Зависимость вида трасс скважин от геолого-структурных

Условий бурения

 

Бурение колонковых скважин осуществляется в разнообразных геолого-технических условиях (однородные и перемежающиеся породы разных категорий по буримости и твердости, от пологого до крутого залегания, массивные или сильнотрещиноватые и др.). В этих условиях проектирование трасс скважин не может быть единообразным и должно отвечать конкретным условиям данного месторождения.

Известно, что при пологом залегании пород более рационально выполнять вертикальное заложение скважин на дневной поверхности, а при крутом – наклонное. Это требование определяется необходимостью снизить общее искривление скважин и обеспечить пересечение зоны полезного ископаемого под углами, приближающимися к прямому (но не менее 35-40⁰).

При этом скважины могут иметь плоскостное или пространственное естественное искривление, характер которого определяется их закономерностями
[ ]; расчет рациональной трассы (траектории) любой скважины должен выполняться при обязательном изучении и использовании последних.

Следует также иметь ввиду, что плоскостной или пространственный характер искривления скважин определяется главным образом геолого-структурными условиями конкретных месторождений и направлениями заложения скважин по отношению к простиранию пород на участке.

 

Плоскостное естественное искривление одноствольных
и многоствольных скважин

 

В наиболее общем виде при вертикальном заложении скважин плоскостное естественное искривление одноствольных и многоствольных скважин возможно, когда геологический разрез представлен:

- сравнительно однородными породами, близкими по твердости и буримости;

- небольшой перемежаемостью пластов и толщ разных пород;

- пологим залеганием (до 25-35⁰) пород на значительных площадях (моноклиналь, пологие складки и т.п.);

- сравнительно постоянным, выдержанным простиранием пород;

- пологим (в т.ч. согласным) залеганием зоны полезного ископаемого;

При этом заложении разведочных линий – вкрест простирания пород, интенсивность искривления небольшая (в основном до 1-3⁰ на 100 м).

При наклонном заложении скважин плоскостное естественное искривление одноствольных и многоствольных скважин возможно, когда:

- породы от однородных изотропных и анизотропных до перемежающихся по составу и твердости;

- сравнительно постоянное, выдержанное простирание и падение пород;

- углы падения пород главным образом 30-35⁰ или более;

- сравнительно крутое залегание зоны полезного ископаемого (главным образом более 50⁰);

- заложение разведочных линий совпадает с направлением вкрест простирания пород (азимутальное искривление скважин в пределах до ±10-15⁰ относительно направления вкрест простирания пород);

- интенсивность зенитного искривления сравнительно небольшая (не более 3-4⁰ на 100 м).

 

Пространственное естественное искривление одноствольных

и многоствольных скважин

 

При вертикальном заложении скважин пространственное естественное искривление одноствольных и многоствольных скважин наиболее возможно, когда геологический разрез представлен:

- пологозалегающими перемежающимися породами с изменяющимися углами падения и простирания;

- породами любого состава, разбитыми значительными системами трещин, выдержанными на больших площадях и с несовпадающими элементами залегания в сравнении с напластованиями;

- интрузивными столбообразными и другими телами большой мощности (азимутальное искривление в направлении вращения бурового снаряда);

- несовпадающими элементами залегания зоны полезного ископаемого с напластованиями пород, что вызывает заложение скважин часто не вкрест простирания пород;

- частыми несовпадениями направлений разведочных линий с направлением вкрест простирания вмещающих пород или основных систем трещин и т.п., заложение скважин по азимуту с опережением и др.;

- интенсивность зенитного и азимутального искривлений от небольшой до значительной (3-5 и более градусов на 100 м).

При наклонном заложении скважин пространственное естественное искривление одноствольных и многоствольных скважин возможно, когда в геологическом разрезе представлены:

- различные породы от сравнительно однородных анизотропных до сильно перемежающихся по составу и твердости слоев, пластов, толщ;

- углы падения пород от средних до крутых с непостоянным изменяющимся простиранием напластований и контактов по равным толщам, горизонтам, на разных глубинах, наличие стратиграфических несогласий и др.;

- в основном крутое (согласное или несогласное) залегание зоны полезного ископаемого (более 45-50⁰);

- несовпадение, как правило, направлений разведочных линий с направлением вкрест простираний разных толщ и горизонтов вмещающих пород и их основных плоскостей трещиноватости; заложение скважин по азимуту с опережением и др.;

- интенсивность зенитного и азимутального искривлений чаще значительная (5-7 и более градусов на 100 м).

