Читайте также:
|
Т.к. при бурении скважины №4 на Южно-Ковыктинском месторождении при бурении интервала от 3031 до 3069 возможны такие осложнения как поглощения бурового раствора вплоть до полного, а так же осыпи и обвалы стенок скважины, что может привести к аварии и потере скважины. В этом случае предусмотрен план ликвидации аварии, который предполает зарезку бокового ствола скважина с глубины 2950 и последующее бурение до проектной глубины 3200 метров.
На сегодняшний день существует два способа получения окна в скважине, через которое ведется бурение бокового или горизонтального ствола: вырезание (фрезерование) райберами или фрезерами, опирающимися на клин-отклонитель, и сплошное фрезерование всего поперечного сечения обсадной колонны при помощи раздвижных фрезеров (вырезающих устройств).
Еще в середине 90-х годов прошлого века вырезание окна фрезерами и райберами различных конструкций имело ряд существенных недостатков, связанных со сложностью проведения работ, возможностью возникновения аварий. Для ориентирования клина-отклонителя и КНБК требовалось несколько спусков гироскопического компаса, вырезание окна осуществлялось в несколько долблений различными фрезерами. Наиболее сложные аварии были связаны с поворотами клина-отклонителя вокруг оси скважины или с отходом верхнего козырька клина-отклонителя от стенки обсадной трубы. При забуривании дополнительного ствола из выреза уменьшенной длины ломается бурильная колонна. При проведении спуско-подъемных операций в щелевидном окне возникают затяжки, прихваты утолщенных элементов (замков, центраторов, конуса забойного двигателя, долота). В случае ошибки при ориентировании клина-отклонителя в скважине исправление направления ствола скважины во время бурения представлялось сложным мероприятием. [23]
В сравнении с вырезанием окна, сплошное фрезерование участка обсадной колонны имеет ряд преимуществ: возможность набора кривизны ближе к продуктивному пласту в любом направлении, исключается необходимость использования гироскопического компаса, меньше вероятность возникновения резкого изгиба ствола в месте зарезки, фрезерование можно выполнить за один спуско-подъем, могут применяться более жесткие компоновки при дальнейшем бурении или расширении ствола.
К недостаткам способа сплошного фрезерования участка обсадной колонны можно отнести повышенные требования к прочности цементного кольца в интервале зарезки и цементного моста для забуривания, большой объем металлической стружки, значительные затраты времени. Этот способ может быть малоэффективен в скважинах с большим углом наклона.
Анализируя вышесказанное выбираем способ зарезки бокового ствола с использованием комплекта инструмента для зарезки бокового ствола за один рейс.
Комплект оборудования для вырезания «окна» в обсадной колонне, включающий клин-отклонитель с заякоривающим механизмом, выполненным в виде профильной трубы с заглушённым нижним концом, между которыми размещен шарнирный переводник, гидропровод, связывающий полость бурильных труб с полостью профильной трубы; фрезерующий инструмент, установленный в верхней части клина- отклонителя посредством срезного винта с возможностью его разъединения от клина-отклонителя, оконный фрез содержит опорное кольцо, представляющее собой подшипник скольжения, установленное на корпусе оконного фреза, с наружным диаметром, превышающим диаметр последнего на величину зазора, предотвращающего касание твердосплавных элементов вооружения фрезеров направляющей поверхности (желоба) клина-отклонителя, само опорное кольцо выполнено из легкоразрушаемого материала (например, дюрали), форма лопастей зарезного фреза с твердосплавным вооружением выполнена выступающей под прямым углом относительно корпуса фреза, комплект оборудования дополнительно содержит двухпозиционный промывочный узел, изготовленный с возможностью перекрытия гидродинамического канала сообщения между внутритрубным и затрубным пространствами посредством бросового шара.
Комплект оборудования для вырезания «окна» в эксплуатационной колонне работает следующим образом.
