Технология применения горизонтальных скважин. Как проводят горизонтальное бурение нефтяных скважин? Подготовка к процессу

Издание: Оренбург, 1998 г., 480 стр.

Язык(и) Русский

Минерально-сырьевые проблемы в конце XX и в начале XXI века становятся острейшими глобальными. Они жизненно важны для всех без исключения стран мира и должны рассматриваться, исходя из общих экономических и политических тенденций, сложившихся на современном этапе.

Научно-техническая революция во второй половине XX века привела к огромному потреблению нефти и газа. В настоящее время мировая годовая добыча нефти и газа составляет соответственно 3 млрд. т и 1,8 трлн. м3.

Издание: УИИ, Ухта, 1995 г., 80 стр., УДК: 622.24 (075), ISBN: 5-88179-028-6

Язык(и) Русский

Учебное пособие предназначено для вузовской и послевузовской подготовки специалистов по направлению 553600 "Нефтегазовое дело".

Учебное пособие охватывает вопросы разработки месторождений с использованием горизонтальных и разветвленных скважин, а также дроблены их строительства, управление траекторией и навигационногеофизических исследований.

Издание: Советская Кубань, Краснодар, 2008 г., 424 стр., УДК: 622.24 , ISBN: 978-5-7221-0742-8

Язык(и) Русский

В книге показана роль горизонтальных скважин в разработке нефтяных и газовых месторождений, описаны особенности их конструирования и технологии бурения, использование специального бурового инструмента и комплексных систем управления траекторией направляющей и горизонтальной частей ствола; подробно изложены методы и технические средства для навигации проводки горизонтальных стволов; приведены основы теории фрикционного взаимодействия бурильных и обсадных колонн, перемещаемых в горизонтальных скважинах, со стенками ствола.

Особое внимание уделено заканчиванию горизонтальных скважин и созданию в них забойных фильтров.

Книга предназначена для студентов и аспирантов, специализирующихся по нефтегазовому направлению, для инженеров, занимающихся проектированием и непосредственным сооружением горизонтальных скважин, для научных работников, совершенствующих технологию бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин

Издание: Бугульма, 2016 г., 110 стр.

Язык(и) Русский

Анализ строительства скважин, предназначенных для добычи ВВН и ПБ с применением термических методов воздействия на пласты Мордово-Кармальского и Ашальчинского месторождений ВВН и ПБ.

Исследование энергосиловых параметров крепи скважины при термическом воздействии.

Разработка способа и технических средств компенсации напряжений, возникающих в конструкциях скважин при добыче природных битумов с использованием метода парогравитационного дренажа.

Оценка влияния отклонения скважин с горизонтальным окончанием от проектного профиля на добычу и установление коридоров бурения для паронагнетательных и добывающих горизонтальных стволов.

Издание: Уфа, 2000 г., 47 стр.

Язык(и) Русский

Впервые подробно рассмотрены вопросы влияния сил контактного трения на распространение продольных колебаний по бурильной колонне и обратного влияния продольных колебаний бурильной колонны на силу трения. Исследован процесс распространения волны нагрузки при подаче бурильного инструмента. Установлены закономерности взаимодействия бурильной колонны со стенками скважины. Разработан метод снижения силы трения путем установки вибраторов вдоль бурильной колонны и возбуждения продольных колебаний. Предложены активные и пассивные антифрикционные волновые компоновки (АВК) низа бурильной колонны для бурения скважин с протяженным горизонтальным участком. Решены принципиальные вопросы проектирования АВК. Сделаны оценки необходимой мощности и количества вибраторов. Получены оценки дальности распространения крутильных колебаний по бурильной колонне и влияния крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Рассмотрены вопросы совместного влияния продольных и крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Получены оценки влияния замков на увеличение силы трения в горизонтальных скважинах и на распространение продольных колебаний по бурильной колонне. Обоснован механизм действия ясса на зону прихвата. Доказано, что применение ясса позволяет увеличить зону воздействия на прихваченный участок в два раза. Решены основные вопросы проектирования вибратора с перекидным клапаном

Издание: Уфа, 2012 г., 22 стр.

