Большинство наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурят с применением винтовых забойных двигателей (ВЗД) комбинированным способом.Применяемой технологии сопутствуют ряд сложностей, которые могут привести к возникновению осложнения при бурении. Рассматриваются практические мероприятия по их предупреждению.
Ключевые слова : осложнение, направленное бурение, компоновка, забойный двигатель, прихват, шлам, нагрузка.
С точки зрения технологии бурения горизонтальных скважин, чем больше протяженность ствола, тем сложнее проведение работ по управлению его траекторией в пределах установленного коридора, больше вероятность возникновения аварий и осложнений и, следовательно, выше сроки и стоимость строительства скважины. Отмеченные сложности усугубляются по мере увеличения отклонения ствола от вертикали у кровли продуктивного пласта и глубины скважины по стволу [1].
Большинство наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурят с применением винтовых забойных двигателей (ВЗД) комбинированным способом. Для набора параметров кривизны осуществляют режим направленного бурения без вращения бурильной колонны, когда вращается только долото от вала забойного двигателя и роторное бурение за счет вращения всей бурильной колонны ротором буровой установки или верхним силовым приводом.
Применяемой технологии сопутствуют ряд сложностей, это такие как:
– риски возникновения прихвата в горизонтальном стволе, за счет дополнительного растягивающего усилия на бурильный инструмент. Для его освобождения возрастают силы трения на резко искривленном участке ствола, и передача натяжения на прихваченный участок колонны уменьшается;
– создания условий для очистки от выбуренной породы горизонтального и наклонного участков особенно если продуктивный горизонт представлен слабоустойчивыми, рыхлыми породами;
– доведение нагрузки на долото при направленном бурении;
– посадки, затяжки бурильного инструмента при проработках, которые косвенно свидетельствуют об осыпях и обвалах стенок скважины и скоплении шлама на нижней стенке ствола скважины;
– управление траекторией для выхода в заданную цель и прокладки ствола в границах продуктивной зоны [2, 3].
На эффективность очистки ствола влияют: скорость вращения, расход раствора, реология раствора, диаметр ствола, каверны, диаметр бурильной трубы, зенитный угол, турбулентное или ламинарное течение, размер частиц шлама, удельный вес раствора, расхаживание инструмента, скорость проходки, устойчивость ствола, твердая фаза раствора (коллоидные частицы), степень дисперсности частиц [4].
В контексте применения ориентируемой КНБК при бурении горизонтальной скважины, одним из эффективных способов очистки горизонтального участка от выбуренной породы является вращение бурильной колонны.
Бурильная колонна и скопления шлама лежат в нижней части ствола, а скорость течения жидкости максимальна только в верхнем участке. Необходимо обеспечить перемешивание для выноса шлама. Чем больше количество оборотов бурильной колонны, тем лучше перемешивание жидкости и шлама за счет вязкостного сцепления.
В то же время максимально допустимая частота вращения бурильной колонны с применением забойного двигателя зависит от установленного угла перекоса на регуляторе угла перекоса забойного двигателя . Чем больше угол перекоса на регуляторе угла ВЗД, тем меньше допустимая частота вращения для снижений разно-переменных циклических нагрузок на регулятор угла перекоса.
В процессе проводки скважины по продуктивному горизонту на основании полученных данных каротажа для уточнения геологических целей во время бурения может возникать необходимость корректировки профиля.
Избыточный угол перекоса, установленный на забойном двигателе хоть и сокращает количество метров и время необходимое для режима направленного бурения, но:
– накладывает ограничения на допустимое количество оборотов ротора;
– приводит к образованию резко искривленных участков;
– при углублении на длину нижнего плеча забойного двигателя может происходить зависание КНБК на нижней пятке регулятора угла перекоса за счет высокой интенсивности набора на 1 м проходки (i°/1м).
Направленное бурение (без вращения бурильной колонны) в таких случаях может сопровождаться, срывами долота на забой, скачками давления, остановками буровых насосов, затяжками при подъеме КНБК от забоя и ее многократными повторными ориентированиями. Все эти факторы повышают риски образования прихвата.