Перед началом работ по вырезанию «окна» в обсадной колонне скважину заполняют буровым раствором или технической водой. Собирают компоновку оборудования в следующей последовательности (см. рис.1).
Рисунок 1 - расположение комплекта оборудования в скважине
Профильная труба 13 (заполненная водой) совместно с клином-отклонителем 1 опускается ниже стола ротора буровой. К верхней части клина-отклонителя 1 и с помощью соединительного срезного элемента 16 крепится фрезерующая часть оборудования, состоящая из трех фрезеров: оконного 4, зарезного 6 и расширяющего 11. Далее комплект оборудования спускается в скважину на бурильных трубах 17 до интервала вырезания «окна». В процессе спуска, через боковое промывочное отверстие 24 двухпозиционного промывочного узла 7 (рис.1) происходит самозаполнение внутренней полости колонны бурильных труб, что обеспечивает гидродинамическое равновесие в скважине и трубах.
Рисунок 2 - представлен продольный разрез комплекта оборудования в
транспортном положении (в процессе спуска оборудования в скважину)
После спуска оборудования до проектной глубины производят якорение (фиксацию) клина-отклонителя 1 в скважине. Для этого внутрь бурильных труб 17 сбрасывают cбросовый шар 9, который под действием силы тяжести и гидравлического давления со стороны бурового насоса доходит до двухпозиционного промывочного узла 7 и плотно садится в посадочное седло плунжера 8. Вследствие перекрытия отверстия, циркуляция жидкости через боковое промывочное отверстие 24 прекращается и происходит рост внутритрубного давления, которое при достижении определенной величины (при величине перепада давления около 3 МПа) приводит к срезу срезного винта плунжера 26 (рис. 3), фиксирующего плунжер 8. Под действием вышесказанного гидравлического давления плунжер 8 перемещается вниз, перекрывая при этом боковое промывочное отверстие 24 корпусом, и входит в расширенную полость промывочного узла 23 двухпозиционного промывочного узла 7 (рис.1). [22]
Рисунок 3 - продольный разрез двухпозиционного промывочного узела а, б - с
открытым и закрытым боковым отверстием соответственно;
При этом через промывочные отверстия 25 плунжера 8 и гидропровода 2 появляется гидравлическое сообщение между осевым гидравлическим каналом 12 и полостью профильной трубы 13 (рис.3 и 4а).
Рисунок 4 - продольный разрез оборудования на соответствующих этапах работы
оборудования
С помощью бурового насоса плавно повышают давление до 10 МПа. Вследствие замкнутости внутренней полости профильной трубы 13 (нижний конец которой заглушён) она начинает раскрываться (раздуваться) в радиальном направлении, прижимаясь к внутренней стенке эксплуатационной колонны 18. Наружный диаметр профильной трубы 13 в раскрытом положении соответствует внутреннему диаметру эксплуатационной колонны 18, поэтому обеспечивается плотное прижатие. По результатам проведенных стендовых испытаний величина силы сцепления достигает значительных величин (до 30 т/м), что является достаточным для надежной фиксации клина-отклонителя в обсаженной скважине. Профильная труба 13 выпускается отечественной промышленностью в виде тонкостенных труб (толщина стенки 3…6 мм) и может иметь различные профили, в т.ч. и в форме многолучевой звезды, наружный диаметр описанной окружности которой должен быть меньше внутреннего диаметра колонны.
После якорения клина-отклонителя 1 производят его отсоединение путем натяжения колонны бурильных труб 17 вверх до создания критической растягивающей нагрузки - около 9 т. В этот момент происходит срез соединительного срезного элемента 16 и отсоединение фрезерующей части оборудования с колонной бурильных труб 17. При этом верхняя часть гидропровода 2 (медная трубка) выходит из уплотнительной втулки гидропровода 22 и открывает центральное промывочное отверстие 19 оконного фреза 4, через которое производится промывка скважины (рис. 4 и 3б). Ротором буровой через колонну бурильных труб 17 придают вращение фрезерующей части компоновки, состоящей из оконного 4, зарезного 6 и расширяющего 11 фрезеров с частотой вращения в пределах 60…100 об/мин и медленно подают буровой инструмент вниз. Заглушки для закрытия промывочных отверстий 21 (рис.5) выполнены из хрупкого металла (чугуна), которые при вращении ломаются от удара о направляющую поверхность (желоб) клина-отклонителя 3 и открывают промывочные отверстия 27 оконного фреза 4.
