Нескромных направленное бурение: Направленное бурение и основы кернометрии

Содержание

«Как работают локационные системы ГНБ»

В прошлой
статье мы рассказали об истории метода ГНБ и упомянули, что в начале 80-ых, когда метод только начинал
развиваться, локационных систем отслеживания не было, и приходилось бурить «на удачу» .

В прошлой
статье мы рассказали об истории метода ГНБ и упомянули, что в начале 80-ых, когда метод только начинал
развиваться, локационных систем отслеживания не было, и приходилось бурить «на удачу» .

Сегодня дела обстоят по-другому. В США и странах Европы объем
рынка горизонтально-направленного бурения составляет более 95% от всего рынка прокладки коммуникаций. В России метод
горизонтально направленного бурения находится на стадии развития.
Технология ГНБ одобрена и рекомендована Госстроем РФ для
строительства подземных коммуникаций. По данным 2013 года в Российской Федерации объем работ, выполненных методом
горизонтально направленного бурения составил:

  • в жилищно-коммунальном хозяйстве и строительстве — 34%,
  • электроэнергетике — 30%,
  • прокладке инженерных коммуникаций — 23%,
  • прокладке труб для транспортировки нефти и газа — 18%,
  • прочее применение — 5%.

Ни одна установка горизонтального бурения не обходится без точной
локационной системы, которая позволяет отслеживать процесс
бурения «от» и «до». Однако у некоторых заказчиков все еще
остаются опасения насчет надежности метода, так как прямого
зрительного контакта с буровым оборудованием, находящимся в грунте, нет. В этой статье мы опишем алгоритм работы
локационных систем при горизонтально-направленном бурении, чтобы
развеять опасения.

Системы локации созданы в конце 80-ых годов с целью контроля
процесса бурения, сегодня они максимально удобны для
эксплуатации, и выполняют следующие функции:

  • отслеживание местоположения и перемещений буровой
    головки;
  • отслеживание температурного режима буровой головки;
  • определение необходимой глубины заземления буровой
    головки.

Каждая локационная система состоит трех ключевых элементов:

  1. Зонд — это излучатель, встроенный в буровую головку. Он подает сигналы, которые принимает локатор. Зонд фиксирует
    положение буровой головки в грунте — глубину, угол наклона и угол
    поворота, а также её температуру и другие параметры.
  2. Приемник — локатор ГНБ, обрабатывает
    поступающую от зонда информацию, преобразует в удобочитаемый
    формат, и выводит на дисплей. Оператор локационной установки
    (локаторщик) сопровождает буровую головку на всем пути и видит
    информацию на экране локатора. Оператор буровой
    машины видит эту же информацию на экране-повторителе,
    таким образом информация транслируется для двух экранов:
    оператору локационной установки(локаторщику) и оператору буровой установки.
  3. Между локаторщиком и оператором установки ГНБ
    организуется радиосвязь при помощираций. Именно
    оператор локационной установки по радиосвязи подает команды
    оператору ГНБ. Оператор ГНБ в свою очередь выполняет
    его команды и корректирует движение бурового инструмента,
    угол наклона и угол поворота, если это необходимо. Он также видит
    все изменения фактического положения буровой головки на экране-повторителе.

Таким образом, установленный в буровую головку зонд передает
информацию о своем местоположении, также фиксирует глубину, угол
наклона и угол поворота, температуру и другие параметры. Сигнал
принимается наземным локатором, после чего информация
преобразуется в удобочитаемый формат и передается на два дисплея:
дисплей приемника и экран-повторитель.

Оператор локационной установки сопровождает буровую головку и видит информацию на экране локатора. Оператор буровой
машины видит эту же информацию на экране-повторителе. Между
локаторщиком и оператором установки ГНБ организуется
радиосвязь при помощи раций. Именно локаторщик руководит
процессом, он подает команды оператору ГНБ, о том какие
действия тот должен выполнять (на какой угол повернуть буровую
головку, бурить с вращением или задавливать штанги и т. д.)
Он оперативно корректирует направление буровой головки
согласно указаниям. В случае отклонения головки от проектного
направления, оператор ГНБ изменяет траекторию движения бура,
минуя подземные препятствия, чтобы избежать столкновения с подземными коммуникациями: трубопроводами -газо, -водо и нефтепроводами, коллекторами, телефонными линиями и т. д.
Операция бурения пилотной скважины завершается выходом
буровой головки в установленном месте.

С появлением Локационных систем процесс бурения стал
полностью контролируемым и безопасным. В этой статье мы рассказали о последовательности функционирования системы локации.
Надеемся, что теперь Вы можете более ясно представить себе все
этапы отслеживания бурения. Заметим, что отслеживание буровой
головки при прокладке коммуникации не единственный геолокационный
процесс в практике ГНБ: установки тепловизора используются на предыдущих этапах работы ГНБ, например, на этапе изучения почвы и геодезических работах.

На сегодняшний день существует как минимум десяток локационных
систем разных фирм для ГНБ, каждая из них имеет как преимущества,
так и недостатки. Если Вы хотите увидеть статью, в которой мы сравним аппараты приемников, оставляйте заявку в комментариях
на Google+,
и она появится в блоге!

Наклонно направленное бурение ННБ, метод и технология ННБ, горизонтально-наклонное бурение

Наклонно направленное бурение (или ННБ) — еще одно название метода ГНБ. Так же метод ННБ носит название горизонтально наклонное бурение.

Из практики, термин наклонно направленное бурение применяется чаще, когда речь идет о строительстве подводных переходов. Данные работы отличаются повышенным уровнем сложности и требуют особенно тщательной инженерной  подготовки объекта.

 

Технология и этапы наклонно направленного бурения.

 

Технология бурения и последовательность производства работ не отличаются от технологии горизонтально направленного бурения, не меняются и производятся в три этапа:

1. Пилотное бурение. Положение зонда-излучателя контролируется с плавсредства.

 

ннб

2. Поэтапное расширение скажины. Скважина расширяется и калибруется до нужного диаметра. Выбуренный грунт из скважины собирется в приемный котлован с последующей регенераций или утилизацией.