Язык(и) Русский

В соответствии с энергетической стратегией России на период до 2030 г. необходимо создание условий для надежного топливного снабжения рынков по устойчивым ценам. Решение этой проблемы невозможно без обеспечения приростов запасов за счет строительства нефтяных и газовых скважин. Наиболее рентабельным, на сегодняшний день, является бурение наклонно-направленных скважин с горизонтальными участками и многозабойными окончаниями.

Одной из основных задач при бурении скважин, особенно с горизонтальным участком ствола, является снижение значительной силы трения и обеспечение доведения необходимой нагрузки на долото. Известно, что доля наклоннонаправленных скважин со смещением от вертикали более 1500 м, при строительстве которых необходимо применение буровых растворов с улучшенными фильтрационными, структурно-реологическими и смазочными свойствами, составляет около 40%, а в исследованиях Б.В.Байдюка отмечается, что на образование трещин при единичном цикле разрушения породы расходуется только 8-12% подведённой энергии, а 68-76% энергии расходуется на трение на поверхностях, упругую деформацию породы и т.д.

В связи с этим необходимы дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования для разработки новых технических и технологических решений для снижения силы трения бурильной колонны о стенки промежуточной обсадной колонны или ствола скважины. <...>

Издание: Бугульма, 2016 г., 154 стр.

Язык(и) Русский

В существующих экономических условиях основной задачей, решаемой нефтяными компаниями, в том числе ПАО «Татнефть», является удержание и увеличение уровней добычи нефти. Задача решается путём применения горизонтальной технологии (ГТ) при проектировании систем разработки с заменой горизонтальным стволом как минимум двух вертикальных скважин (ВС) без учёта трещиноватости, разуплотнённости и простирания структурных элементов. Бурение скважин без учета данных параметров приводит к опережающему обводнению продукции, что сказывается на добычных возможностях скважин. Предлагается оптимальное размещение скважин с горизонтальным окончанием (СГО) с использованием указанных параметров, полученных по результатам сейсмокаротажных исследований методом непродольного вертикального сейсмопрофилирования (НВСП). При этом осуществляется увеличение добычных возможностей СГО, интенсификация добычи нефти, высокая эффективность капитальных вложений на всех стадиях разработки нефтяных месторождений.

Издание: ГАНГ, Москва, 1996 г., 35 стр., УДК: 622.243.23

Язык(и) Русский

В пособив даны общие понятия по наклонно направленным и горизонтальным скважинам. Рассмотрены особенности проектирования различных профилей скважин с горизонтальным участком в продуктивном пласте. Приведены типовые примеры расчета таких профилей.

В результате применения одной из технологий бурения созданная горизонтальная скважина должна быть отклонена от оси, по которой проходит на определенном уровне глубины вертикальная скважина. Это позволяет препятствовать попаданию скважины в слои нефти, поскольку она должна располагаться параллельно слою залегания нефти.

Бурение в большей степени относится к нефтяной отрасли, чем к другим отраслям промышленного хозяйства. Технология бурения предполагает перед началом выполнения работ проведение исследования грунта. Обязательно оформляется документальное разрешение, позволяющее проведение подземных работ.

Бурить горизонтальные скважины, являющиеся разновидностью наклонных, можно тремя различными методами, связанными со следующими видами способов бурения, включая:

направленный;
сервисный инсталляционный;
внутриразломный направленный.

Сервисный инсталляционный способ зачастую связан с осуществлением прокладки внутренних подземных коммуникаций, а при внутриразломном способе – в залежах угля, что может быть связано с газоотводом.

Особенности технологии

По причине сниженной продуктивности устаревших скважин нефтегазодобывающие компании занимаются наращиванием объемов производства путем усиленной эксплуатации разработанных нефтяных месторождений.

Эффективный метод увеличения притока добычи сырья основан на технологии ГНБ, связанной с горизонтальным бурением.

Этот метод связан с увеличением площади поступления в ствол нефти либо газа. Обычно в результате ГНБ происходит образование скважин, имеющих горизонтальные участки, что представляет собой один из способов бурения, которое называется наклонно-направленным.

Существует несколько аспектов, позволяющих сгладить влияние технологии бурения горизонтальных скважин на окружающую среду. К производственно-техническим способам относится бестраншейное строительство в местах установки высоковольтных ЛЭП, в местах расположения плотных жилищных застроек или трасс.

