Похило-спрямоване буріння
Похило-спрямоване буріння нафтових і газових свердловин здійснюється за спеціальними профілями. Профілі свердловин можуть варіюватися, але при цьому верхній інтервал стовбура похилій свердловини повинен бути вертикальним, з подальшим відхиленням в запроектованому азимут.
При геологорозвідувальних роботах на тверді корисні копалини похило-спрямоване буріння здійснюється шпиндельними буровими верстатами з земної поверхні або з підземних гірничих виробок. Буріння таких свердловин відрізняється тим, що спочатку вони мають прямолінійний напрямок, заданий шпинделем бурового верстата, а потім в силу анізотропії разбуріваемих порід відхиляються від прямолінійного напряму.
Існують два способи похило-спрямованого буріння на нафту і газ. Перший (поширений в США) представляє собою переривчастий процес проводки свердловин з використанням роторного буріння (застосовується з початку 20 ст.). При цьому способі з вибою свердловини долотом меншого діаметру, ніж діаметр стовбура свердловин, забуривается поглиблення під кутом до осі свердловини на довжину бурильної труби (рис. 1) за допомогою знімного або незнімного клинового або шарнірного пристрою (рис. 2, рис. 3).
Отримане таким чином напрям поглиблюється і розширюється. Подальше буріння ведеться долотом нормального діаметра зі збереженням напрямку за допомогою компонування низу бурильної колони. оснащеної стабілізаторами.
Другий спосіб (застосовується в CCCP), запропонований Р. А. Іоаннесяном, П. П. Шуміловим, Е. І. Тагієвим і М. Т. Гусманом на початку 40-х рр. 20 століття, заснований на використанні турбобура або іншого забійного двигуна. Цей спосіб є безперервним процесом набору викривлення і поглиблення свердловини долотом нормального діаметра. При цьому способі для набору викривлення використовується така компоновка низу бурильної колони, при якій на долото в процесі буріння діє сила, перпендикулярна його осі (відхиляє сила). В цьому випадку весь процес похило-спрямованого буріння зводиться до управління відхиляє силою в потрібному азимут. Створення системи, що відхиляє сили може здійснюватися різними шляхами. Якщо турбобур односекційний, то для отримання необхідної відхиляє сили достатньо мати над турбобуром переводник з перекошеними різьбами, або викривлену бурильну трубу (рис. 4).
При пропуску турбобура в свердловину вигнута частина компонування над турбобуром за рахунок пружних деформацій прагне випрямитися, а в перетині вигину виникає момент сили. Отклоняющая сила в цьому випадку дорівнює моменту сили, розділеному на відстань від перетину вигину до долота. Інтенсивність набору кута викривлення при описаної вище компонуванні буде невисокою, а граничний кут викривлення - менше 30 °. Для більш інтенсивного набору викривлення перетин вигину, де виникає момент пружних сил, переносять ближче до долоту. Для цієї мети застосовуються спеціальні шпинделі і турбобури. Так як при таких шпинделях різко збільшується відхиляє сила, то інтенсивність набору кута викривлення і гранична величина викривлення істотно збільшуються.
На інтенсивність набору кута викривлення впливає також частота обертання долота і швидкість подачі бурильної колони в процесі буріння. Чим вище частота обертання долота і чим менше швидкість подачі бурильної колони, тим інтенсивніше, під дією відхиляючої сили, відбувається фрезерування стінки свердловини і тим інтенсивніше викривлення. Найбільша інтенсивність викривлення може бути отримана при застосуванні в нижній частині турбобура ексцентричного ніпеля, який дозволяє виводити стовбур свердловини в горизонтальне положення.
Прямолінійні похилі ділянки стовбура свердловини буряться з компонуваннями, оснащеними стабілізаторами. Орієнтування відхиляє сили в потрібному азимут може здійснюватися візирним спуском бурильної колони або за допомогою інклінометра при установці над турбобуром діамагнітної труби і магнітним пристроєм, розташованим в площині дії відхиляючої сили. Зазначені методи орієнтування відхиляє сили повинні враховувати кут закручування бурильної колони, що виникає через реактивного моменту турбобура, що в деякій мірі відбивається на точності орієнтування.
У 80-х рр. поширюються системи телеконтролю, що дозволяють в процесі буріння контролювати напрям дії відхиляючої сили.
У CCCP похило-спрямоване буріння ведеться забійними двигунами. За кордоном при похило-направленому бурінні інтервали набору викривлення і виправлення кривизни здійснюються в основному турбобурами або об'ємними двигунами, прямолінійні інтервали стовбура буряться роторним способом.