 

наклонно направленное бурение

3. Протаскивание трубопровода. Сваренные в плеть трубы протаскивается в пробуренную скважину.

 

наклонное бурение

 

 

Преимущества наклонно направленного бурения.

Основные преимущества технологии направленного бурения можно понять, посмотрев видеоролик про ГНБ.

Горизонтально наклонное бурение, как способ бестраншейной прокладки трубопроводов под водными преградами, имеет целый ряд преимуществ перед традиционными способами. Основное преимущество — это надежность и долговечность построенного перехода. Прокладка трубы методом ННБ производится ниже русла реки, при этом исключается воздействие на естественную окружающую среду. В процессе строительства на судоходных реках не меняется график навигации.

Не менее важен экономический эффект прокладки трубопроводов горизонтально наклонным бурением. На стадии выбора методов производства работ не менее важно учитывать денежные средства, которые будут сэкономлены в процессе эксплуатации трубопровода, проложенного методом ННБ.

Компания ДВН-Строй выполняет работы по прокладке различных инженерных коммуникаций методом наклонно-направленного бурения. Со стоимостью работ методом ННБ вы можете ознакомиться на странице стоимость работ методом ГНБ.

Наклонно-направленное бурение скважин: технология

Наклонно-направленным бурением называют формирование так называемых буровых стаканов, отклоняющихся от вертикальной оси на определенное количество градусов, в зависимости от способа их создания.

Скважины с искривленной конструкцией

Для бурения наклонных и горизонтальных скважин необходимо, чтобы направление движения бура отклонялось на два градуса и более при вращательном способе, и более чем на шесть градусов при глубоком бурении.

Типы скважин

Отклонение от вертикальной оси скважины может быть спровоцировано естественными или искусственными факторами.

Естественное отклонение может быть вызвано погодными, геологическими и сейсмическими условиями. Искусственное отклонение от вертикали является принудительным. Если во время бурения есть возможность контролировать угол движения бура, такое строение скважины считается наклонным.

Направленное бурение скважин может быть многозабойным и однозабойным. В первом случае выполняют главный ствол, затем от него вертикально или под наклоном делают несколько дополнительных забоев, во втором же – с помощью оборудования изначально задается необходимый угол скважины, и бурение выполняется в один заход под необходимым наклоном.

Профили наклонно-направленной скважины

Наклонное бурение скважин имеет несколько профилей.

Типы профилей наклонно - направленных скважин

Для организации технически правильного бурения, необходимо заранее очертить участки будущего забоя, его глубину и положение.

Профили бурения могут быть следующими:

  • Наклонный участок – отрезок первого прохождения бура, который отклоняется на один-два градуса.
  • Участок набора угла – следующий за наклонным отрезок, на котором угол бурения искривляется и становится круче.
  • Прямолинейный участок – после набора угла делается небольшой отрезок прямой линией, как бы продолжающий направление крутого угла.
  • Отрезок снижения угла наклона – бур направляется в сторону уменьшения угла, вплоть до самой глубокой точки забоя.

Независимо от конструкции профиля, верхняя часть забоя всегда должна быть вертикальной. При геологических исследованиях бурение наклонных скважин выполняют шпинделями с поверхности грунта. Сначала стакан забоя имеет прямое направление, которое задается шпинделем, затем в результате анизотропии разбуриваемого грунта, линия будет отклоняться от первоначально заданного движения.

При отклонении более чем на пятьдесят градусов, объем бурения возрастает в результате ограничения традиционных способов геологического исследования через кабель, погружаемый в скважину.

По этим причинам востребованными стали технологии, позволяющие исследовать почву без пропускания кабеля, но с использованием систем, доставляемых буровым инструментом.

Способ искусственного искривления

Искусственное искривление оси бурового стакана применимо, когда необходимо бурение нефтяных или газовых скважин. Искусственное отклонение подразделяют на кустовое и многозабойное. Такой способ успешно применяется в следующих случаях:

  • Для работы с глубинными слоями под спусками;
  • При отклонении выполненного ствола;
  • При залегании нефти под слоем соляных залежей;
  • При необходимости обхода осыпающихся мест;
  • Для вскрытия слоев, находящихся под дном водоема;
  • При строительстве забоя на слои под жилыми домами;
  • При невозможности устранения засыпанной скважины;
  • Для ухода в сторону с новым направлением;
  • Для экономии времени на разбуривание;
  • При бурении кустовым методом на равнинной территории;
  • При прохождении пласта угля для дегазификации.

Для процесса принудительного искривления необходимы специальные двигатели, в числе которых электробур, турбобур и винтовой двигатель.

Методы принудительного искривления

Принудительное отклонение выполняется, в основном, тремя способами:

  • Способом типовых трасс;
  • Управлением разными буровыми инструментам;
  • Использованием неровных ниппелей.

Способ типовых трасс

В первом случае используется регулярность естественного отклонения на необходимом участке работы. Бурение планируют на профилях, сооруженных заранее по собранной информации о естественном отклонении скважин. Такой метод целесообразно применять на хорошо изученной местности, к тому же, кривизна забоя не нуждается в контроле – необходимо лишь приноровиться к прохождению естественного отклонения.

Отрицательной стороной способа считается увеличение затрат на строительство конструкции из-за повышения объема бурения. По ранее подготовленным скважинам на каждом участке выделяют места наибольшей интенсивности отклонения, а по полученной информации составляют профили.

Сочетание буровых инструментов

Управлять отклонением и искажением можно и с помощью сочетания разных буровых инструментов. Меняя порядок применения разных инструментов, можно определить и изменить направление ствола. Метод удобен для прохождения скважины в заданном направлении, позволяет отказаться от использования специальных инструментов-отклонителей.

Съемный клин-отклонитель

Съемный клин-отклонитель

Среди недостатков метода можно отметить лишь то, что он значительно ограничен в применении ускоренного режима бурения.

Применение специальных ниппелей

Наклонное бурение с применением специальных неровных ниппелей и прочих приспособлений, применимое только при условии их прохождения в определенном участке территории. Применяется редко.

