ВВЕДЕНИЕ. Бурильная колонна

Бурильная колонна. Элементы компоновок низа бурильных колонн

БУРОВЫЕ ДОЛОТА ДЛЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩЕЙ И ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях, связанных с преодолением последствий финансового и экономического кризиса, актуальны вопросы, направленные на сокращение затрат при строительстве скважин. Нефтяные и газовые месторождения Западной Сибири разрабатываются с помощью наклонных и горизонтальных скважин. Профили тех и других содержат протяжённые по длине тангенциальные участки, бурение которых осуществляется по двум технологиям. Первая, традиционная, основана на применении неориентируемых компоновок (НК). Вторая технология предусматривает бурение комбинированным способом всей скважины компоновкой, содержащей винтовой забойный двигатель-отклонитель (ВЗДО), управляемый с помощью телесистемы, обычно, зарубежного производства, например, фирм «Halliburton», «Schlumberger» и др. (стоимостьюболее 1 млн. долларов).

Многие буровые предприятия идут на дополнительные затраты средств и времени, связанные с эксплуатацией дорогостоящих систем и управлением ВЗДО, и применяют данную технологию при бурении всех скважин, включая простые, с трёх-четырёхинтервальным профилем, по причине отсутствия до настоящего времени надёжных неориентируемых компоновок. В современных условиях особенно важно снизить затраты на строительство скважин, в данном случае за счёт создания простых, дешевых и надёжных НК, и закрепить за ними приоритет в части бурения тангенциальных, или близких к ним, участков наклонных и любых других скважин. При бурении горизонтальных участков в пласте также имеются перспективы использования НК, включающих, например, гидравлические центраторы, или самоориентирующиеся отклонители, в сочетании с простыми средствами контроля за параметрами скважины.

Можно выделить две основные причины отсутствия в настоящее время эффективных НК. Первая состоит в том, что скоординированные и финансируемые научно-исследовательские работы по неориентируемым компоновкам в течение многих последних лет не проводились. Другая причина связана с недостатками существующих подходов к расчётам и проектированию НК. Созданы двумерные и пространственные, кинематические и статические модели искривления скважины и напряженно деформированного состояния низа бурильной колонны, но в них не учитывается то, что значения параметров модели могут не соответствовать реальным условиям в скважине и в действительности они являются случайными, неизвестными величинами. Другими словами, необоснованно применяется детерминированная модель. Следствием этого является расхождение получаемых теоретически результатов с промысловыми данными и ненадёжность проектируемых компоновок.

Предложенный в книге метод проектирования компоновок позволяет на расчётной стадии оценить их качество, включая ожидаемый уровень стабильности показателей работы. На базе этого метода разработаны рекомендации по компоновкам, полнота представления которых даёт возможность выбора наиболее эффективных НК на данном месторождении с учётом технических возможностей предприятия.

По назначению, особенностям конструкции, критерию оптимизации в работе приняты следующие обозначения НК:

НКК – неориентируемая компоновка с калибратором, предназначенная для увеличения зенитного угла;

НК-СТК – типовая стабилизирующая компоновка с полноразмерным наддолотным калибратором и ниппельным центратором;

ОНКС, ДНКС – одно-двухцентраторная стабилизирующая компоновка, оптимизированная по критерию равенства нулю реакции на долоте и угла между осями долота и скважины;

ОНКА, ДНКА – одно-двухцентраторная компоновка, оптимизированная по критерию равенства нулю реакции на долоте, обеспечивающая возможность асимметричного разрушения забоя;

ОНКФ, ДНКФ – одно-двухцентраторная компоновка, не ограничивающая реакцию и угол на долоте, допускающая фрезерование стенок скважины.

Перечисленные НК рассматривались в сочетании с долотами диаметром 215,9; 295,3 мм (шарошечные); 214,3; 215,9; 220,7; 222,3 мм (долота PDC) и забойными двигателями: турбобурами, диаметром 195, 240-мм, и винтовым забойным двигателем (ВЗД) Д-172.