Использование для бурения горизонтальных скважин высокотехнологичного бурового комплекса в значительной степени способно сокращать рабочие сроки. При этом не требуется привлечения значительного количества техники или рабочей силы. Не требуется производить процесс водопонижения, если грунтовые воды расположены на более высоком уровне.

С позиций финансово-экономического аспекта при сокращении сроков выполнения работ уменьшается сметная стоимость при строительстве трубопровода. Экономичность при использовании агрегатов позволяет минимизировать все энергозатраты. Важным является и социально-экологический аспект, связанный с минимизацией оказания негативного воздействия на условия проживания людей.

Вернуться к оглавлению

Возможные ситуации

Метод не только позволяет повысить объемы добычи нефти с месторождений, которые уже находились долгое время в эксплуатации. Одновременно он связан с началом промышленной разработки участков, ранее считавшихся малоэффективными, или участков с низкой рентабельностью либо с полным ее отсутствием. Пользоваться данным методом целесообразно в нескольких типах ситуаций, предполагающих:

Поломку бура.
Труднодоступные по причине сложного рельефа либо близости водоемов к добыче нефти места.
Разработку месторождений на океаническом или морском дне.

Если при бурении скважин сломался бур, что может произойти по причине ведения проходки в очень крепких породах, то зачастую его уже невозможно вытащить из пласта. Обойти данную ситуацию, то есть заклинивание бура, позволяет бурение ствола под углом к первоначальному направлению.

В определенных ситуациях вертикальный способ проходки заменяется горизонтальным по причине сложности рельефа местности, близости месторождения к водоему и т.п.

При горизонтальном бурении можно этим методом наиболее комфортно добраться до необходимого пласта, подобрав удобное место для начала работ.

Если месторождение находится на дне моря или океана, то процесс бурения связан с наименьшими затратами. При необходимости монтажа специальной морской платформы процесс строительства и дальнейшей эксплуатации потребует значительных расходов. Аналогичная ситуация может возникнуть и при возведении нефте- и газохранилищ под землей.

Вернуться к оглавлению

Особенности выбора

Процесс ГНБ, что расшифровывается как горизонтальное направленное бурение, связан с внедрением новых технологий, позволяющих делать скважины, имеющие большое отклонение от оси по вертикали. Данные возможности являются очень ценными, так как расположение слоев с содержанием нефти чаще является горизонтальным. Горизонтальные скважины обладают высокой производительностью, если их сравнивать с вертикальными скважинами, сделанными в одних и тех же слоях, содержащих нефть.

Осуществляют проходку в слоях в установленном технологическом режиме бурения, что характерно для ГНБ. При этом весь процесс должен сочетаться с четко поставленными условиями работы установки, то есть устройства, разрушающего забой горизонтальной скважины. Показателями эффективности разрушения являются следующие:

Нагрузка на устройство (долото), связанная с осевым давлением.
Число оборотов при вращении долота.
Уровень качества глины в слоях и ее количество.
Способ подачи инструмента для забоя и др.

Если принять во внимание комплекс всех факторов, характерный для режима процесса бурения, то можно выявить способ бурения, который является наиболее эффективным. При этом выполнение условий работы обычно соответствует . Поэтому соблюдение оптимальных условий технологии режима бурения сочетается с ростом показателей эффективности проходки в результате горизонтального бурения.

Точка бурения может находиться по отношению к слоям с содержанием нефти зачастую на определенном расстоянии, составляющем несколько километров, поэтому результат будет связан с положительным эффектом. Вертикальный же способ бурения способен нанести значительный урон экологической чистоте в местах нахождения месторождений, поэтому метод создания скважин горизонтальных является оптимальным.

Преимуществом ГНБ является сохранение существующего экологического баланса и природного ландшафта. Процесс бурения не связан с техногенным воздействием на ландшафт, что не наносит вреда существующей флоре и фауне. Происходит минимизация отрицательного воздействия на условия жизни населения той зоны, где производится бурение нефтеносных слоев.