Методы бурения

Бурение газовых и нефтяных скважин в наклонно-направленной технике подразумевает заранее спроектированное отклонение оси ствола от вертикальной оси в сторону необходимой кривой.

С основания такие скважины забуривают вертикально, затем отклоняют в нужном направлении, максимальный угол составляет девяносто градусов. Забой может быть смещен под прямым углом к вертикали, потому применяются многозабойные и кустовые методы бурения.

Кустовое бурение

Кустовое бурениеТакое название метод носит по той причине, что готовая схема устьев и забоев напоминает собой своеобразный куст. К одному устью сходятся скважины из нескольких забоев, сгруппированных на одной площадке. В случае такого метода значительно сокращаются монтажные и подготовительные работы, снижается количество рабочих транспортных сообщений, линий электропередач и подачи воды.

Особенностью кустового способа является определенное условие строительства скважины. В частности, важнейшим условием является отсутствие пересечения стволов между собой.

Недостатки способа:

  • Требуется прекращение работы скважин до завершения строительства определенной конструкции в целях противопожарной безопасности.
  • Высокий риск пересечения проделанных стаканов.
  • Капитальный ремонт такой конструкции достаточно сложен.
  • При подводном бурении сложно устранить грифоны.

Кустовое бурение используется в тех случаях, когда требуется повышение нефте- и газоотдачи в продуктивной территории, либо при возобновлении работы неработающей скважины. Строительство скважины кустовым способом может быть трехствольным, двуствольным параллельным, двуствольным последовательным.

Конструкция куста имеет конический вид с вершиной в виде кустовой площадки. Объем монтажных и подготовительных работ зависит от размещения устья куста, также от этого зависит и площадь территории для будущего отчуждения от куста. Максимальная эффективность такого способа бурения достигается в условиях болотистой местности.

Многозабойный способ

Многозабойный способ буренияТакой способ заключается в проведении двух стволов из главного забойного стакана, при этом главный ствол используется не единожды.

В таком случае растет рабочая площадь и поверхность фильтрации, но сокращаются объемы бурильной работы в поверхностном пласте.

В зависимости от вспомогательных стволов возможны следующие виды многозабойной конструкции:

  • Радиальная – горизонтальный главный ствол и радиальные – вспомогательные.
  • Разветвленная – состоит из наклонных двух стволов и наклонного главного.
  • Горизонтально разветвленная – похожа на предыдущий тип, но угол вспомогательных стволов составляет девяносто градусов.

Выбор типа многозабойной конструкции определяется формой конструкции вспомогательных стволов и их размещением в пространстве.

Наклонный способ

Для выполнения наклонной методики бурения необходимы следующие инструменты и материалы:

Буровой земляной инструмент:

  • Тесак;
  • Балка;
  • Бечевка;
  • Длинный буровой направляющий штырь;
  • Кабель;
  • Обсадные трубы;
  • Металлический трос.

Металлический трос

Такой способ чаще всего используется при ремонте коммуникаций, особенно в тех случаях, когда жилое здание уже сооружено, но необходимо провести канализацию или водопровод через фундамент. Чтобы избежать рытья глубоких траншей, используют наклонное бурение. Для начала рассчитывают угол наклона так, чтоб нижняя часть шурфа совпадала с концом закладной трубы.

Земляной бур устанавливают в заранее выбранное место и сразу придают ему желаемый угол наклона с помощью поперечной балки, уложенной на траншею. На бур устанавливают направляющий штырь, позволяющий сохранить заданное перед началом работы направление, и начинают сверление отверстия. Здесь требуется непрерывный контроль процесса, так как при заглублении или отклонении от нужной траектории следует подтесывать стенки шурфа.

Когда шурф готов, в него опускают обсадную трубу, повторяющую диаметр скважины.

Структура обсадной трубы

Структура обсадной трубы

В трубу пропускают кабель и металлический трос, затем с помощью троса протаскивают в трубу необходимый кабель или шланг. К тросу привязывают бечевку, с помощью которой при необходимости трос тянут назад.

Если в трубе размещен силовой трос, шланг или кабель легко поддаются замене. В этом случае можно справиться только с помощью одного лишь наклонного сверления, при этом рыть глубокую траншею и нарушать целостность фундамента не придется.

Заключение

Методы искусственного искривления прохода забоя позволяют работать в таких условиях, которые непригодны для прямого глубокого или поверхностного бурения. Наклонно-направленные способы позволяют сохранить пласт над забоем, избежав его нарушения. Это имеет огромное значение для сохранения целостности окружающей среды, позволяя в то же время выполнить все необходимые работы.

Современное оборудование позволяет выполнять направленное бурение скважин так же просто, как и обычное вертикальное.

Видео по теме: Бурение горизонтального участка

Наклонно-направленное бурение — технология и методы


Наклонно-направленное бурение скважин применяется при выработке продуктивных пластов или с целью их разведки. Конструктивно состоят их ствола с вертикальными и наклонными участками, которые были заранее спроектированы. Отклонение от вертикальности согласно используемым методам составляет от 20, а при глубинном бурении свыше 60. Оно может быть обосновано естественным залеганием твёрдых пород или создано искусственно с целью учёта различных влияющих факторов.

Технология бурения


Бурение наклонно-направленных скважин осуществляется с использованием специальных профилей. Обязательным условием их применения является создание начального участка в строго вертикальном положении. При выполнении геологических разведывательных работ применяют шпиндельные буровые установки с поверхности земли или глубинных выработок. В силу различных прочностных характеристик залегающих горных пород происходит естественное изменение направления бурения.


Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:


  1. Роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению. Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.


  2. Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.


    Турбобур при наклонно-направленном бурении за счёт сил деформации стремится выровняться, но из-за наличия изгиба образуется момент силы, которая зависит от момента вращения бура. То есть, чем больше вращающий момент, тем больше угол наклона бурения. Предельный угол при этом составляет до 300. Для увеличения угла применяют шпиндели, позволяющие перенести момент отклоняющей силы в точку размещения долота. Горизонтальные участки скважины можно получить при использовании эксцентриковых ниппелей.


  3. Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов. В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей. Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком.

