похиле буріння

directional drilling; н. geneigtes Richtbohren; ф. forage dirige; і. sondeo dirigido (inclinado)) - спосіб спорудження свердловин c відхиленням від вертикалі за заздалегідь заданномунаправленію. H.-н. б. застосовується як при бурінні свердловин на нафту і газ. так і при розвідці твердих п. і.Наіболее ефективна область використання H.-н. б. - при розробці м-ний в акваторіях, в болотістихілі сильно пересічених місцевостях і в випадках, коли буд-во бурових може порушити умови охраниокружающей середовища. H.-н. б. застосовують також при бурінні допоміжні. свердловин для глушіння откритихфонтанов, при багатостовбурний бурінні або відхилення ниж. частини стовбура уздовж продуктивного горизонту cцелью збільшення дренажу. H.-н. б. нафт. і газових свердловин здійснюється по спец. профілів. Профілі свердловин можуть варіюватися, але при цьому верхній інтервал стовбура похилій свердловини повинен бути вертикальним, c последующімотклоненіем в запроектованому азимут. При геол.-розвідувальних роботах на тверді корисні копалини H.-н. б. здійснюється шпіндельнимібуровимі верстатами c земної поверхні або з підземних горн. виробок. Буріння таких скважінотлічается тим, що спочатку вони мають прямолінійний напрямок, заданий шпинделем бурового верстата, a потім в силу анізотропії разбуріваемих порід відхиляються від прямолінійного напряму. Існують два способи H.-н. б. на нафту і газ. Перший (поширений в США) представляє собойпреривістий процес проводки свердловин c використанням роторного буріння (застосовується c нач. 20 в.). При цьому способі c вибою свердловини долотом меншого діаметру, ніж діаметр стовбура свердловин, забуривается поглиблення під кутом до осі свердловини на довжину бурильної труби (рис. 1) c допомогою с'ёмногоілі незнімного клинового або шарнірного пристрою (рис. 2, рис. 3).

Мал. 1. Схема буріння клиновим устройством.отклонітель "> Рис. 3. Шарнірний отклонітель.Ріс. 2. Клиновий отклонітеля. Отримане таким чином напрям поглиблюється і розширюється. Подальше буріння ведётсядолотом нормального діаметра c збереженням напрямку c допомогою компонування низу бурільнойколонни, оснащеної стабілізаторами. Другий спосіб (застосовується в CCCP), запропонований PA Іоаннесяном, П. П. Шуміловим, Е. І. Тагієва MT Гусманом на поч. 40-x рр. 20 ст. заснований на використанні турбобура або ін. забійного двігателя.Етот спосіб являє соб ой безперервний процес набору викривлення і поглиблення свердловини долотомнормального діаметра. При цьому способі для набору викривлення використовується така компоновка нізабурільной колони, при якій на долото в процесі буріння діє сила, перпендикулярна його осі (відхиляє сила). B цьому випадку весь процес H. -н. б. зводиться до управління відхиляє силою внужное азимут. Створення системи, що відхиляє сили може здійснюватися різними шляхами. Якщо турбобур односекційний, то для отримання необхідної відхиляє сили достатньо мати над турбобуромпереводнік c перекошеними різьбами, або викривлену бурильну трубу (рис. 4). Мал. 4. Турбінний отклонітеля c викривленої бурильної трубою. При пропуску турбобура в свердловину вигнута частина компонування над турбобуром за рахунок упругіхдеформацій прагне випрямитися, a в перерізі вигину виникає момент сили. Отклоняющая сила в етомслучае дорівнює моменту сили, розділеному на відстань від перетину вигину до долота. Інтенсівностьнабора кута викривлення при описаної вище компонуванні буде невисокою, a граничний кут іскрівленія- менше 30 °. Для більш інтенсивного набору викривлення перетин вигину, де виникає момент пружних сил, переносять ближче до долоту. Для цієї мети застосовуються спец. шпинделі і турбобури. Так як при такіхшпінделях різко збільшується відхиляє сила, то інтенсивність набору кута викривлення іпредельная величина викривлення істотно збільшуються. Ha інтенсивність набору кута викривлення впливає також частота обертання долота і швидкість подачібурільной колони в процесі буріння. Чим вище частота обертання долота і чим менше швидкість подачібурільной колони, тим інтенсивніше, під дією відхиляючої сили, відбувається фрезерування стенкіскважіни і тим інтенсивніше викривлення. Найбільша інтенсивність викривлення може бути полученапрі застосуванні в ниж. частини турбобура ексцентричного ніпеля, к-рий дозволяє виводити стовбура свердловини горизонтальне положення. Прямолінійні похилі ділянки стовбура свердловини буряться c компонуваннями, оснащённимістабілізаторамі. Орієнтування відхиляє сили в потрібному азимут може здійснюватися візірнимспуском бурильної колони або c допомогою інклінометра при установці над турбобуром діамагнітнойтруби і магнітним пристроєм, розташованим в площині дії відхиляючої сили. Указанниеметоди орієнтування відхиляє сили повинні враховувати кут закручування бурильної колони, що виникає через реактивного моменту турбобура, що в деякої мірі відбивається на точностіоріентірованія. B 80-x рр. поширюються системи телеконтролю, що дозволяють в процесі буріння контроліроватьнаправленіе дії відхиляючої сили. B CCCP H.-н. б. ведеться забійними двигунами. Зa рубежем при H.-н. б. інтервали набору викривлення івиправленія кривизни здійснюються в осн. турбобурами або об'ємними двигунами, прямолінейниеінтервали стовбура буряться роторним способом.