Вернуться к оглавлению

Подготовительные работы

Проводить процесс бурения горизонтальных скважин на нефть или газ, а также прочие виды полезных ископаемых можно с применением установки по глубокому . С этой целью осуществляется составление геолого-технического наряда, режимно-технической карты. Процесс выполнения работ определяет технологический регламент.

Основные этапы процесса бурения включают следующие виды операций:

Укладка и сборка инструментов для бурения.
Проведение спуско-подъемных операций с использованием автоматики.
Ориентированное бурение.
Создание бурового раствора.
Операции по утяжелению и химической обработке бурового раствора.
Герметизация устья горизонтальных скважин.
Глушение газоводонефтепроявлений.
Подготовка сделанных скважин к геофизическим исследованиям.
Подготовка горизонтальной скважины к приему испытателя пластов.
Использование креноотборочных снарядов с целью отбора крена.
Освоение горизонтальной скважины.
Транспортировка комплексных буровых машин.

В ходе выполнения каждого этапа осуществляется дополнительный контроль над свойствами приготовленного раствора при тщательном анализе системы очистки раствора. Для устьев скважин должны быть предусмотрены противовыбросовые установки, что позволит уменьшить отрицательный результат от возможных аварий при бурении.

Уровень технического состояния подземного и наземного оборудования для бурения должен подвергаться своевременному оперативному контролю. Для проверки правильности протекания всех процессов используются контрольно-измерительные приборы в исправном состоянии, а также автоматы и предохранительные устройства.

Все осложнения в ходе бурения должны быть ликвидированы. После подготовки скважины должны осуществляться работы, связанные с испытанием пластов. После каждого бурения все использованное оборудование должно подвергаться обязательному профилактическому ремонту, монтажу и демонтажу.

Снижение темпов роста добычи нефти наблюдается во всем мире. Добывающие компании, стараясь не потерять драгоценные баррели черного золота, совершенствуют методы извлечения углеводородов из открытых залежей. Одним из передовых методов является бурение горизонтальных стволов скважин в продуктивных пластах, о котором мы поговорим в этой статье.

Наклонно-направленное бурение скважин на кустах предшествовало усовершенствованию методов ориентации бурильного инструмента в скважине. На смену телеметрического контроля с использованием кабеля пришли инновационные цифровые технологии, позволяющие в реальном времени контролировать и управлять заданным азимутом и зенитным углом скважины. Теперь стало возможным бурить углеводородную залежь горизонтально. Подсчитано, что затраты на бурение горизонтальных скважин превышают стоимость вертикальных в 2 раза, а иногда и больше. Зато производительность горизонтальных скважин в 3 и более раз выше, чем у вертикальных. Очевидно, что затраты окупаются уже в первые годы добычи.

Технология горизонтального бурения

Перед строительством скважины разрабатывается проектная документация, в которую входит геологическая, техническая и экономическая части проекта. Основным документом на бурение скважины является ГТН (геолого-технический наряд).

Бурение горизонтальной скважины выполняют в несколько этапов:

бурение вертикального ствола с креплением обсадной колонной (кондуктор)
бурение с набором кривизны (зенитный угол) и направления (азимут), крепление ствола технической колонной
бурение с набором кривизны, стабилизация угла, вход в продуктивный пласт под малым углом, проходка горизонтального участка, спуск эксплуатационной колонны или хвостовика.

Наиболее сложный этап – бурение с набором кривизны. Приходится работать с применением телеметрии и специальных отклонителей. Информация о положении бурильной колонны выводится на экран, где оператор видит реальное положение колонны в скважине, сравнивает с проектным, передает бурильщику команды, корректируя направление.

При бурении технической колонны важно набрать необходимый зенитный угол и азимут. После крепления технической обсадной колонны начинается ответственный участок продолжения набора кривизны и стабилизации угла, чтобы ствол скважины перед заходом в продуктивный пласт имел угол близкий к 80 градусам, а в пласте двигался горизонтально.

Современные методы бурения используют забойные двигатели и долота, которые могут изменять направление бурения с использованием промывочной жидкости. В таком случае инженер может ориентировать буровое долото компьютерной программой с использованием сигналов позиционирования для определения местоположения долота относительно нефтяного или газового пласта.

Протяженность горизонтальных участков постоянно растет и отклонение от вертикального ствола на 1000 м уже давно перекрыто, рекорд составляет более 11 000 м.