Кустовое бурение наклонно-направленных скважин


При добыче нефти или газа методом наклонно-направленного бурения может возникать необходимость увеличения скорости откачки и уменьшения времени освоения продуктивных горизонтов во время создания новых или ремонта старых скважин. Если жёсткие ограничения по способу проходки до заданной области отсутствуют, то бурение может осуществляться путём продольного прохождения пласта. Протяжённость горизонтального участка при этом может превышать 1 км.


Кустовое наклонно-направленное бурение конструктивно представляет собой наличие единого устья и разветвлённой серии забоев, которые расположены в нескольких продуктивных пластах. Применяется при необходимости попадания в заданный продольный участок пласта или нескольких пластов, расположенных относительно недалеко друг от друга, а также для прокладки проводных и трубных коммуникаций под надземными и подземными препятствиями.

Минимальное число скважин при кустовом наклонно-направленном бурении в одном кусте составляет два, а максимальное — ограничено техническими и геологическими факторами. Способы бурения кустовым методом следующие:


  1. Двухствольное последовательное.

  2. Двухствольное параллельное.

  3. Трёхствольное.


Ответвления скважин от устья при наклонно-направленном бурении могут выполняться в пирамидальном или конусном виде, а основания иметь округлую или многоугольную форму. При освоении многопластовых месторождений возможно увеличение скважин в кусте пропорционально существующему. При этом количество работающих буровых установок выбирается с учётом обеспечения максимальной производительности освоения продуктивного пласта.

Многозабойный метод бурения скважин


Многозабойное наклонно-направленное бурение используется для проходки базового ствола и дальнейшего забуривания с выполнением проходки нижней части пласта. Технология применяется в основном для разведки и разработки нефтяных месторождений. Осуществляется в пластах, отличающихся высокой устойчивостью и имеющие не менее 20 м монолитного пласта из твёрдых скальных пород. При глубине более 1500 м и отсутствии газового слоя многозабойное бурение сокращают из-за увеличения дренирования поверхности продуктивного пласта.

Преимуществом данного метода наклонно-направленного бурения является использование одного и того же ствола для пробуривания нескольких дополнительных стволов, что позволяет сократить время на проведение буровых работ и ускорить добычу нефти. По форме дополнительных стволов многозабойные скважины могут быть следующих видов:


  1. Радиальные. Состоят из горизонтального основного ствола, который разветвляется на несколько вспомогательных, расположенных радиально.


  2. Разветвлённые. Согласно технологии, дополнительные стволы располагаются под определённым наклоном к основному.


  3. Разветвлённые по горизонтали. Отличаются от предыдущего вида только наличием дополнительных стволов, расположенных под углом в 900.


Многозабойное наклонно-направленное бурение дополнительных стволов выполняется сверху вниз или снизу вверх. Первый метод используется при проведении работ от разрабатываемого пласта к неизвестному. Эффективен при обнаружении полезного пласта ниже исследованного уровня, поэтому основное назначение метода — исследование близкорасположенных пластов. Технология бурения снизу вверх позволяет выполнить сгущение сети разведки пласта при необходимости выяснения или уточнения оставшегося запаса полезных ископаемых.

Заключение


Методы наклонно-направленного бурения позволяют наиболее эффективно разведывать и разрабатывать продуктивные пласты. Их выбор зависит от технических возможностей буровой установки, геологических особенностей, а также от типа залегающих пластов. Основным их преимуществом является быстрое прохождение сложных твёрдых пород за счёт изменения направления бурения.


Видео: Горизонтально направленное бурение


Читайте также:

Возврат к списку

Технические средства направленного бурения

Для
искусственного искривления скважин в
требуемом направлении используются
различные технические средства,
называемые отклонителями. При роторном
бурении технические средства и технология
искусственного искривления более
сложны, поэтому чаще используются
отклонители с забойными двигателями.
Далее рассматриваются только такие
отклонители. С их помощью на породоразрушающем
инструменте создается отклоняющая
сила, или между осью скважины и осью
породоразрушающего инструмента возникает
некоторый угол перекоса. Зачастую эти
отклоняющие факторы действуют совместно,
но какой-либо из них имеет превалирующее
значение. При этом доказано, что для
любой отклоняющей компоновки при
отсутствии прогиба турбобура и разработки
ствола скважины при любых соотношениях
диаметров долота и турбобура, искривление
ствола вследствие фрезерования стенки
скважины в 4,84 раза больше, чем в результате
асимметричного разрушения забоя. Если
происходит прогиб забойного двигателя,
то доля искривления ствола за счет
асимметричного разрушения породы на
забое будет еще меньше.

В
случае, если искривление происходит в
основном за счет фрезерования стенки
скважины, то такие отклонители называются
с упругой направляющей секцией, а если
за счет перекоса инструмента — с жесткой
направляющей секцией.

К
наиболее распространенным отклонителям
относится кривой переводник, показанный
на рис. 7.6. Он представляет собой обычный
переводник, присоединительные резьбы
которого выполнены под углом друг к
другу. Этот угол составляет от 1 до 4О.

Кривой
переводник включается в компоновку
между забойным двигателем и УБТ. В
результате большой жесткости УБТ в
забойном двигателе возникает изгиб, и
на породоразрушающем инструменте
возникает отклоняющая сила. Величина
ее существенно зависит от длины и
жесткости забойного двигателя, поэтому
кривые переводники используются с
односекционными или укороченными
турбобурами и винтовыми забойными
двигателями.

Интенсивность
искривления скважины при применении
кривых переводников зависит от угла
перекоса резьб, геометрических,
жесткостных и весовых характеристик
компоновки, режима бурения, фрезерующей
способности долота, физико-механических
свойств горных пород, зенитного угла
скважины. Поэтому она колеблется в
широких пределах от 1 д 6 град/10 м.

Максимальный
зенитный угол, который может быть
достигнут при применении кривого
переводника с односекционным турбобуром,
составляет 40-45О. При необходимости
достижения больших зенитных углов
следует использовать укороченные или
короткие забойные двигатели.

К
бесспорным преимуществам кривого
переводника относится его простота,
однако при его использовании ухудшаются
условия работы забойного двигателя за
счет упругой деформации, интенсивность
искривления из-за указанных выше факторов
колеблется в широких пределах,
породоразрушающий инструмент из-за
наличия отклоняющей силы работает в
более тяжелых условиях.