Недостаточный угол перекоса , наоборот, увеличивает время и количество метров необходимое для направленного бурения, а единственным качественным показателем что долото находится на забое, является дифференциальный перепад давления. Его отсутствие должно быть сигналом о необходимости сделать отрыв долота от забоя.
Таким образом рациональный выбор угла перекоса на забойном двигателе дает возможность увеличить количество оборотов ротора/ВСП для улучшения очистки забоя от выбуренной породы.
Контроль веса бурильной колоны на крюке при осевых перемещениях вверх /вниз при бурении является эффективным способом выявить на ранней стадии признаки осложненности.Для этого необходимо сравнивать фактические характеристики веса инструмента с расчетным весом (с различными коэффициентами сопротивления) для мониторинга изменения осевой нагрузки. Для этого необходимо использовать фактические значения технических характеристик используемого инструмента, элементов КНБК, верхнего силового привода и исключить расхождения в измерениях веса на крюке между буровой и станцией ГТИ.
При движении бурильной колонны (б.к) во время проработки необходимо фиксировать нормальный вес при движении б. к. вниз и вверх, фиксировать вес на страгивание при начале движения б. к. вниз и вверх, а также срывающиеся затяжки. Измерения веса на крюке и момента при вращении на проработке проводить в нижней точке пробуренного интервала.
Контроль подвижности бурильной колонны в свежевскрытом проницаемом пласте так же повышает риски образования прихвата, поэтому необходимо обеспечивать его подвижность выполняя профилактические отрывы от забоя для контроля подвижности бурильной колонны в режиме направленного бурения. При этом необходимо убедится, что при отрыве от забоя вес бурильной колонны выбран полностью и долото гарантировано поднялось над забоем.
При большой вытяжке бурильного инструмента, затяжках при отрыве от забоя необходимо проведение замера от забойной телеметрической системы выполнять до наращивания. После наращивания перед бурением в направленном режиме необходимо пробурить роторным способом 2–3 метра для возможности ориентировать КНБК и полностью выбрать вес б. к. при отрыве от забоя.
Проблемы с доведением нагрузки на долото при направленном бурении могут быть связаны с недостаточной промывкой ствола, скоплением бурового шлама, изменением геометрии ствола, изменениям буримости пород, сужение ствола из-за выпучивания глин, толстой фильтрационной корки.
Мероприятия по улучшению доведения нагрузки на долото при направленном бурении заключаются в:
– вводе дополнительных смазывающих пачек с таким расчетом, чтобы ее прохождение через призабойную зону совпадало по времени с началом режима направленного бурения;
– снижении коэффициента осевому перемещению бурильной колонны, за счет прокачки вязкоупругих составов ) с проведением равно периодического контроля за шламом на ситах, его формой и количеством в соответствии с механической скоростью бурения;
– увеличении времени на проработку и промывку после добуривания свечи, с активным расхаживанием и вращением бурильной колонны даже если нет проблем с хождением инструмента;
– дополнительной проработки призабойной зоны 25–50 м.
– —профилактических СПО до башмака обсадной колонны.
Таким образом, контроль технологического процесса и мониторинг признаков осложненности, определение степени их потенциальной опасности и принятие необходимых решений, позволяют снизить влияние вышеперечисленных сложностей и в целом повысить эффективность предупреждения возникновения осложнений.
Литература:
- Булатов А. И., Проселков Е. Ю., Проселков Ю. М. Бурение горизонтальных скважин: Справочное пособие. — Краснодар: Советская Кубань, 2008.
- Самигулин В. Х.. Автореферат диссертации по теме «Предупреждение и ликвидация осложнений при бурении горизонтальных скважин» Уфа, 1999. — 21с.
- Журнал «Бурение & Нефть», октябрь 2020. Экспресс-опрос. Статья «Состояние и перспективы горизонтального бурения в России».
- Райхерт Р. С., Цукренко М. С., Органов А. С. Технико-технологические решения по очистке наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама // Нефть. Газ. Новации. 2016. № 3. — 28–35 с.