Преимущество горизонтального бурения очевидно: повышение нефтеотдачи пласта. Даже на давно разведанных и эксплуатируемых площадях применяют метод боковой перфорации вертикальных колонн с последующим бурением горизонтальных ответвлений в продуктивном пласте.

Горизонтальное бурение выполняют специальным, иногда импортным дорогостоящим оборудованием. Здесь нужна повышенная технологическая дисциплина, требующая высокого исполнительского мастерства. Это, скорее, сложность, чем недостаток. Именно поэтому многие нефтяные компании имеют свои образовательные центры, где их специалисты обучаются новым технологиям. При наличии высококлассных специалистов, конечно, такой проблемы нет. Например, в компании «Нафтагаз » порядка 70% скважин бурятся именно горизонтальным способом.

Время больших открытий месторождений углеводородов заканчивается, впереди перспектива разработки месторождений с применением горизонтального бурения и последующим ГРП (гидроразрывом пласта).

Горизонтальные скважины эффективно использовались в следующих случаях:

1. В трещиноватых коллекторах горизонтальные скважины использовались для того, чтобы пересечь трещины с целью эффективного дренирования коллектора (примеры: Bakken formation, Северная Дакота, США; Austin Chalk, Штат Техас, США и Devonian Shale, Западная Вирджиния, США).
2. В коллекторах с опасностью водных и газовых прорывов горизонтальные скважины использовались, чтобы минимизировать проблемы обводнения и повышать нефтедобычу (например: месторождение Rospo Маге, морское бурение, Италия; месторождение Helder, морское бурение, Нидерланды; месторождение Bima, Индонезия; Prudhoe Bay, Штат Аляска, США и Empire Abo Unit, Новая Мексика, США).
3. При добыче газа горизонтальные скважины могут использоваться как в коллекторах с низкой проницаемостью, так и в коллекторах с высокой проницаемостью. В низко-проницаемых коллекторах горизонтальные скважины могут улучшить дренажную зону и сократить число скважин, которые требуются для дренирования коллектора. В коллекторах с высокопроницаемым коллектором, где скорости газа в прискважинной зоне высоки в вертикальных скважинах, горизонтальные скважины могут использоваться для того, чтобы снизить скорости газа в прискважинной зоне. Таким образом, горизонтальные скважины могут использоваться для уменьшения турбулентности в прискважинной зоне и увеличения производительности скважины в коллекторах с высокой проницаемостью. Недавнее применение технологии горизонтального бурения на газовом месторождении Zuidwal в Нидерландах подтверждает эффективность горизонтальных скважин в снижении турбулентности в прискважинной зоне.
4. Горизонтальные скважины использовались для увеличения нефтеотдачи пласта, особенно с применением термических методов воздействия на пласт. Длинная горизонтальная скважина обеспечивает большую область контакта с коллектором и поэтому повышает приемистость нагнетательной скважины. Это особенно выгодно в тех случаях увеличения нефтеотдачи, когда приемистость является проблемой. Горизонтальные скважины также использовались как эксплуатационные.

Надлежащая ориентация горизонтальных скважин, особенно в трещиноватых коллекторах, может также повысить эффективность вытеснения при интенсификации нефтеотдачи пласта. С недавних пор горизонтальные скважины используются в обводненных районах для закачки полимеров и других агентов для повышения эффективности вытеснения нефти.

Другие случаи применения горизонтальных скважин связаны, главным образом, с преодолением финансовых проблем, обусловленных бурением. На морских месторождениях, на отдаленных месторождениях в чувствительных к загрязнениям областях, где стоимость проекта может быть снижена только путем сокращения до минимума числа скважин, которые требуются для дренирования данного коллектора, горизонтальные скважины очень предпочтительны. В этих случаях горизонтальные скважины обеспечивают уникальные преимущества. Например, при бурении морских скважин затраты на содержание платформы пропорциональны количеству скважин, которые можно пробурить с этой платформы. Протяженные горизонтальные скважины могут использоваться не только для того, чтобы сократить число скважин, требуемых для дренирования данного объема коллектора, но они могут также увеличить объем коллектора, который может быть дренирован с Одной платформы, и значительно сократить проектные затраты. Аналогично в чувствительных к загрязнению областях и на месторождениях, находящихся под городами, горизонтальные (скважины могут использоваться для дренирования большого объема коллектора с минимальным поверхностным ущербом с позиций экологии).