Література. Иоаннесян P. A. Основи теорії і техніка турбінного буріння, M. 1953; Григорян H. A., Буріння похилих свердловин зменшених і малих діаметрів, M. 1974.

При кущовий бурінні одна бурова установка (наприклад, морська платформа) використовується для створення групи свердловин. За допомогою похило-спрямованого буріння ці свердловини можуть розкривати продуктові пласти знаходяться на значній горизонтальному видаленні від бурової.

Історія [ред | правити вікі-текст]

Вперше початок застосовуватися в середині XX століття. Засновниками даного методу є американські нафтовики Джон Істман, Роман Хайнс і Джордж Фейлінг, вперше застосували його в 1934 році для видобутку нафти з родовища Конро, Техас [2]. В СРСР подібний метод при підтримці бакинських інженерів вперше застосував азербайджанський нафтовик Ага Нейматулла - для видобутку нафти з важкодоступного родовищ: на суші - в 1941 році (район Баку Бібіейбат), і в Каспійському морі - в 1946-47 роках [3].

Технологія контрольованого похилого буріння розвивалася поступово. Для відхилення компоновки низу бурильної колони (КНБК, англ.BHA) від вертикалі в свердловину встановлювалися клинові отклонітеля (уіпстокі, whipstock); буріння проводилося традиційними роторними компонуваннями. Однак спрямовані свердловини, створені за такою технологією, часто не досягали цільових пластів, маючи значні відхилення від цільових азимутів [4].

У невертикальною ділянках свердловин з нахилом більше 12 градусів при необхідності подальшої зміни зенітного кута може застосовуватися забойная роторна компоновка із стабілізаторами та обтяжені бурильними трубами, яка створює на долоті відхиляє навантаження. Опорна компоновка (build assembly) застосовується для набору кута, маятникова (pendulum assembly) для зменшення. Для збереження набраного кута використовується стабілізована компоновка (tangent, packed assembly) [5] [4].

З 1960-х років для направленого буріння стали застосовуватися компонування з кривим переходником і забійними двигуном (наприклад, використовують гідравлічний привід гвинтовим забійними двигуном (англ.) Рос. Або турбобуром). Спочатку криві перехідники мали фіксований кут нахилу від 0,5 до 1 градуса [4]. Напрямок в таких компоновках задавалося поворотом бурильної колони, проте для зміни кута нахилу потрібно підняття на поверхню і заміна перехідника.

Пізніше були винайдені та впроваджені перехідники з керованим вигином (від 0 до 4 градусів), що задається з поверхні без підняття компонування зі свердловини. Вони також використовувалися спільно з забійними двигунами, утворюючи керований двигун (steerable motor) [4]. Такий двигун може використовуватися в двох режимах: роторного (обертального) буріння, при якому зусилля створюється роторним столом або верхнім приводом, і ковзному режимі, в якому бурильна колона не обертається, а долото приводиться в дію забійними двигуном. У змінному режимі поворотом колони задається азимутальний кут відхилення, а зенітний кут задається вигином керованого перехідника [4].

Переваги [ред | правити вікі-текст]

При нахилі кінцевої ділянки, що збігається з нахилом пласта, велика частина свердловини проходить по продуктовому пласту

Можливо буріння в поклади, вертикальний доступ до яких важко або взагалі неможливо (поклади під містами, озерами, буріння офшорних покладів з берега)

Можливість кущового буріння, коли гирла свердловин групуються на невеликому майданчику і вони можуть буритися однієї бурової при незначному її пересуванні. Наприклад, морська бурова платформа може підготувати близько 40 свердловин з однієї площадки.

Похиле буріння дозволяє створювати глушить свердловини (relief well) при запобіганні аварій, наприклад, для зупинки фонтанує свердловини. Глушить свердловину починають бурити з безпечної відстані, потім направляючи її точно в аварійну для закачування глушільного розчину.

Недоліки [ред | правити вікі-текст]

Ранні спроби похило-спрямованого і горизонтального буріння були значно повільнішими, ніж вертикальні проекти через необхідність частих зупинок і досліджень профілю свердловини, а також з-за більш повільного буріння породи. Потім, з розвитком забійних двигунів і вимірювальних засобів зросла швидкість буріння і спростилося вимір.

Для похилих свердловин, зенітний кут в яких не перевищує 40 градусів можливе застосування традиційних вимірювальних засобів. опускаються в свердловину на кабелі. При великих кутах і наявності горизонтальних ділянок, потрібно застосовувати більш складні засоби.

Для свердловин з великими кутами також ускладнюється профілактика надходження піску в свердловину.