Рисунок 5 - продольный разрез оконного и зарезного фрезеров в сборе
Оконный фрез 4, являясь крайним нижним элементом компоновки, при подаче бурового инструмента вниз первым касается наклонной поверхности клина-отклонителя 1 и, совершая вращательно-поступательное движение (как и вся компоновка), скользит по направляющей поверхности (желобу) клина-отклонителя, опираясь на опорное кольцо 15. Наличие опорного кольца позволяет обеспечивать необходимый технологический зазор между элементами вооружения оконного 4 и зарезного фрезов 6, а также направляющей поверхностью (желобом) клина-отклонителя 3 (рис.6), не допуская при этом касания последнего и предохраняя его от воздействия ударных нагрузок вооружения фрезеров (рис.3в).
Рисунок 6 – вид снизу
Осевая нагрузка, созданная весом бурильной колонны на опорное кольцо 15 оконного фреза 4, распределяется через точки касания на клин-отклонитель (в начале фрезерования) и, согласно расчетам, примерно через 250…300 мм (от начала фрезерования) на внутреннюю стенку эксплуатационной колонны 18. Контактная нагрузка, приходящаяся на клин-отклонитель 1 и на внутреннюю стенку эксплуатационной колонны 18, распределяется практически поровну (соответственно 51% и 49% от создаваемой осевой нагрузки). Например, при создании осевой нагрузки в 2000 кг величина контактной нагрузки, приходящейся на опорное кольцо 15 оконного фреза 4, будет распределяться следующим образом: на клин-отклонитель - 1020 кг, на стенку эксплуатационной колонны - 980 кг. Исходя из величин контактных нагрузок, производится расчет конструктивных параметров и выбор материала опорного кольца 15. В предлагаемом комплекте оборудования опорное кольцо 15 изготовлено из легкоразрушаемого материала (например, дюрали), выдерживающего вышеуказанные контактные нагрузки и разрушающегося при их превышении. Конструкция опорного кольца 15 выполнена аналогично подшипнику скольжения, а именно с возможностью независимого от корпуса вращения. При этом по произведенным расчетам его наружный диаметр превышает диаметр корпуса оконного фреза и составляет в зависимости от типоразмера применяемого оборудования 1,5…3,0 мм (рис.5). По окончании процесса фрезерования и выхода фрезерующего инструмента из обсадной колонны в горную породу выключают ротор и останавливают вращение бурильной колонны. Проверяют качество вырезанного «окна» на проходимость путем двукратного спуска компоновки до забоя и его подъема. Далее бурильные трубы 17 с фрезерующим инструментом извлекают на поверхность, а клин-отклонитель 1 и профильная труба 13 остаются в скважине и служат как направление для бурения бокового ствола, а также для крепления бокового ствола скважины колонной-хвостовиком.
Преимущества:
• позволяет производить зарезку бокового ствола без цементирования и опоры на забой в стволах с зенитными углами до 100˚;
• фрезер армированный металлокерамической композицией и твердосплавными пластинами на торцевой части позволяет получать высокую скорость фрезерования;
• в зависимости от степени износа фрезер может использоваться многократно после соответствующей реставрации;
• продолжительность фрезерования окна в обсадной колонне составляет 4-16 часов, в зависимости от марки стали и толщины стенки трубы, а также зенитного угла ствола скважины в интервале зарезки, общее время фрезерования 30-40 часов.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 154 | Нарушение авторских прав