При проектировании трасс (траекторий) направленных, в т.ч. многоствольных скважин необходимо, после изучения механизма и закономерностей их естественного искривления на каждом конкретном месторождении, осуществлять заложение скважин с таким расчетом, чтобы в максимальной степени снизить азимутальное искривление, а пространственное искривление скважин приблизить к плоскостному, особенно при бурении многоствольных скважин. Это значительно упростит не только проектирование, но и практическое проведение скважин в заданные пункты разведочной сети.

Методика проектирования трасс направленных и основных стволов многоствольных скважин практически одинаковы, в то время как проектирование дополнительных стволов – задача более сложная и должна решаться только применительно к конкретным геологическим условиям. В общем виде подход к проектированию трасс можно видеть из классификации способов направленного бурения, предложенной С.С.Сулакшиным (табл.).

Проектирование трасс следует осуществлять с применением вычислительной техники типа ПЭВМ. Существует несколько методов проектирования трасс скважин, предложенных С.С.Сулакшиным, И.Н.Страбыкиным, И.М.Мельничуком, Ю.Т.Морозовым, Ю.Л.Михалкевичем, В.П.Зиненко и др. [ ]. Эти методы, как правило, не учитывают закономерности искривления скважин. Решение геолого-технических задач по проектированию траектории направленных скважин изложено в справочных пособиях некоторых ВУЗов [ ], которые могут с успехом применяться на практике.

Общее решение задачи проектирования скважин рекомендуется осуществлять на основе разных методов их построения в зависимости от геологических условий конкретного месторождения и закономерностей искривления скважин, изложенных в классификации Ю.Т.Морозова [ ] и включающих в себя метод вертикальных, типовых, комбинированных типовых, комбинированных и индивидуальных трасс (табл.).

Такая методика проектирования трасс скважин с применением ПЭВМ и использованием их закономерностей естественного искривления и расчетом необходимого количества постановок отклоняющихся средств учитывает весь круг последовательных операций, необходимых для построения любых, в том числе наиболее сложных комбинированных и индивидуальных трасс. Под проектирование трассы направленной скважины следует понимать определение места ее заложения, зенитного угла и азимута начального направления в точке заложения, а также координат (углов) точек оси проектной трассы, которые обеспечат в конкретных геолого-технических условиях пересечение полезного ископаемого в строго заданной точке рудного тела и наилучшие технико-экономические показатели бурения. Заданные условия предопределяют необходимость использования при проектировании трасс закономерностей естественного искривления скважин, выявленных в результате вероятностно-статистического анализа их зависимости от геолого-технических условий бурения конкретного месторождения, например, по схеме рис.. Для выявления наиболее объективного виды и формы проектной трассы целесообразна следующая последовательность операций при изучении закономерностей естественного искривления скважин на изучаемом объекте:

- установление статистических связей между величинами их искривления и основными технико-технологическими параметрами и геолого-структурными условиями бурения (корреляционный анализ);

- нахождение формы выявленных связей и вычисление уравнений регрессии (регрессионный анализ);

- определение надежности выявленных связей, вероятности проведения скважин по установленной трассе и установление границ возможного разброса математического ожидания исследуемой корреляционной функции при заданной величине доверительной вероятности (расчет доверительного интервала);

- анализ выявленных закономерностей и выделение тех из них, которые наиболее целесообразно использовать при проектировании трасс скважин;

- определение оптимального варианта начальных параметров скважин: координат точки заложения, зенитного угла и азимута заложения;

- вычисление значений координат, зенитных углов и азимутов как функции ее глубины вида:

X = F(L); Y = F(L); Z = f(L); q = F(L); a = F(L) ()

