Компоновка нижней части бурильной колонны для капитального ремонта скважин. курсовая работа

2.3 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ КАЛИБРАТОРА-ВИБРОГАСИТЕЛЯ


Рисунок 17 - Устройство калибратора-виброгасителя типа ВК-122.

 Конструкция калибратора-виброгасителя типа ВК-122 показана на рисун-ке 17. Он содержит корпус 2, калибрующую втулку 1, оснащенную твердо-сплавными пластинами, упругие элементы 4 с металлическими обоймами, шай-бы 3, гайку 5 и уголки 6. Длина калибрующей втулки – 115 мм.
 В отличие от известных калибраторов как радиальные, так и крутильные нагрузки с калибровочной втулки передаются через упругие элементы. Благо-даря стальным уголкам резиновые элементы работают на сжатие. Осевое пере-мещение обоймы с собранными упругими элементами относительно корпуса ограничивается гайкой 5. Разъемная конструкция позволяет корпус, гайку, втулку и шайбы использовать многократно за счет замены упругих элементов и калибрующей втулки по мере износа.
 За счет наличия упругих элементов, данные калибраторы обладают по-вышенной износостойкостью и улучшенной проходимостью КНБК в стволах, имеющих участки с резкими перегибами.


2.4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОГО ДИАМЕТРА И ИЗНОСА ЦЕНТРИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КНБК.

Знание фактических диаметров центраторов (калибраторов), устанавливаемых в компоновках нижней части бурильной колонны при бурении глубоких скважин необходимо для решения многих вопросов. В частности, значения фактического диаметра центратора (калибратора) необходимы для разработки рекомендаций по предупреждению искривления стволов скважин, оптимизации параметров режима бурения, разработки методики рациональной отработки центрирующих элементов и установления причин аварий, обусловленных заклинкой КНБК при их спуске и подъеме.
На практике в качестве центрирующих элементов КНБК часто используют трехлопастные, трехгранные или трехшарошечные калибраторы, центраторы и расширители. Наружный диаметр нового или уже отработанного центратора (калибратора) заменяют с помощью кольца-шаблона и стальной линейки. Кольцо-шаблон одевается на центратор (калибратор) и плотно прижимается к двум лопастям (граням), а зазор между третьей лопастью (гранью) и внутренним диаметром шаблона измеряется стальной линейкой, рис. 18. Затем для нахождения фактического диаметра центратора (калибратора) в разных районах используют различные аналитические зависимости
         (42)
где — фактический диаметр центратора; — внутренний диаметр шаб-лона; Δ — зазор между третьей лопастью (гранью) центратора и внутренним диаметром шаблона.
Сравнивая формулы (42), видим, что получаемые по ним результаты существенно различаются.
С целью получения аналитического решения задачи, рассмотрим положение центратора и шаблона, когда кольцо-шаблон плотно прижато к двум граням (см. рис. 18) [5].

Рисунок 19 - Расчетная схема для определения диаметра центратора с помощью шаблона

Рисунок 18 - Положение центратора и шаблона при замере диаметра цен-трирующего элемента

4.3 СПОСОБЫ БУРЕНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ.

Когда бурение боковых стволом признано оптимальным техническим ре-шением, вста¬ет вопрос, какую бурильную колонну сле¬дует использовать — из обычных или из гибких труб. На платформах, где нет буро¬вых установок. за-буривание из НКТ или бу¬рение с депрессией на продуктивный пласт экономиче-ски эффективно проводить с по¬мощью гибких труб. Бурение с депрессией спо-собствует сохранению коллекторских свойств продуктивных пластов и увеличе-нию механической скорости бурения.
Большинство боковых стволов из старых скважин бурят с длинным (более 150 м) или средним (60—150 м) радиусами кри¬визны, используя обычные бу-рильные тру¬бы. Однако наметилась тенденция увеличе¬ния числа боковых ство-лов с малым радиусом кривизны (12 - 30 м). Для буре¬ния ответвлений с корот-ким радиусом кри¬визны необходимы КНБК с шарнирными элементами. Эти бо-ковые стволы особенно эффективны в устойчивых породах, где можно обойтись без спуска обсадных труб и дополнительного внутрискважинного оборудования для заканчивания. Техничес¬кие средства бурения по короткому радиу¬су требу-ют меньшей протяженности ис¬кривленной части ствола скважины, как при ра-боте с обычными, так и с гибкими трубами. Это позволяет забуриваться ниже внутрискважинного оборудования или раз¬мещать как криволинейный, так и го-ризон¬тальный участки ответвления в продуктив¬ном пласте, чтобы избежать проблем, связанных с вышележащими породами.
Растет популярность многоствольных новых скважин, когда из основного ствола скважины бурят несколько горизонталь¬ных боковых стволов. Эта техно-логия поз¬воляет уменьшить число скважин на мес¬торождении и сделать эконо-мически эффективной разработку мелких место¬рождений. Уменьшение числа скважин значительно снижает затраты на оборудо¬вание устьев и вывод стояков на поверх¬ность при подводном заканчивании мор¬ских скважин. С точки зрения геометрии, многоствольная скважина может просто иметь два противоположно направленных ответвления в одном продуктивном пласте для улучшения усло-вий вскрытия, или ответвления имеют форму кисти, что позволяет вскрыть не-сколько пластов, расположенных на разных уровнях мно¬гопластового место-рождения. Многост¬вольная конфигурация может приме¬няться в одном пласте, чтобы увеличить площадь дренажа несколькими парал¬лельными или расходя-щимися веерооб¬разно боковыми стволами [5].