Таблица 1.1 Пробуренные горизонтальные скважины

Компания *	Месторождение	Кол-во скважин
	ЯРЕГА, СССР
LEO RANNEY, et al.	McCONNESVILLE, OHIO
FRANKLIN HENRY FIELD, VENAGO COUNTY, PENNSYLVANIA

ROUND MOUNTAIN FIELD, KERN COUNTY, CALIFORNIA
NEW TECH OIL, MALTA, OHIO
MIDWAY SUNSET, SAN JOAQUIN VALLEY, CALIFORNIA
VENEZUELAN OIL CONCESSIONS,LTD	LA PAS FIELD, WESTERN VENEZUELA.
LONG BEACH OIL DEVELOPMENT CO	LOS ANGELES BASIN AREA (WILMINGTON FIELD)


MAPKOBO, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ, СССР
	COLD LAKE, ALBERTA
	TISDALE, WYOMING
	FORT McMURRY, ALBERTA
	NORMAL WELLS UNDER McKENZIE RIVER, ALBERTA, CANADA
ELF-AQUITAINE ELF-AQUITAINE	LACQ FIELD,SOUTHWEST FRANCE LACQ FIELD, SOUTHWEST FRANCE
ELF-AQUITAINE ELF-AQUITAINE	ROSPO MARE, OFFSHORE ITALY CASTERLA LOU, SOUTH FRANCE
	EMPIRE ABO UNIT, NEW MEXICO
	EMPIRE ABO UNIT, NEW MEXICO
	LEHRTE FIELD, W.GERMANY
	COLD LAKE, ALBERTA
	FAZENDA BELAM FIIELD
	McMULLEN CO., TEXAS
	GLASSOCK CO., TEXAS
	PRUDHOE BAY, ALASKA
	NIAGARAN REEF TREND RESERVOIR, MUSKEGAN COUNTY, MICHIGAN
TEXAS EASTERN SKYLINE	GRASSY TRAIL, UTAH
	JAVA SEA, RAMA 1-7
	AUSTIN CHALK, ROCKWELL COUNTY, TEXAS
	SPRABERRY TREND, TEXAS

	WAYNE COUNTRY, WEST VIRGINIA
	САЛЫМСКОЕ, ЗАПАДНАЯ СИБИРЬ

Существуют два способа горизонтального бурения на нефть и газ. Первый (распространён в США) представляет собой прерывистый процесс проводки скважин с использованием роторного бурения (применяется с начала 20 века). При этом способе с забоя скважины долотом меньшего диаметра, чем диаметр ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы (рис. 2.6) с помощью съёмного или несъёмного клинового либо шарнирного устройства (рис. 2.7, рис. 2.8).

Рис. 2.6.

Рис. 2.7.

Рис. 2.8.

Полученное таким образом направление углубляется и расширяется. Дальнейшее бурение ведётся долотом нормального диаметра с сохранением направления с помощью компоновки низа бурильной колонны, оснащённой стабилизаторами.

Второй способ, предложенный P. A. Иоаннесяном, П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым и M. T. Гусманом в начале 40-x гг. 20 в., основан на использовании турбобура либо др. забойного двигателя. Этот способ представляет собой непрерывный процесс набора искривления и углубления скважины долотом нормального диаметра. При этом способе для набора искривления используется такая компоновка низа бурильной колонны, при которой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси (отклоняющая сила). B этом случае весь процесс наклонно-направленного бурения сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте. Создание отклоняющей силы может осуществляться различными путями. Если турбобур односекционный, то для получения необходимой отклоняющей силы достаточно иметь над турбобуром переводник с перекошенными резьбами, либо искривлённую бурильную трубу (рис. 2.9).

Рис. 2.9.