Представление проектной трассы в виде системы уравнений координат и угловых параметров точек ее оси или в табличной форме дает возможность производить количественное сравнение проектной и фактической трасс скважин, используя полученные аналитические выражения. Это исключает субъективную оценку пространственного положения бурящейся скважины и, кроме того, позволяет автоматизировать процесс проектирования и управления направленным бурением скважины. Вид и составляющие корреляционного и регрессивного анализов зависят от геолого-технических условий бурения на каждом конкретном месторождении. По геолого-техническим условиям бурения следует группировать месторождения (или их участки) по степени однородности состава слагающих их пород, анизотропии и перемежаемости отдельных горизонтов, толщ, слоев по углам и форме залегания вмещающих пород и другим признакам, что позволяет на основании этого с определенным приближением типизировать или классифицировать их на сравнительно однородные группы (табл.). Основной целью такого обобщения и классификации является создание основы для их идентификации и обобщения закономерностей искривления скважин по геологическому разрезу в целом или по отдельным его толщам (слоям) на основании взаимодействия породоразрушающего инструмента с забоем скважины и формирования вида движения бурильной колонны и ее призабойного участка, а также общей динамики разрушения поверхности забоя и процесса искривления скважины, что определяет ее траекторию в пространстве. Именно на этом основании выявляется вид и форма фактических трасс скважин для последующего проектирования на их основе проектных трасс, обладающих близкой общностью или подобием [ ]. Все выделяемые информационные признаки разделяются на группы, обладающие общими: а) качественными, б) качественно-количественными и в) функциональными связями. В таблице на основании подобного анализа показан ряд геологических разрезов месторождений, в пределах которых с определенной степенью вероятности можно предполагать образование естественно-искривленных трасс скважин определенного вида и формы, что позволяет выполнять:

- прогнозирование и создание математической модели пространственной трассы скважины как эталона для отдельных месторождений или толщ большой мощности, совпадающих по геолого-техническим условиям бурения;

- минимизацию материальных и трудовых затрат на искусственное искривление скважин, необходимых для качественного выполнения геологического задания;

- прогнозирование направления заложения и искривления скважины в процессе бурения;

- регулирование пространственного положения скважин на основании выявленных функциональных связей величины и направления их естественного искривления с основными геолого-техническими условиями бурения путем использования специальных технологических приемов без применения искусственных отклонителей;

- выбор наиболее рационального отклонителя и его эффективное использование.

При проектировании трасс направленных и многоствольных скважин на месторождениях с большим массивом первичной информации и последующими значительными объемами бурения расчеты следует производить с использованием ПЭВМ на основе документоносителей, методов информационного обеспечения программ и банка данных. Возможны два варианта проектирования трасс: при произвольной и фиксированной точке заложения скважины.

Первый вариант проектирования является наиболее простым, так как такая трасса в наибольшей степени соответствует естественному искривлению скважин в конкретных геолого-технических условиях, а строго установленной является только точка пересечения рудной зоны или иная заданная точка. Поэтому ограничения на параметры забуривания (координаты точки заложения, зенитный угол и азимут), как это требуется по второму варианту, рекомендуется накладывать только в необходимых случаях планового положения скважины на дневной поверхности и в рудной зоне, так как это увеличивает затраты времени и средств на искусственное искривление скважин, без применения которых снижается точность или становится невозможным подсечение рудного тела в заданный точке разведочной сети.

Методика проектирования трасс и проведения скважин по ним для обоих вариантов приведена в работах Ю.Т.Морозова и др., указанных в списке литературы
[ ].

Наряду с изложенной методикой существуют другие варианты проектирования трасс (траекторий) направленных скважин, наиболее подробное изложение которых дано в учебных и справочных пособиях для студентов ВУЗов В.П.Зиненко, В.В.Кривошеева и С.С.Сулакшина [ ].

 

9.3. Методика и технология бурения направленных и многоствольных скважин

 

Рациональная организация направленного бурения для выполнения проектного геологического задания каждой скважиной предусматривает разработку и внедрение на конкретных геологических объектах целого комплекса технологических работ по контролю и регулированию пространственного положения скважин при их проведении по проектным трассам от точки забуривания до конечной глубины.