4.4 ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ БОКОВЫХ СТВОЛОВ

Подготовка скважины к бурению боковых стволов может включать такие работы, как монтаж установки для капремонта, подъем НКТ с внутрискважин-ным обору¬дованием, задавка цемента в зону перфо¬рации, чтобы безопасно про-вести очистку скважины от посторонних предметов и ка¬ротаж для оценки состо-яния обсадной ко¬лонны и привязки к геологическому раз¬резу за колонной. В зависимости от условий и конструкции скважины, воз¬можны несколько вариан-тов проведения работ: от забуривания в открытом стволе до бурения из обсад-ной колонны через бо¬ковое окно, вырезанное фрезерами, опира¬ющимися на уи-псток, или из искусственного интервала открытого ствола, созданного фрезеро-ванием всего поперечного сечения обсадной колонны.
Чтобы обеспечить условия эффективного фрезерования окон или обсад-ных труб по всему поперечному сечению, корпорация Шлюмберже организова-ла альянс с компанией Смит Дриллинг энд Комплишнз.
Бурению боковых стволов обычно пред¬шествует спуск гироскопического инклино¬метра и каротажных приборов для уточнения пространственного по-ложения обсадной колонны и эксплуатационного объекта. На основе этой ин-формации выбирается глу¬бина фрезерования обсадной колонны и за¬буривания бокового ствола. В выбранном интервале проводится цементометрия, и ес¬ли цементное кольцо за колонной плохого качества, то после фрезерования старый це¬мент из открытого интервала удаляют раз¬движным расширителем, который заодно увеличивает диаметр скважины [5].
Если при забуривании из вертикального ствола ориентирование отклони-теля вы¬полняется с помощью магнетометра, то освобождают от обсадной ко-лонны интер¬вал порядка 18 м (см. плакат). Длина фрезеруе¬мого участка может быть уменьшена, если для ориентирования КНБК используется гироскопиче-ский компас. Участок откры¬того ствола скважины перекрывают проч¬ным це-ментным мостом. Чтобы избежать магнитных помех, мост разбуривают до глу-бины на 6 м выше подошвы открытого интервала. Недостатком метода фрезеро-вания обсадных труб по всему сечению яв¬ляются повышенные требования к прочно¬сти цементного моста для забуривания и трудности поиска головы ниж-ней секции обсадной колонны, если туда потребуется войти после бурения боко-вого ствола. Во многих случаях механическая скорость бурения ограничивается условиями выноса шлама из скважины, а для горизонтально¬го участка пробле-ма выноса шлама стано¬вится еще сложнее. Конструкция совре¬менных инстру-ментов для фрезерования предусматривает образование мелкой, не формирую-щей клубков стружки, легко удаляемой из скважины. При фрезерова¬нии пред-почтительней промывать скважину полимерными, а не глинистыми буровыми растворами. Растворы на углеводородной основе вообще не рекомендуется применять для фрезерования.
Альтернативой фрезерованию всего по¬перечного сечения труб является выреза¬ние окон в обсадной колонне. Это требует установки ориентированного уипстока и фрезерования окна в несколько этапов (см. плакат). После того, как уипсток установ¬лен в нужном направлении, срезается шпилька, соединяющая его с фрезером первого этапа. Начинают вращать буриль¬ную колонну, и твер-досплавные резцы на¬конечника фрезера врезаются в стенку об¬садной колонны. На следующем этапе окно в колонне прорезается специальным долотом, кото-рое отжимается наклонной плоскостью уипстока в сторону стенки об¬садной ко-лонны и породы за нею. Окно расширяют и выравнивают его края с по¬мощью конического фрезера, над которым прямо под УБТ устанавливают один или два фрезера эллипсоидной формы.
В сравнении с вырезанием окон фрезе¬рование обсадной колонны по всему попе¬речному сечению имеет ряд преимуществ: исключается необходимость ис-пользова¬ния гироскопического компаса, имеется возможность начинать набор кривизны ближе к объекту эксплуатации, фрезеро¬вание можно выполнить за одно долбле¬ние. С другой стороны, при вырезании окон используется уипсток, обеспечивающий принудительное отклонение, но требую¬щий нескольких спус-ков гироскопического компаса для ориентирования уипстока и КНБК. Кроме того, вырезание окон требу¬ет нескольких долблений различными фрезерами, а набор кривизны приходится начинать выше, чтобы разместить соот-ветствующие элементы КНБК.
Какой бы способ зарезки ни применял¬ся, после выхода в породу за ко-лонной по¬является возможность дополнительного выбора Кроме стандартного искривления по среднему радиусу, существует несколь¬ко новых методов, кото-рые могут повы¬сить эффективность бурения боковых стволов. Бурение с корот-ким радиусом кривизны, использование колонны гибких труб и многостволь-ные скважины — все эти варианты нуждаются в тщательном экономическом анализе [5].



