При пропуске турбобура в скважину изогнутая часть компоновки над турбобуром за счёт упругих деформаций стремится выпрямиться, а в сечении изгиба возникает момент силы. Отклоняющая сила в этом случае равняется моменту силы, разделённому на расстояние от сечения изгиба до долота. Интенсивность набора угла искривления при описанной выше компоновке будет невысокой, а предельный угол искривления - менее 30°. Для более интенсивного набора искривления сечение изгиба, где возникает момент упругих сил, переносят ближе к долоту. Для этой цели применяются специальные шпиндели и турбобуры. Так как при таких шпинделях резко увеличивается отклоняющая сила, то интенсивность набора угла искривления и предельная величина искривления существенно увеличиваются.

На интенсивность набора угла искривления влияет также частота вращения долота и скорость подачи бурильной колонны в процессе бурения. Чем выше частота вращения долота и чем меньше скорость подачи бурильной колонны, тем интенсивнее, под действием отклоняющей силы, происходит фрезерование стенки скважины и тем интенсивнее искривление. Наибольшая интенсивность искривления может быть получена при применении в нижней части турбобура эксцентричного ниппеля, который позволяет выводить ствол скважины в горизонтальное положение.

Прямолинейные наклонные участки ствола скважины бурятся с компоновками, оснащёнными стабилизаторами. Ориентирование отклоняющей силы в нужном азимуте может осуществляться визирным спуском бурильной колонны либо с помощью инклинометра при установке над турбобуром диамагнитной трубы и магнитным устройством, расположенным в плоскости действия отклоняющей силы. Указанные методы ориентирования отклоняющей силы должны учитывать угол закручивания бурильной колонны, возникающий из-за реактивного момента турбобура, что в некоторой степени отражается на точности ориентирования. B 80-x гг. распространяются системы телеконтроля, позволяющие в процессе бурения контролировать направление действия отклоняющей силы. За рубежом при наклонно-направленном бурении интервалы набора искривления и выправления кривизны осуществляются в основном турбобурами либо объёмными двигателями, прямолинейные интервалы ствола бурятся роторным способом.

Отклонители

Назначение отклоняющих устройств -- создание на долото отклоняющего усилия или наклона оси долота к оси скважины в целях искусственного искривления ствола скважины в заданном или произвольном направлении. Их включают в состав компоновок низа бурильных колонн. Они отличаются своими особенностями и конструктивным выполнением.

В турбинном бурении в качестве отклоняющих устройств применяют кривой переводник, турбинные отклонители типа ТО и ШО, отклонитель Р-1, отклонитель с накладкой, эксцентричный ниппель и др.; в электробурении -- в основном механизм искривления (МИ); в роторном бурении -- отклоняющие клинья, шарнирные отклонители и др. Рассмотрим некоторые отклонители.

Кривой переводник (рис. 2.10) -- это наиболее распространенный и простой в изготовлении и применении отклонитель при бурении горизонтальных скважин. Он представляет собой толстостенный патрубок с пересекающимися осями присоединительных резьб. Резьбу с перекосом 1...40 нарезают в основном на ниппеле, в отдельных случаях -- на муфте. Кривой переводник в сочетании с УБТ длиной 8... 24 м крепят непосредственно к забойному двигателю. Отклонитель Р-1 (рис. 2.11) выполняется в виде отрезка УБТ, оси присоединительных резьб которой перекошены в одной плоскости и в одном направлении относительно ее оси. Отклонитель Р-1 предназначен для набора зенитного угла до 90° и выше, изменения азимута скважины, зарезки нового ствола с цементного моста и из открытого ствола.

Рис. 2.10.

Отклонитель с накладкой -- это сочетание кривого переводника и турбобура, имеющего на корпусе накладку. Высота накладки выбирается такой, чтобы она не выдавалась за габаритные размеры долота. Отклонитель с накладкой при применении односекционных турбобуров обеспечивает получение больших углов наклона скважины. Его рекомендуется применять в тех случаях, когда непосредственно над кривым переводником необходимо установить трубы малой жесткости (немагнитные или обычные бурильные трубы).

Рис. 2.11.

Отклоняющее устройство для секционных турбобуров представляет переводник, соединяющий валы и корпуса верхней и нижней секции турбобура под углом 1,5...2,0°, причем валы соединяются с помощью муфты.

Турбинные отклонители (ТО) конструктивно выполняются посредством соединения нижнего узла с верхним узлом через кривой переводник, а валов -- через специальный шарнир. Серийно выпускаются турбинные отклонители (рис. 2.12) и шпиндели-отклонители (ШО).