Основные работы по направленному бурению и регулированию кривизны скважин разделяют на два вида:

- искусственное искривление специальными отклонителями;

- регулирование искривления ствола скважины различными технологическими приемами и компоновками.

 

Методика и технология искусственного искривления скважин отклонителями непрерывного действия

 

Интенсивность искусственного искривления. При разработке методики выполнения цикла искусственного искривления необходимо, прежде всего, оценить и рассчитать длину и необходимый набор кривизны за цикл, и особенно удельную интенсивность в градусах на один метр бурения. Известно, что значительные интенсивности искривления скважин нежелательны по ряду причин, из которых основными являются следующие:

- увеличивается износ и обрывы бурильных и колонковых труб в условиях значительных знакопеременных нагрузок;

- увеличивается длина скважин а, следовательно, стоимость и время бурения при той же глубине;

- снижает вероятность сохранения проектной плотности разведочной сети.

Следует помнить, что при значительных интенсивностях искривления, те есть при значениях более 1 градуса на 1 м, любой отклонитель не вписывается в ствол скважины такого радиуса кривизны, работа отклонителя происходит при его значительном изгибе, а вращающего вала – в условиях знакопеременных нагрузок;
все это может привести к обрывам валов и корпуса в наиболее ослабленных сечениях.

Степень износа и обрывы бурильных колонн в искривленных скважинах различны, что зависит от компоновки колонны, материала и геометрических размеров труб и их соединений; кроме того, в существенной мере износ и обрывы труб зависят от формы и степени перегиба ствола искривленной скважины, изменяющихся в зависимости от твердости, перемежаемости, трещиноватости пород.

В условиях высокооборотного скоростного бурения при интенсивном естественном и особенно искусственном искривлении скважин с резким перегибами стволов часты обрывы бурильных колонн в соединениях. В связи с этим допустимые нормы изгиба для бурильных труб различной конструкции должны различаться. Это определяет различие областей применения бурильных труб в зависимости от интенсивности естественного или искусственного искривления скважин на конкретном месторождении. Для обеспечения нормальной работы и выполнения конкретных задач с использованием труб различных конструкций необходимо, чтобы отклонители были снабжены системой регулирования набора кривизны на 1 м бурения.

Практика бурения показывает, что не каждое искривление скважины, превышающее предельную величину резкого перегиба ствола, приводит к обрыву труб и аварии. Так, при бурении скважин в мягких породах, благодаря интенсивности разработке их стволов, такой перегиб сглаживается за небольшой промежуток времени, не вызывая усталостного износа и обрыва труб. Резкий перегиб ствола при бурении в твердых породах, особенно высоких категорий по буримости (Х-ХII), может вызвать усталостный износ и обрыв труб при значительно меньшем числе циклов изгиба. Если обрыв не произошел непосредственно в интервале перегиба, то он может произойти позднее, ниже этого интервала.

При искусственном искривлении скважин (особенно буримых ССК и ЛТБ) отклоняющими снарядами клинового типа набор кривизны должен составлять не более 1,5-2,0 град., а интенсивность искривления не более 0,5 град/м. После расширения пилот-скважины (ее длина не 1,2-1,5) и бурения шарнирными компоновками типа СПИ, КФШ интервал должен быть тщательно проработан жесткой компоновкой до полной ликвидации перегиба. При использовании компоновок типа КПИИ с алмазными калибраторами КАНБ интенсивность искривления может быть увеличена до 0,8-1,0 град/м.

При искусственном искривлении скважин отклонителями непрерывного действия типа ТЗ, ОБС ОКГ, Кедр и др. набор кривизны также должен ограничиваться пределами 0,5-1,0 град/м с обязательной проработкой компоновками типа КПИИ, СПИ и другими до необходимого сглаживания перегиба ствола.

При применении бесклиновых снарядов ОБС, Кедр, у которых имеется специальный регулируемый узел, может устанавливаться более оптимальный набор кривизны (в пределах 0,7-1,2 град/м) так же с последующей проработкой ствола указанными компоновками.