В связи с частым обращением к компьютерным программам приняты такие обозначения, как Rd, Rk, Rc – реакции на долоте, калибраторе, центраторе, соответственно; а также Dd, Dk, Dc, Dt – диаметры этих же элементов и забойного двигателя (например, турбобура).

Другие обозначения, примененные в работе:

СРХ – система расчётных характеристик;

СПУ – система показателей устойчивости;

П(Ф) – показатель устойчивости компоновки к изменению фактора

Ф; ЗД – забойный двигатель;

ВЗД – винтовой забойный двигатель;

ВЗДО – винтовой забойный двигатель-отклонитель;

ОЦЭ – опорно-центрирующий элемент;

3М – метод раскрытия статической неопределимости многопролёт-

ных балок с использованием уравнений трёх моментов;

МНП – метод начальных параметров;

Rd + – реакция на долоте со стороны верхней стенки скважины, соот-

ветствующая увеличению зенитного угла; в принятой системе координат

имеет знак минус;

Ugd – угол между осями долота и скважины; в принятой системе координат он определяется непосредственно при решении системы уравнений методами интегрирования дифференциального уравнения упругой линии и МНП, а при использовании метода 3М он состоит из угла β – перекоса нижнего плеча компоновки, и θ – угла поворота относительно него оси долота, вызванного изгибом компоновки.

Правильный выбор инструмента для производства работ может значительно снизить вероятность поломки оборудования. При выборе оборудования нужно следовать стандартной процедуре.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕСС ВЫБОРА ИНСТРУМЕНТА
ФАКТОР	ВОПРОСЫ
СКВАЖИННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ	·СКВАЖИННЫЕ УСЛОВИЯ * Температурные ограничения на инструменты * H2S, CO2, коррозийная стойкость * Маслостойкие резиновые изделия * Ограничение гидростатического давления * Ограничение угла наклона * Зависимость размера инструмента от размера ствола
ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНСТРУМЕНТА	·РАЗМЕР * Длина, наружный диаметр, внутренний диаметр инструмента * Вес, сорт * Тип соединений * Специальные требования к моменту свинчивания, смазке для герметизации резьбовых соединений * Признаки ослабления напряжения
СОВМЕСТИМОСТЬ	·Соединения, совместимые с остальным скважинным оборудованием ·Будет ли инструмент работать с другим оборудованием.
ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ	·РАБОЧИЕ ПАРАМЕТРЫ * Минимальная / максимальная скорость потока * Минимальное / максимальное рабочее давление * Ограничение крутящего момента / натяжения * Рекомендуемое время производства работ * Требуется ли / предоставляется ли оператор для обслуживания оборудования * Требуется ли обслуживание специальными инструментами * Требуются ли / предоставляются ли особые инструкции по работе с оборудованием * Обеспечение руководством по эксплуатации * Рекомендации по технике безопасности * Данные об установке / калибровке * Требования к профилактическому ремонту
ЛОВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ	·МЕТОДЫ РАБОТЫ * Предоставление таблиц размеров инструмента * Требуемые ловильные инструменты * Имеющиеся отчеты о проведении работ * Последствия потери инструмента в скважине
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ	·Имеющееся, готовое к работе резервное оборудование / время доставки ·Требуются ли / имеются ли в наличии готовые к работе зап.части ·Транспортные проблемы / опасный груз ·Оборудование доставляемое по воздуху ·Требуемое пространство для настила / нагрузка на настил
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА	·НАДЕЖНОСТЬ ИНСТРУМЕНТА * Новый или отремонтированный инструмент * Время после последнего ремонта / отчеты о проверках * Отчеты о работе на основе данных с соседней скважины * Отчеты о работе инструмента, составленные по международному образцу
СТОИМОСТЬ	·Расценки аренды работающего / резервного оборудования / соглашение о производстве ремонта ·Стоимость потери инструмента в скважине / страхование ·Стоимость успешного ведения работ / работ, сопровождающихся авариями
ОГРАНИЧЕНИЯ	·Ограничения по глубине / внешнего давления ·Предельное напряжение сдвига ·Ограничение, связанные с буровым раствором - нефть, МБП, гематит ·Комплект батарей

Дата добавления: 2015-07-20