Бурение наклонно-направленных скважин

Наклонно-направленной скважиной называется скважина, спе­циально направленная в какую-либо точку, удаленную от верти­кальной проекции ее устья. Наклонное бурение в настоящее время широко применяется при бурении скважин на нефть, газ и твер­дые полезные ископаемые (рис. 8.4). Существует два способа буре­ния наклонных скважин:

роторный, представляющий собой прерывистый процесс ис­кривления ствола скважины последовательными зарезками (ухо­дами в сторону); забойными двигателями, обеспечивающий непрерывный про­цесс искривления ствола скважины.

Профили наклонных скважин. Профиль наклонной скважины дол­жен быть таким, чтобы при минимальной затрате средств и време­ни на ее проходку было обеспечено выполнение задачи, постав­ленной при бурении данной скважины.

При бурении наклонно-направленных скважин наибольшее распространение получили четыре типа профилей (рис. 8.5).

Профиль I(см. рис. 8.5, а) — наиболее распространенный. Состоит из трех участков: верхнего участка 1 — вертикального, второго участка 2, выполненного по плавной кривой, и треть­его участка 3 — по наклонной прямой. Этот профиль рекоменду­ется в основном для бурения наклонных скважин на однопластовые месторождения с большими отклонениями при средней глубине скважины.

Профиль II (см. рис. 8.5, б) состоит из четырех участков: верхнего участка 1 — вертикального, второго участка 2, выпол­ненного по кривой с нарастающей кривизной, третьего участка 3 — по наклонной прямой и четвертого участка 4 — по кривой с убы­вающей кривизной.

Профиль этого типа обычно применяют при бурении наклонных скважин глубиной до 2500 м.

Профиль III (см. рис. 8.5, в) — менее распространен, чем первые два. Состоит из двух участков: верхнего участка 1 — верти­кального и второго участка 2, выполненного по кривой, посте­пенно увеличивающей угол наклона ствола. Бурение скважин по такому профилю осуществляется в тех случаях, когда необходимо выдержать заданные углы входа ствола скважины в пласт.

Профиль IV (см. рис. 8.5, г) — применяется при бурении глубоких наклонных скважин. Этот профиль отличается от преды­дущих тем, что к вертикальному участку 7, участку 2, выполнен­ному по кривой, и участку 3, представляющему наклонную пря­мую, добавляется криволинейный участок 4, характеризующийся снижением полученной кривизны, т.е. выхолаживанием ствола, доходящим до вертикали, и прямой вертикальный участок 5. Про­филь такого типа следует применять в тех случаях, когда нижний участок скважины имеет несколько продуктивных горизонтов.

Рассмотренные выше профили представляют собой кривую линию, расположенную в одной вертикальной плоскости. Такие профили называются профилями обычного типа. В бурении иногда приходится прибегать к профилям, которые представляют собой пространственную кривую линию, напоминающую винтовую или спиральные линии — профили пространственного типа. Скважи­ны по профилю этого типа бурят в тех районах, где велико влияние геологических условий на самопроизвольное искривление ствола скважины. При построении профиля таких скважин стре­мятся максимально использовать закономерности самопроизволь­ного искривления скважин и тем самым свести к минимуму ин­тервалы бурения с отклонителем.

Отклоняющие устройства. Назначение отклоняющих устройств — создание на долоте отклоняющего усилия или наклона оси до­лота к оси скважины в целях искусственного ис­кривления ствола скважины в заданном или про­извольном направлении.

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 — это наиболее рас­пространенный и простой в изготовлении и при­менении отклонитель при бурении наклонно-направ­ленных скважин. Он представляет собой толстостен­ный патрубок с пересекающимися осями присо­единительных резьб. Отклонитель Р-1 (рис. 8.7) выполняется в виде отрезка УБТ, оси присоединительных резьб кото­рой перекошены в одной плоскости и в одном на­правлении относительно ее оси.

Отклонитель с накладкой — это сочетание кри­вого переводника и турбобура, имеющего на кор­пусе накладку.

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.

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.

Отклонители при­меняют только в начальный момент для придания стволу скважи­ны необходимого искривления. После того как ствол скважины отклонен в необходимом направлении, дальнейшие работы по искусственному искривлению ствола производят различными ком­поновками низа бурильной колонны при соответствующих режи­мах бурения. Применяют несъемные отклонители, остающиеся в скважине, и съемные, которые удаляют после того как пробурят в установленном направлении около 15 м нового ствола. Несъем­ные отклонители применяются в обсаженных скважинах.

Вертикальный и искривленный участки скважины бурят доло­тами одного и того же типоразмера, если окончание бурения вер­тикального участка ствола не было сопряжено со спуском колон­ны или кондуктора. Если при бурении мягких пород вертикальной части скважины допускается применение долот лопастного типа, то при бурении интервалов, характеризующихся набором кривиз­ны, независимо от проходимых пород, рекомендуется применять трехшарошечные долота.