Для обеспечения нормальной безаварийной работы длина отклонителя непрерывного действия l_о, и длина жесткого узла компоновки l_к для проработки интервала искусственного искривления могут устанавливаться на основе проверочных расчетов по формулам:

 

l_o = 2,83

 

 

l_o = 2,83

 

l_o =

 

s_max £ 8 (D_c-d_o)/ l

 

R_min ³ l /[8(D_c – d_o)]

 

Где D_c, d_o – диаметры скважины и отклонителя, м

d_h, d_b – наружный и внутренний диаметр труб, м

s_n – полное искривление, град

R – радиус кривизны, м

l_o – длина отклонителя, м.

 

Более детальные исследования и расчеты даны в справочных пособиях
[ ].

Методика работ по искусственному искривлению скважин отклонителями непрерывного действия состоит в последовательном выполнении ряда операций:

- подготовительные работы;

- ориентация отклонителя на поверхности;

- спуск в скважину;

- ориентация в скважине, постановка и раскрепление на забое (для самоориентирующихся отклонителей типа Кедр, БНК, ОГМ, ОКГ операция исключается);

- бурение интервала искусственного искривления;

- подъем отклонителя из скважины;

- проработка интервала искусственного искривления компоновками.

Подготовительные работы включают подготовку скважины, бурильной колонны и отклонителя к выполнению цикла искусственного искривления, а также расчеты параметров искривления скважины. Подготовка скважины должна обеспечивать:

- калибровку ствола скважины до диаметра не менее номинала породоразрушающего инструмента с целью ликвидации возможных остановок отклонителя при спуске, ведущих к преждевременному раскреплению отклонителя и износу раскрепляющих роликов или других аналогичных узлов;

- уничтожение керна, оставшегося на забое, так как установка отклонителя на его поверхность может вызвать нарушение ориентации; калибровку ствола и уничтожение керна осуществляют полноразмерным долотом (с расширителем) сплошного забоя, которое используется с отклонителем; после проработки скважину промывают до полного удаления шлама с забоя.

Подготовка бурильной колонны заключается в проверке износа труб, герметичности соединений и соответствия внутреннего диаметра и соединений для свободного спуска ориентатора при необходимости (в колонну труб при подъеме колонны бросают металлический стержень длиной 1 м и диаметром, не менее диаметра применяемого ориентатора, соединенный с проводом длиной 15-20 м; его спуск до долота свидетельствует о возможности проведения работ по искусственному искривлению).

Подготовка отклонителей непрерывного действия – ОНД (например, ОБС, ТЗ, ОКГ и др.) состоит в обязательной проверке:

- блокировки вала относительно корпуса;

- затяжки резьбовых соединений корпуса до упора (если резьбовые соединения навинчиваются до упора от руки, то такие детали подлежат замене);

- взаимного расположения роликов раскрепляющего и отклоняющего узлов отклонителей типа ОБС, которые должны быть развернуты относительно друг друга на 180⁰ (для регулировки применяются кольца, которые устанавливают выше отклоняющего узла);

- соответствия установленных ограничителей проектной интенсивности искривления на 1 м бурения;

- проходного отверстия вала ОНД и затяжки его резьбовых соединений и возможности свободного вращения вала в корпусе;

- соответствия наружного диаметра снаряда по всей его длине номинальному размеру.

После ориентации ОНД (см. главу 4) перед его спуском в скважину для обеспечения вписываемости низа бурильной колонны в интервал искусственного искривления непосредственно над отклонителем рекомендуется навинчивать бурильную трубу диаметром 42 мм длиной 3-4 м, затем подсчитывается общая длина колонны. Необходимо подобрать ее таким образом, чтобы при постановке последней бурильной трубы на подкладную вилку долото находилось от забоя не более чем в 0,5 м.

Спуск отклонителя в скважину во избежание преждевременного его раскрепления, износа или поломки роликов раскрепляющего устройства и других узлов следует производить плавно, без резких ударов; особо нужно обращать внимание на места изменения диаметров ствола скважины, на каверны, желоба и места установки стационарных клиньев.