Рис. 2.12. Турбинный отклонитель ТО-2: 1 -- турбинная секция; 2 -- шарнирное соединение; 3 -- шпиндельная секция

Турбинные отклонители имеют следующие преимущества:

· кривой переводник максимально приближен к долоту, что увеличивает эффективность работы отклонителя;

· значительно уменьшено влияние колебания осевой нагрузки на величину отклоняющей силы на долоте, что позволяет получить фактический радиус искривления, близкий к расчетному.

Недостаток турбинных отклонителей -- малая стойкость узла искривленного соединения валов нижнего и верхнего участков отклонителя.

Эксцентричный ниппель представляет собой отклонитель, выполненный в виде накладки, приваренной к ниппелю турбобура. Применяется этот отклонитель при бурении в устойчивых породах, где отсутствует опасность заклинивания или прихвата бурильной колонны.

Упругий отклонитель состоит из специальной накладки с резиновой рессорой. Накладка приваривается к ниппелю турбобура. Этот отклонитель применяют при бурении в породах, где эксцентричный ниппель не применим из-за опасности прихватов.

Механизм искривления -- это отклонитель для бурения наклонно-направленных скважин электробуром. В таких механизмах валы двигателя и шпинделя сопрягаются под некоторым углом, что достигается применением зубчатой муфты сцепления.

Многозабойное бурение

Многозабойное бурение - вид наклонно-направленного бурения, включающий проходку основного ствола с последующим забуриванием и проходкой в его нижней части дополнительных стволов, пересекающих геологическую структуру.

Многозабойное бурение применяется с целью повышения эффективности буровых работ при разведке и добыче полезных ископаемых, достигаемой за счёт увеличения доли полезной протяжённости стволов скважин.

Наиболее широко многозабойное бурение используется при разведке твёрдых полезных ископаемых. При разработке нефтяных месторождений. Многозабойное бурение принято называть разветвлённо-горизонтальным бурением. Впервые это бурение осуществлено в США (1930). Использование забойных двигателей при многозабойном бурении впервые реализовано в CCCP по предложению A.M. Григоряна, B. A. Брагина, K. A. Царевича в 1949.

Рис. 2.13. Способы вскрытия пласта: 1 -- обычная скважина; 2 -- многозабойная скважина; 3 -- продуктивный пласт нефти; 4 -- резервуар для нефти.

Многозабойное бурение целесообразно в сравнительно устойчивых продуктивных пластах мощностью 20 м и более, например в монолитных или с прослоями глин и сланцев нефтеносных песчаниках, известняках и доломитах, при глубинах 1500-2500 м при отсутствии газовой шапки и аномально высоких пластовых давлений. Многозабойное бурение сокращает число обычных скважин благодаря увеличению дренированной поверхности продуктивного пласта. Для проводки многозабойной скважины используется комплекс технических средств и контрольно-измерительной аппаратуры, обеспечивающих проводку стволов в заданном направлении.

Рис. 2.14. Многозабойно-горизонтальная скважина-гигант: 1 -- плавучая буровая установка; 2 -- трубы; 3 -- устье скважины; 4 -- основной ствол; 5 -- ответвления; 6 -- нефтеносный пласт.

Вскрытие нефтяных пластов многозабойными скважинами позволяет увеличить дебиты нефтяных скважин за счёт увеличения поверхности фильтрации, увеличить нефтеотдачу пласта, ввести в промышленную разработку малодебитные месторождения с низкой проницаемостью коллектора или высоковязкой нефтью, повысить приёмистость нагнетательных скважин и точность проводки противофонтанных скважин за счёт перебуривания только нижних её интервалов в случае непопадания первым стволом. B нефтедобывающих районах эксплуатируются скважины с 5-10 ответвляющимися стволами длиной по 150-300 м каждый. Благодаря этому приток нефти на первом этапе эксплуатации в несколько раз больше, чем из обычных скважин. B нашей стране с помощью многозабойного бурения успешно проведены десятки скважин на нефть, разрабатывается и испытывается многозабойное бурение глубоких горизонтальных скважин большой протяжённости (несколько км).