Управление траекторией скважины в процессе бурения

Управление траекторией ствола скважины в процессе бурения можно подразделить на следующие темы:

- предупреждение искривления вертикального ствола скважины,

- изменение направления бурения из вертикального ствола скважины в заданном направлении,

- изменение направления ствола скважины из наклонно-направленного ствола скважины по вертикали и горизонтали,

В процессе бурения вертикального ствола скважины обычно используют жёсткие компоновки низа бурильной колонны, которые бурят прямо, вдоль своей оси, так как сами не изгибаются. Однако, на пути долот в горных породах часто встречаются небольшие образования, по твёрдости большие, чем окружающие породы. Например, булыжник кремня среди известняка. Или, встречаются породы, у которых пласты лежат не горизонтально, а под большим углом (так называемые, большие углы падения пластов). А пласты горных пород бурить легче вдоль, а не поперёк. Или, ещё бывает, что горные породы хаотично перемяты под действием тектонических процессов. В таких случаях долото устремляется по пути наименьшего сопротивления, и фактическая траектория ствола скважины бурится с отклонением от проектной. Для предупреждения этого применяют различные КНБК (Рисунок 68). Например, применят жёсткие компоновки, маятниковые, и КНБК с кривым переводником или автоматом перекоса

Рисунок 68. Примеры КНБК для предупреждения и компенсации искривления вертикального ствола скважины при бурении

где: 1 – долото, 2 – центратор-калибратор, 3 – забойный двигатель, 4 – утяжелённая бурильная колонна, 5 – центратор, 6 – бурильная труба, 7 – центр вращения шарнира рычага, 8 – центр тяжести рычага, 9 – кривой переводник или автомат перекоса, 10 – горная порода с большими углами падения пластов, α – угол отклонения маятниковой компоновки от вертикали, β – угол перекоса КНБК, G_Р – вес рычага (части КНБК ниже шарнира – ценратора).

Жёсткие компоновки в большинстве случаев обеспечивают достаточную стабильность бурения в заданном направлении бурения, особенно в породах с небольшими углами падения пластов.

Маятниковая компоновка для предупреждения искривления вертикальных скважин применяется очень редко. Разве ж только когда приходится бурить в зоне хаотической тектонической перемятости. Например, в местах столкновения геологических плит, в зонах разломов или горных обвалов.

А вот с КНБК с кривым переводником или автоматом перекоса в этом деле имеют большие перспективы, особенно в породах с большими углами пластов. В самом деле, ведь если известно, насколько и в какую сторону фактическая траектория ствола скважины отклонится, то можно применять компенсационное искривление ствола скважины, и в результате скважина не искривится, а останется вертикальной.

После того, как вертикальный участок скважины пробурен, начинается операция по бурению участка скважины с набором зенитного угла. Если бурение идёт роторным способом, то используют клин, а если есть забойный двигатель, то используют КНБК с кривым переводником или автоматом перекоса (Рисунок 69).

Клин делается из стали. Он имеет наклонный, направляющий долото жёлоб. Клин спускают на забой, ориентируют в нужном направлении и цементируют. После этого начинают бурение, и долото, скользя по жёлобу, начинает бурить наклонно-направленно.

Если производится бурение с забойным двигателем, без вращения бурильной колонны, то при наборе угла не нужно тратить времени на установку клина и ожидание затвердевания цемента. В компоновку просто включается кривой переводник, КНБК ориентируют в нужном направлении, и н бурят с набором угла в нужном направлении.

В последнее время начали появляться дорогие автоматы перекоса, которые используют в паре с дорогой телесистемой контроля бурения.

Рисунок 69. Примеры КНБК для изменения направления бурения из вертикального ствола скважины в заданном направлении

где: 1 – долото, 2 – центратор-калибратор, 3 – колонна УБТ, 4 – бурильная труба, 5 – стальной клин с направляющим долото жёлобом, 6 – горная порода с горизонтальными пластами, 7 – кривой переводник или автомат перекоса, α – угол наклона клина, β – угол перекоса.

Когда уже набран достаточно большой зенитный угол участка ствола скважины, то дальнейшее увеличение зенитного угла может производится способом, не требующим наличие кривого переводника в КНБК и телесистемы (Рисунок 70).

Рисунок 70. Пример КНБК для набора зенитного угла скважины

где: 1 – долото, 2 – переводник, 3 – центратор-калебратор, 4 – забойный двигатель, 5 – УБТ, 6 – неполноразмерный центратор, 7 – трубы бурильные толстостенные, 8 – горная порода, 9 – бурильная труба, α – угол перекоса КНБК

Если же понадобится бурить участок с падением ствола скважины, то можно использовать, например, ту же маятниковую компоновку (Рисунок 71).

Рисунок 71. Пример маятниковой компоновки для уменьшения зенитного угла скважины

где: 1 – долото, 2 – забойный двигатель, 3 – УБТ, 4 – центратор, 5 – трубы бурильные толстостенные, 6 – бурильная труба

Крепление скважин