Ориентирование отклонителя в скважине производится приборами КУРС, ОБ-13, УШО-15 и др., по методике, изложенной ранее, или самоориентирующимися устройствами, входящими в состав отклонителей типа Кедр, БНК и др.

Постановку ОНД на забой следует производить осторожно, с небольшой подачей и без вращения в соответствии с отметками ориентации и контролем, например, по специальной стрелке-указателю. При достижении забоя рекомендуется проверит замер, который должен совпадать с ранее вычисленным.

Технология искусственного искривления скважин показана ниже на примере ОБС.

Бурение интервала искусственного искривления – основная операция цикла; ее успех определяется квалифицированным проведением предшествующих операций и точным соблюдением требований и приемов технологии бурения отклонителями ОБС, ТЗ и др. с системой механического раскрепления. После постановки на забой ОНД создают осевую нагрузку на 2000-3000 даН для ОБС-76, до 2000 даН для ОБС-59 и 1500 даН для ОБС-46, что необходимо для врезания роликов раскрепляющего и отклоняющего узлов в стенки скважины. Через 1-3 мин осевую нагрузку необходимо снизить до 1500-1300 даН для ОБС-76, 1300-1100 даН для ОБС-59, а для ОБС-46 до 800-1000 даН и только после этого включать 1 скорость вращения бурового станка. Расход промывочной жидкости должен обеспечивать полную очистку забоя от шлама (25-40 л/мин), после бурения 10-15 см при отсутствии каких-либо нарушений процесса углубки осевая нагрузка увеличивается до оптимального значения, а частота вращения снаряда до максимально возможной в данных условиях. Выбирая режим бурения снарядами типа ОБС и др. конструкций, следует руководствоваться обеспечением оптимальной механической скорости в разбуриваемых горных породах, не превышать при этом рекомендуемых освевых нагрузок и частот вращения, чтобы предупредить преждевременный выход из строя вала отклонителя и упорных подшипников или проворот отклонителя. Так, рекомендуется поддерживать механическую скорость бурения в пределах 0,8-1,0 м/ч. При меньшей скорости интенсивность искривления может заметно увеличиться по сравнению с проектной и, наоборот, при скорости, большей 1,0 м/ч, возможно уменьшение проектной интенсивности.

Если в данных горных породах при допустимых режимных параметрах невозможно достичь оптимальной скорости бурения, необходимой для получения проектной интенсивности искривления, следует изменить зазор в отклоняющем узле для сохранения проектной интенсивности.

Для отклонителей с гидравлической системой раскрепления ОКГ, ОГМ процесс искусственного искривления значительно упрощен, обеспечивается большая его надежность, т.к. включение вращения вала отклонителя происходит над забоем и долото медленно опускается и устанавливается на забой при минимальной подаче и нагрузке. Этим обеспечивается снижение нагрузки на вал и увеличивается работоспособность отклонителей в целом. Далее режим бурения устанавливается для отклонителя типа ОКГ-76 таким же, как и для ОБС-76. Однако нужно иметь в ввиду, что насос должен быть включен постоянно, подача промывочной жидкости должна быть не менее 40 л/мин, а перепад давления внутри вала – не менее 8-10 даН.

Выбор породоразрушающего инструмента при бурении бесклиновым отклонителем имеет большое значение. Обычно бурение интервала искусственного искривления производится бескерновыми долотами: в породах IX-XI категорий по буримости – алмазными долотами типа АНД и ИДН (конструкции ЦНИГРИ); в породах V I-VIII – шарошечными долотами (конструкции СКБ, б. «Кировгеология», САИГИМС и т.п.). Для повышения фрезерующей способности шарошечных долот (которая вдвое ниже алмазных) и надежного сохранения диаметра ствола скважины в породах VIII – Х категории по буримости рекомендуется применять шарошечные долота в комбинации с алмазными коронками, расширителем или калибраторами иных конструкций, что обеспечивает калибровку ствола скважины и тем самым предохранит отклонитель от зависанием в зауженных интервалах. Для расширения и калибровки стволов рекомендуется применять совместно с долотами калибровочные алмазные расширители типа РСА или шарошечные расширители типа РША.

