забойный двигатель, турбобуры (Турбобур — это разновидность бурового оборудования, гидравлический забойный двигатель, в котором гидравлическая энергия потока промывочной жидкости (бурового раствора) преобразуется в механическую энергию вращения вала), электробуры и винтовые забойные двигатели, позволяют добиваться плавного искривления ствола скважины без резких локальных перегибов. Серийно выпускаемые турбобуры имеют диаметр 172, 195 и 240 мм и значительную длину (8,5-26 м), что определяет невысокую интенсивность искривления скважины.

Для увеличения интенсивности искривления скважин в отклоняющих компоновках используют укороченные турбобуры, турбобуры малых диаметров и специальные турбинные отклонители. Наиболее подробно методика расчета конструктивных параметров отклоняющих компоновок с забойными двигателями разработана А.Г. Калининым для бурения наклонно направленных скважин на нефть и газ.