Турбинные отклонители
серии ТО (рис. 7.8.) состоят из турбинной
1 и шпиндельной 2 секций. Корпуса секций
соединяются между собой кривым
переводником 3, позволяющим передавать
осевую нагрузку. Крутящий момент от
вала турбинной секции к валу шпинделя,
располагающихся под углом друг к другу,
передается кулачковым шарниром 4.4

Преимуществами
турбинных отклонителей являются
приближение кривого переводника к забою
скважины, в результате чего искривление
ствола имеет более стабильный характер,
мало зависящее от физико-механических
свойств пород и технологии бурения.
Использование нескольких турбинных
секций (отклонители серии ОТС) позволяет
увеличивать мощность и крутящий момент
на долоте и применять такие отклонители
в скважинах малого диаметра, т. е. там,
где обычные кривые переводники не дают
желаемых результатов.

Существенным
недостатком турбинных отклонителей
является малый моторесурс кулачкового
шарнира, соединяющего валы шпиндельной
и турбинной секций.

Этого
недостатка в некоторой степени лишены
шпиндель-отклонители (рис. 7.9.), у которых
кривой переводник 1 включен в разъемный
корпус 2 шпинделя, а вал изготавливается
составным, соединенным кулачковыми
полумуфтами 3. Такая конструкция
отклонителя позволяет разгрузить
полумуфты от гидравлических нагрузок
и увеличить долговечность узлов по
сравнению с турбинными отклонителями.
Шпинтель-отклонители можно эксплуатировать
вместо обычного шпинделя с любым
секционным турбобуром.

Угол
перекоса кривого переводника серийно
выпускаемых шпиндель-отклонителей
составляет 1О30′, а наружный диаметр — 195
и 240 мм. За счет приближения кривого
переводника к забою повышается отклоняющая
способность и стабильность искривления
скважины.

БУРЕНИЕ
СКВАЖИН С КУСТОВЫХ ПЛОЩАДОК

Кустовым
бурением называют такой способ, при
котором устья скважин находятся на
общей площадке сравнительно небольших
размеров, а забои в соответствии с
геологической сеткой разработки
месторождения. Впервые этот способ был
применен в 1934 г. на Каспии, затем стал
использоваться в Пермском нефтяном
районе. Особенно бурное развитие он
получил в Западной Сибири, где в настоящее
время более 90 % объема бурения выполняется
с кустовых площадок.

Бурение
скважин кустовым способом имеет целый
ряд существенных преимуществ. Прежде
всего, это экономически выгодно, так
как при этом значительно сокращаются
затраты средств и времени на обустройство
площадок под скважины, подъездных путей
к ним и других коммуникаций, существенно
уменьшаются затраты времени на
вышкостроение, промысловое обустройство
скважин, их эксплуатационное обслуживание
и ремонт.

Кроме
того, кустовое бурение выгодно и с
экологической точки зрения, так как
позволяет значительно уменьшить площадь
земель, занимаемых под буровыми, а также
снизить затраты на природоохранные
мероприятия.

Однако
широкое развитие кустового способа
бурения потребовало разработки новых
технологий направленного бурения, новых
технических средств и оборудования.

При
бурении скважин с кустовых площадок в
связи с тем, что устья скважин располагаются
близко друг к другу, возможны тяжелые
аварии, связанные с пересечением стволов
двух скважин. Для предотвращения этого
явления при проектировании необходимо
учитывать ряд дополнительных факторов.
Основной принцип проектирования состоит
в том, что в процессе бурения стволы
скважин должны отдаляться друг от друга.
Это достигается, во-первых, оптимальным
направлением движения станка (НДС) на
кустовой площадке, во-вторых, соответствующей
очередностью разбуривания скважин и,
в-третьих, безопасной глубиной зарезки
наклонного ствола.

Наиболее
оптимальным вариантом бурения с кустовой
площадки является такой, при котором
направления на проектные забои скважин
близки перпендикулярным по отношению
к НДС, а совпадение НДС и направлений
на проектные забои нежелательно и должно
быть минимальным (рис. 7.11.).

После
определения НДС производится проектирование
очередности бурения скважин. Она зависит
от величины угла, измеряемого от НДС до
проектного направления на забой скважины
по ходу часовой стрелки. В первую очередь
бурятся скважины, для которых этот угол
составляет 120-240О (I сектор), причем сначала
скважины с большими зенитными углами
(рис. 7.12.)

Рис.
14. Очередность разбуривания

скважин
с кустовых площадок

Во
вторую очередь — скважины, горизонтальные
проекции которых образуют с НДС угол,
равный 60-120О и 240-300О (II сектор), и вертикальные
скважины. В последнюю очередь бурятся
скважины, для которых указанный угол
ограничен секторами 0-60О и 300-360О (III
сектор), причем сначала скважины с
меньшими зенитными углами.

Глубина
зарезки наклонного ствола при бурении
скважин I и II секторов для первой скважины
принимается минимальной, а для последующих
— увеличивается. Во II секторе допускается
для последующих скважин глубину зарезки
наклонного ствола уменьшать только в
том случае, если разность в азимутах
забуривания соседних скважин составляет
90О и более. Для скважин III сектора глубина
зарезки наклонного ствола для очередной
скважины принимается меньшей, чем для
предыдущей.

Расстояние по
вертикали между точками забуривания
наклонного ствола для двух соседних
скважин, согласно действующей инструкции
[4], должно быть не менее 30 м, если разность
в проектных азимутах стволов составляет
менее 10О; не менее 20 м, если разность
азимутов 10-20О; и не менее 10 м во всех
остальных случаях.