При использовании отклонителей ОКГ-76 применяются специальные утолщенные алмазные коронки КОКГ-76/31 с внутренним диаметром, равным 31 мм, что обеспечивает постоянный отбор керна на всем интервале искривления. На корпусе этих коронок на винтовом соединении крепится специальный алмазный расширитель РОКГ-76, который обеспечивает калибровку ствола скважины, а также увеличивает фрезерующую отклоняющую способность коронки при искусственном искривлении ствола. Конусный отклоняющий узел ОКГ обеспечивает его стабильный перекос с коронкой, что создает систему с опорой на три точки («коронка-отклоняющий узел (низ корпуса) – верхняя часть корпуса») и плавный набор кривизны по дуге окружности постоянного радиуса (аналогично конструкциям отклонителей типа ОБС и Кедр).

Технология проработки интервала искусственного искривления. Применение для проработки укороченных колонковых наборов нередко приводит к значительным вспомогательным затратам времени, большому расходу алмазов, может снизить скорость бурения, особенно при искривлении скважин, буримых ССК. В подобных условиях целесообразно применять калибрующие компоновки для проработки интервалов искривления КПИИ, основным рабочим органом которых являются алмазные калибраторы направленного бурения КАНБ (см. глава 4). КПИИ обеспечивает качественную проработку интервала искривления одновременно с углубкой скважины с минимальными дополнительными затратами времени и средств и позволяет расширить область применения снарядов ССК. Эффективность применения определяется их универсальностью, т.е. возможностью успешного использования с отклонителями различных конструкций: стационарными и съемными клиньями, отклонителями непрерывного действия. Особенно эффективно использование КПИИ с конусным узлом в нижней части
(рис.), что обеспечивает дополнительный равномерный набор кривизны в процессе проработки и углубки скважины.

Компоновка КПИИ состоит из отбурочного и калибрующего узлов. Отбурочный узел состоит из колонкового набора (породоразрушающий инструмент, колонковая труба и переходник) или конусного узла с бескерновым долотом с калибрующей алмазной коронкой и бурильной трубы диаметром 42 мм.

Большой опыт применения КПИИ и КЖК показали их высокую эффективность и стабильность набора кривизны. Размеры составных частей КПИИ зависят от типа применяемого отклонителя, проектной интенсивности, длины искусственного искривления и вида применяемой бурильной колонны. Для обеспечения эффективной и безаварийной работы КПИИ при проработке интервалов искусственного искривления необходимо соблюдать следующие условия:

- длина колонкового набора должна гарантировать его беспрепятственный спуск до забоя скважины;

- калибрующий узел компоновки в момент постановки набора на забой должен находится выше (или в начале) интервала работы отклонителя.

Длина колонкового набора зависит от фактической интенсивности искусственного искривления и составляет:

- для отклонителей непрерывного действия (ОБС, ТЗ, Кедр) при интенсивности искривления до 1,0; 1,0-2,0 и 2,0 град/м соответственно 1,0-1,5; 0,7-1,0 и до 0,7 м;

- для стационарных (КОС. КС) и съемных клиньев (СО, СКБ-АС, СНБ-КО) 0,3-0,7 м.

Калибрующий узел компоновки КПИИ-59 (76) рекомендуется составлять из двух (трех) калибраторов КАНБ-59 (76), соединенных между собой жестким патрубком, изготовленным из муфтовой заготовки 54(57)х13 (сталь 40ХН или 40Х с рекомендованной выше длиной). Уменьшение или увеличение его длины по сравнению с оптимальной может привести к некачественной проработке интервала искривления; в первом случае из-за улучшения вписываемости калибрующего звена, во втором случае- из-за возможности появления продольного изгиба соединительного патрубка.