4.5 ЗАБУРИВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СТВОЛА.
Перед ответвлением скважины предварительно выбирают интервал для забуривания дополнительного ствола. Наиболее благоприятны для этой цели горизонты, сложенные монолитными устойчивыми породами большой мощности. В перемежающихся геологических разрезах для забуривания ствола выбирают интервалы устойчивых прослоев с таким расчетом, чтобы верхний и нижний края "окна" отстояли не менее чем на 1 — 2 м от кровли и подошвы пласта. При таком расположении устья ответвления оно сохраняется как в процессе бурения, так и при последующей эксплуатации скважины.
Частое чередование тонких (менее 0,5 м) устойчивых и неустойчивых пород также создает благоприятные условия для ответвления скважины, так как образовавшийся каркас способствует сохранению в целостности входному отверстию в ответвлении.
Для забуривания дополнительного ствола обычно применяют отклоняющие компоновки с максимально возможной интенсивностью искривления. При этом учитывается пропускная способность скважины и проходимость забойной компоновки. Для получения устья ответвления правильной формы и минимальной длины необходимо, чтобы длина нижних элементов отклоняющей компоновки была минимальной. Забойные двигатели должны обладать достаточной мощностью, так как в начальный период работы в условиях действия больших отклоняющих усилий они должны легко запускаться.
В процессе забуривания ответвлений после запуска турбобура бурильный инструмент подают вниз на 0,5 — 0,6 м с постоянной скоростью. Затем поднимают его на 0,5 м выше начального положения и операцию повторяют. После повторения такой процедуры 3 — 4 раза в этом интервале образуется уступ размером не менее половины диаметра скважины, и дальнейшее бурение ведут от этого уступа. После проходки 8-10 м от начала забуривания дополнительный ствол ориентируют в заданном направлении [9].
В ряде случаев дополнительный ствол забуривают с цементного моста. Особенность забуривания нового ответвления с цементного моста — то, что в начальный период возникают условия, предотвращающие искривление скважины, так как прочность цементного камня невысока, и он разбуривается значительно легче, чем горная порода. В начальный момент после запуска тур-бобура торец долота разрушает цементный камень, а боковые выступы долота фрезеруют горную породу.
Скорость фрезерования в начальный момент максимальна, а по мере внедрения долота в породу отклоняющее усилие, а следовательно, и скорость фрезерования уменьшаются. Так как искривление скважины зависит от соотношения скоростей фрезерования и разрушения цементного камня, процесс забуривания можно ускорить, снизив скорость разрушения цемента при бурении с ограниченной подачей бурильного инструмента. Скорость подачи колонны необходимо принимать равной 0,3-0,5 от механической скорости при проходке основного ствола.
Для уменьшения интервала забуривания необходимо один и тот же участок прорабатывать несколько раз. Для этого ведущую трубу размечают мелом на отрезки длиной 25 — 50 см. Ствол прорабатывают на интервале отрезка; колонну приподнимают до первой метки и ствол прорабатывают на интервале первого и второго отрезков; снова колонну приподнимают до первой отметки и прорабатывают ствол на интервале первого, второго, третьего отрезков и т.д. В результате в стенке скважины образуется уступ. По мере роста ширины уступа проработку ствола необходимо прекратить и дальнейшее бурение вести с ограниченной нагрузкой.
При наличии в шламе 30 — 50 % выбуренной породы по отношению к цементу нагрузка на долото увеличивается; при количестве породы в шламе до 80 — 90 % бурить можно без ограничения осевой нагрузки на долото. За первый рейс долота при забуривании с цементного моста так же, как и при за-буривании с твердого забоя, должен быть набран угол наклона в пределах 5-6° [9].