Непосредственно
в процессе бурения для предотвращения
пересечения стволов необходимо обеспечить
вертикальность верхней части ствола.
Даже небольшое искривление в 1-2О на этом
участке, особенно в направлении движения
станка, может привести к пересечению
стволов. Для предотвращения искривления
необходимо проверить центровку буровой
вышки, горизонтальность стола ротора,
прямолинейность всех элементов КНБК,
соосность резьб. В процессе бурения на
план куста необходимо наносить
горизонтальные проекции всех скважин.
Однако истинное положение ствола может
отличаться от расчетного. Это объясняется
погрешностями при измерениях параметров
искривления и ошибками графических
построений. Поэтому зона вокруг ствола
скважины с некоторым радиусом r, равным
среднеквадратической ошибке в определении
положения забоя, считается опасной с
точки зрения пересечения стволов.
Величина этого радиуса с достаточной
степенью точности может быть принята
равной 1,5 % текущей глубины скважины за
вычетом вертикального участка, но не
менее 1,5 м. Если в процессе бурения
соприкасаются опасные зоны двух скважин,
то необходимо замеры параметров
искривления производить через 25 м
проходки двумя инклинометрами и применять
лопастные долота, что снижает вероятность
повреждения обсадной колонны в ранее
пробуренной скважине. Чаще же, как
показывает практика, пересечение стволов
возникает из-за неточностей в ориентировании
и несвоевременных замерах параметров
искривления.

7 ключевых фактов, которые необходимо знать

Переключить навигацию
Меню

  • статьи

    Земляные работы
    Обычное туннелирование
    Бурильные
    Монтаж
    Разрыв трубы
    Оборудование

.

Горизонтально-направленное бурение (метод ГНБ)

Горизонтально-направленное бурение (метод ГНБ) — способ прокладки различных подземных коммуникаций бестраншейной технологией. При использовании этого метода поверхность ландшафта остается нетронутой, включая элементы благоустройства, проезжую часть, здания и сооружения. В настоящее время разработаны и часто используются несколько апробированных методик горизонтально-направленного бурения с целью снижения затрат на прокладку коммуникаций и сохранение объектов над землей.

Горизонтально-направленное бурение

При использовании метода ГНБ стоимость аналогичных работ может быть снижена в 2-3 раза. При невозможности прокладки коммуникаций на ландшафте традиционным способом применяется метод прокалывания грунта.

Для различных целей применяется метод горизонтально-направленного бурения:

  • Прокладка трубопроводов, газопроводов, электрокабелей и других линий связи для зданий.
  • Формирование скважин для добычи нефти и полезных ископаемых.
  • Замена старых коммуникаций и оборудования.
  • Устройство подземных автомобильных дорог.

Помимо требований к технологиям, HDD дает определенные преимущества:

  • Разрушения на поверхности сведены к минимуму (нужно выкопать всего 2 тазика).
  • Для выполнения работ требуется небольшая бригада из 3-5 человек.
  • Оборудование для бурения мобильное, легко доставляется и устанавливается на рабочем месте.
  • Метод

  • HDD позволяет быстрее и дешевле оборудовать коммуникации, благодаря чему технология повсеместно завоевала огромную популярность.

Общее описание техники

Горизонтально-направленное бурение основано на использовании бурового оборудования. Общая технология прокалывания сводится к следующим манипуляциям:

  1. Подготовлена ​​проектная документация с расчетами на точное горизонтальное бурение в грунте.
  2. Проекты соответствуют требованиям местных властей и землевладельцев.
  3. В месте начала работ и выхода коммуникаций в месте проведения бурения вырыты две котловины.
  4. Прокладка необходимых трубопроводов производится буровым инструментом.
  5. Завершение работ, вывоз бассейнов, восстановление участков на месте при необходимости.

Описание выше краткое, на данный момент разработано несколько типов HDD.Применение определенного вида горизонтального бурения осуществляется в зависимости от типа почвы, прокладки коммуникаций и других факторов.

Буровое оборудование

В технологии бурения используются различные буровые инструменты:

  1. Станок сверлильный. Это промышленное оборудование, работающее на дизельном топливе. Операция и перемещение осуществляется оператором. В основе бурения лежат функциональные компоненты таких машин, как тележка, гидроэлектростанция, пульты управления.
  2. Вспомогательные инструменты. Для прокалывания и пробивки грунта используются различные инструменты: шланги, расширители, насосы, винтовые элементы с резьбой и так далее. Исходя из вида и этапов выполняемых работ, бригада установила другой инструмент на буровую установку

.

7. Направленное бурение и проходка туннелей | Технологии бурения и земляных работ для будущего

Эдлунд, Пенсильвания, 1987, Применение недавно разработанной технологии горизонтального бурения средней кривизны в зоне Spraberry Trend: SPE 6170, Конференция по бурению SPE / IADC, Новый Орлеан, штат Луизиана, 15-18 марта, Ричардсон, Техас, SPE, стр. , 1057-1063.

Фульц, Дж. Д., и Питтард, Ф. Дж., 1990, Бурение открытого ствола с использованием гибких НКТ и забойного двигателя прямого вытеснения: SPE 20459, 65 th Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, La., 23-26 сентября, Ричардсон, Техас, SPE, стр. 551-559.

Фульц, Дж. Д., Питтард, Ф. Дж., Сойер, Ф. Д. и Фармер, Ф. Д., 1990, Бурение тонких отверстий в суровых условиях: IADC / SPE 19949, Конференция IADC / SPE по бурению, Хьюстон, Техас, 27 февраля — мар. 2, Ричардсон, Техас, SPE, стр. 333-340.

Гибсон, Дж., 1993, Роббинс Ко, Кент, Вашингтон, личное сообщение.

Глагола М. А. и Вонг Л. Ф., 1986, Алюминиевая бурильная труба для наклонно-направленного бурения: SPE / IADC 14789, Конференция по бурению IADC / SPE, Даллас, Техас., 10–12 февраля, Ричардсон, Техас, SPE, стр. 553-560.

Хаас Р. К. и Стокли К. О., 1989, Бурение и заканчивание скважины в трещиноватом карбонате, World Oil, т. 204 (4), стр. 39-45.

Волос, Дж. Д., 1989a, Технология перехода через реки: Трубопровод и газовый журнал, т. 215 (1), стр. 29-35.

Хайр, Дж. Д., 1989b, Системы управляемого бурения малого диаметра: Pipeline and Gas Journal, v. 215 (4), p. 18-24.

Хаяси, М., и Мията, Ю., 1989, Окумура — метод туннелирования супер мини-щита Маркхэма: NO-Dig 89, Четвертая международная конференция и выставка по бестраншейному строительству для коммунальных предприятий, Лондон, ISTT, p.231-235.

Hourcard, M., и Bannerman, J., 1990, Остерегайтесь осыпающихся сланцев, лежащих над горизонтальными скважинами: World Oil, v. 211 (1), p. 101-105.

Джоши, С. Д., 1987a, Обзор технологии горизонтальных и дренажных скважин: SPE 16868, Ежегодная техническая конференция и выставка SPE, Даллас, Техас, 27-30 сентября, Ричардсон, Техас, SPE, стр. 339-354.

Джоши, С. Д., 1987b, Обзор термической добычи нефти с использованием горизонтальных скважин: In situ, т. 11 (2/3), стр. 211-259.

Джоши, С. Д., 1988, Обзор технологии горизонтальных скважин и дренажных скважин: SPE 16868, Региональное собрание Скалистых гор, Каспер, Вайоминг, 11-13 мая, Ричардсон, Техас, SPE, стр. 89-108.

Кабак, Д. С., Луни, Б. Б., Кори, Дж. К., Райт, Л. М., и Стил, Дж. Л., 1989, Горизонтальные скважины для восстановления грунтовых вод на месте

,

Терминология наклонно-направленного бурения — Услуги бурения

Сюда включен краткий глоссарий наиболее часто используемых терминов для наклонно-направленного бурения, который предназначен только для помощи в понимании терминологии наклонно-направленного бурения и не является ни окончательной работой в данной области, ни каким-либо образом завершенной. Ниже приведены некоторые из наиболее важных и часто используемых терминов.

Цель

Мишень или цель — это теоретическая подповерхностная точка или точки, на которые направлен ствол скважины.В большинстве случаев это будет определять кто-то другой, а не бурильщик ННБ. Обычно это будет геолог, инженер-разработчик или инженер-технолог. Они часто определяют цель с точки зрения физического ограничения — то есть круга с заданным радиусом с центром вокруг указанной точки под поверхностью. Если необходимо проникнуть в несколько зон, несколько целей следует выбирать так, чтобы запланированная схема была разумной и могла быть достигнута без чрезмерных проблем бурения.

Следует проявлять осторожность при определении цели. Любая цель может быть достигнута — при наличии достаточно времени, денег и усилий, но экономика бурения диктует использование как можно более крупных целей.

Каждая из различных целей обсуждается ниже:

1. Циркуляр

Горизонтальный круг заданного радиуса вокруг фиксированной точки под поверхностью.

2. Ограниченный

Круглая, квадратная или прямоугольная форма, по крайней мере, одна сторона которой зафиксирована физическим ограничением e.грамм. разлом, изменение формации (соляной купол), правовая граница и т. д.

3. Угол на глубине

Цели могут быть определены как ограничение угла на глубине — e. грамм. 2o или 5o от предполагаемой траектории.

Когда цели определены, специалист по ННБ также должен знать истинную вертикальную глубину, на которой применяется цель. В некоторых случаях эта глубина может быть недоступна в пределах нескольких сотен метров и может быть указана как пересечение ствола скважины с заданной кровлей пласта. Эта верхняя планка почти наверняка исключает использование скважин для строительства и удержания и требует использования стволов скважин S-образной формы.

Перемещение цели

Смещение цели определяется как горизонтальное расстояние от точки на поверхности до центра цели по прямой линии. Это также сумма направлений вылета (должное смещение на восток или запад) и широты (должное смещение на север или юг).

Пеленг цели — это мера направления в градусах, минутах и ​​секундах (или десятичных дробях), обычно выражаемая относительно центра скважины.

Истинная вертикальная глубина

Истинная вертикальная глубина (TVD) — это глубина ствола скважины в любой точке, измеренная в вертикальной плоскости и обычно отсчитываемая от горизонтальной плоскости втулки ведущей трубы буровой установки.

Начальная точка

Это точка, в которой используется первый инструмент отклонения и начинается увеличение угла. Выбор как начальной точки, так и скорости наращивания зависит от многих факторов, включая пласт (ы), траекторию ствола скважины, программу обсадных труб, программу бурового раствора, требуемое горизонтальное смещение, максимально допустимый изгиб и наклон. Эта начальная точка (KOP) тщательно выбирается, поэтому максимальный угол находится в экономических пределах. Меньше проблем возникает, когда угол отверстия составляет от 30 ° до 55 °.Чем глубже KOP, тем больший угол нужно будет построить, возможно, при более агрессивной скорости построения. КОП должен располагаться на такой глубине, чтобы максимальный угол наклона составлял около 40 °; предпочтительный минимум — 15 °.

На практике траекторию скважины можно рассчитать для нескольких вариантов KOP и скорости наращивания, а также сравнить результаты. Оптимальный выбор — это тот, который обеспечивает безопасный зазор от всех существующих скважин, сохраняет максимальный угол наклона в желаемых пределах, избегает излишне высокой жесткости изгиба и является лучшим проектом с точки зрения затрат.

Скорость сборки

Изменение наклона на измеренную пробуренную длину (обычно на 100 футов или 30 м). Скорость наращивания достигается за счет использования отклоняющего инструмента (двигатель прямого вытеснения со встроенным регулируемым корпусом или специально разработанная стабилизированная компоновка низа бурильной колонны).

Строительный участок

Это часть ствола скважины, где вертикальный угол увеличивается с определенной скоростью, в зависимости от пластов и используемой буровой установки. Во время наращивания постоянно проверяются угол сноса и направление, чтобы увидеть, требуется ли коррекция курса или изменение скорости наращивания.Эта часть ствола является наиболее важной для обеспечения сохранения желаемой траектории ствола скважины и достижения конечной цели.

Касательная

Эта секция, также называемая секцией удержания, представляет собой прямую часть скважины, пробуренную под максимальным углом, необходимым для достижения цели. В этом разделе могут быть внесены незначительные изменения курса.

Многие проекты бурения с увеличенным вылетом были успешно завершены при углах наклона до 80 °, что позволило обнажить гораздо большую площадь поверхности коллектора и достичь нескольких целей.Однако углы наклона более 65 ° могут привести к чрезмерному крутящему моменту и сопротивлению бурильной колонны и вызвать проблемы с очисткой ствола скважины, каротажем, обсадной колонной, цементированием и добычей. Все эти проблемы можно преодолеть с помощью современных технологий, но их следует избегать всякий раз, когда есть экономическая альтернатива.

На протяжении многих лет опыт показывает, что проблемы с управлением по направлению усугубляются, когда наклон касательной меньше 15 °. Это потому, что существует большая тенденция к появлению блуждания, т.е.е. изменение азимута, поэтому больше времени тратится на удержание скважины на курсе. Подводя итог, можно сказать, что большинство обычных наклонно-направленных скважин по-прежнему планируются с углами наклона в диапазоне 15–60 °, когда это возможно.

Отводная секция

В скважинах S-типа пониженная секция — это место, где угол сноса снижается до меньшего наклона или, в некоторых случаях, вертикального с определенной скоростью. Как только это будет выполнено, скважину бурят методом роторного бурения до забойной глубины с исследованиями, проводимыми каждые 50 м (150 футов).

Оптимальная скорость падения составляет 1-2 градуса на 30 м и выбирается в основном с учетом простоты спуска обсадной колонны и избежания проблем с заканчиванием и производством.

Продолжительность курса

Эта длина курса представляет собой фактическое расстояние, пробуренное стволом скважины от одной точки до другой, как измерено. Сумма всех длин участков — Измеренная глубина скважины. Этот термин обычно используется для обозначения расстояния между точками съемки.

Горизонтальная проекция (вид сверху)

На многих планах скважины горизонтальная проекция — это просто прямая линия, проведенная от центра скважины или прорези до цели. На платформах с несколькими скважинами иногда необходимо начинать скважину в другом направлении, чтобы избежать других скважин.После выхода из них колодец поворачивают для наведения на цель. Траектория пробуренной скважины нанесена на горизонтальную проекцию путем нанесения общих координат север / юг (северные положения) в сравнении с общими координатами восток / запад (восточные направления). Эти координаты рассчитываются на основе опросов.

Вертикальный разрез

Вертикальный разрез скважины зависит от интересующего пеленга или азимута. Это горизонтальное смещение траектории ствола скважины под углом 90o к желаемому подшипнику.

Угол подъема

Поскольку шарошечные долота, используемые с роторными агрегатами, имеют тенденцию «ходить вправо», скважины обычно начинались в направлении на несколько градусов левее целевого направления. В крайних случаях угол опережения может достигать 40 °.

Значительно возросшее использование управляемых двигателей, изменения в конструкции обычного бурового долота и широкое использование долот PDC для роторного бурения резко снизили потребность в скважинах с «углом упреждения».Сегодня большинство скважин намеренно запускаются без угла упреждения, то есть в целевом направлении.

Изогнутые

Изогнутые ножки или внезапные изменения угла или направления ствола были признаны пионерами бурового бизнеса основной потенциальной проблемой. Когда стало возможно определить, что произошло быстрое изменение угла, их решением было автоматическое включение и запуск заново. Возможно, хорошо, что процедуры обнаружения не были четко определены, иначе дыра, возможно, никогда не достигла полной глубины.

Современные методы съемки показывают, что ни одна скважина не является идеально вертикальной. Любое отверстие имеет свойство закручиваться по спирали. Фактически, некоторые исследованные скважины образовали три полных круга на 30 м (100 футов). По мере увеличения отклонения от вертикали спиралевидность уменьшается. Максимальное закручивание по спирали происходит под углами менее 30 ° от вертикали. Под углами более 50 ° от вертикали отверстие может двигаться по широкой дуге, но спирали почти не существует.

Изогнутые ножки — главный фактор во многих наших более серьезных проблемах с бурением.Следует подозревать заедание при возникновении следующих проблем: (1) невозможность каротажа, (2) невозможность спуска трубы, (3) посадка шпонок, (4) чрезмерный износ обсадной колонны, (5) чрезмерный износ бурильных труб и муфт, (6) чрезмерное сопротивление, (7) усталостные разрушения бурильных труб и муфт, и / (8) чрезмерный износ производственного оборудования.

Степень серьезности изгиба

В предыдущих разделах говорилось о некоторых проблемах с изгибами, но о том, как определить и рассчитать значение. Изгиб — это мера величины изменения наклона и / или азимута ствола скважины, обычно выражаемая в градусах на 30 м (или 100 футов) длины участка.У всех наклонно-направленных скважин есть изменения в ходе ствола скважины и, следовательно, есть некоторые изломы. Степень изгиба низка, если изменения наклона и / или азимута небольшие или происходят в течение длительного интервала длины курса. Серьезность является высокой, когда наклон и / или азимут изменяются быстро или происходят в течение короткого интервала длины курса.

Влияние изменения азимута на серьезность излома непросто понять или рассчитать. Изменение азимута на 3 ° на расстояние более 30 метров не приведет к серьезности изгиба 3 ° / 30 м, если только наклон не составляет 90 °.При малых наклонах изменение азимута будет иметь небольшой изгиб. По мере увеличения наклона будет увеличиваться степень излома для небольшого изменения азимута. Следующее уравнение используется для расчета серьезности излома с учетом наклона и азимута:

DLS = 30 X Cos-1 {(Sin /; X Sin / 2) X [(SinA; X Sim42) + (CosA; X Co & 42)] + (Cos / i X Cos / 2)}

драмов РА

AMD = длина курса между точками съемки / = наклон на предыдущей станции съемки / 2 = наклон на текущей точке съемки A; = азимут на предыдущей станции съемки A2 = азимут на текущей станции съемки Для английских расчетов используйте 100 вместо 30

В следующей таблице сравнивается степень изгиба при разных наклонах для аналогичных изменений азимута:

Сравнение степени серьезности изгиба

Смотровая станция

Измеренная глубина (м)

Наклон

Азимут

Изогнутая (град. / 30 м)

1

100

2

100

2

130

2

12

.