Соединение калибрующего узла с бурильной колонной рекомендуется производить посредством бурильной трубы диаметром 42 мм стандартной длины (4,5 м), но не менее 1,5-2,0 м. При работе с КПИИ-59(76) с конусным узлом также применяются бескерновые алмазные или шарошечные долота как с компоновками типа КЖК-59 (46,76), интенсивность искривления определяется длиной конусной части патрубка. Длина рейса при бурении компоновками КПИИ должна обеспечивать прохождение калибрующего узла по всему интервалу искусственного искривления и выход из него. При бурении после отклонителей непрерывного действия длина рейса КПИИ должна быть не менее

l_р.к. ³ l_б.т. + l_к.н. + l_н.к., м

где l_б.т., l_к.н., l_н.к. – длины бурильной трубы, колонкового набора и нижнего калибратора, м.

Минимальные затраты времени и наибольшая эффективность при использовании компоновок КПИИ достигается, когда весь интервал искусственного искривления прорабатывается калибрующим узлом за один рейс с одновременной углубкой скважины отбурочным узлом. В связи с этим породоразрушающий инструмент для колонкового набора должен обеспечивать ресурс не менее рассчитанной длины рейса.

Режим бурения калибрующими компоновками КПИИ должен быть оптимальным для данного комплекса горных пород и применяемого породоразрушающего инструмента. Механическая скорость бурения не должна превышать 1,0-1,2 м/ч, чтобы происходило нормальное постепенное расширение ствола и не произошло расклинивание калибрующего узла КПИИ под действием осевой нагрузки в интервале искусственного искривления.

Наибольшему износу обычно подвергаются нижние алмазные кольца калибраторов. При обнаружении полного износа алмазосодержащего слоя одного или нескольких секторов нижнего кольца его следует поменять местами со средним (верхним) кольцом, что увеличит ресурс калибратов без снижения эффективности проработки нтервалов искривления.

После выполненного рейса компоновкой КПИИ-59 (76) не требуется дополнительной проработки интервала искривления после применения отклонителей любого типа.

В табл. приведена работоспособность калибраторов КАНБ по результатам их испытаний, а в табл. показана работоспособность компоновок различных конструкций.

Снижение ресурса алмазных калибраторов ниже средних значений наблюдается в трех случаях: при бурении высокоабразивных сильнотрещиноватых горных пород высокой твердости; при расширении резких перегибов стволов с поворотом по азимуту (2,0-3,0 град/м и более) в интервалах постановок ТЗ-73; при отбуривании от стационарных клиньев.

Методика и технология бурения многоствольных скважин

Поиски и разведка месторождений многоствольными скважинами представляет наиболее технически и экономически эффективный способ геологоразведочного бурения, так как обеспечивает выполнение геологического задания в результате сокращения объемов бурения, затрат времени и материальных средств при одновременном повышении качества проведения скважин по проектным трассам в заданные пункты разведочных сетей, а при бурении многоствольно-кустовых скважин также и повышение надежности подсчета запасов полезных ископаемых.

Бурение многоствольных скважин может осуществляться для выполнения широкого круга геологических задач, особенно эффективно бурение таких скважин при решении площадных геологических заданий, когда одна скважина выполняет разведку значительной площади рудного тела, обеспечивая наивысшую скорость выполнения задания. Для выполнения таких задач многоствольные скважины должны проектироваться и буриться по наиболее оптимальным проектным трассам, а забуривание и последующая проходка дополнительных стволов осуществляется на основе учета естественного искривления и технических средств, которые обеспечивают эффективный процесс бурения. Разработано несколько вариантов бурения многоствольных скважин.

Iметод («снизу-вверх»). Основной ствол бурится на предельную глубину для подсечения наиболее глубокозалегающего горизонта изучаемого объекта, а забуривание дополнительных стволов – для подсечения полезного ископаемого от нижних горизонтов к вышерасположенным. Геофизические исследования должны выполняться сразу же после окончания бурения каждого ствола.

Такая методика рациональна при проведении работ по сгущению разведочной сети, например, при переходе предварительной разведки к детальной и повышению категорийности запасов полезного ископаемого; она наиболее рациональна для разведки пологозалегающих пластов, крутопадающих зон сравнительно выдержанных по мощности на значительные глубины столбообразных, штокверковых и тому подобных тел и др.

II метод («сверху-вниз»). Осуществляется бурение основного ствола скважины до опр

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: