КОМПОНОВКА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ БОЛЬШОЙ ПРОТЯЖЕННОСТИ
DRILLING STRING ARRANGEMENT FOR CONSTRUCTION OF HORIZONTAL SECTIONS OF LARGE LENGTH

Изобретение относится к бурению и может быть использовано при проводке и строительстве нефтяных и газовых скважин, морских скважин и скважин с большой горизонтальной протяженностью.
Известна компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем, состоящая из бурильной колонны, долота и винтового забойного двигателя (патент RU 2280748, МПК Е21В 7/04, опубл. 27.07.2006, бюлл. 21).
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции компоновки низа бурильной колонны, высокая вероятность прихвата бурильной колонны, вследствие скопления бурового шлама в наклонно-направленном или горизонтальном участке скважины, высокие потери на трение, возникающие в процессе скольжения бурильной колонны по стволу скважины во время бурения.
Известен способ компоновки бурильной колонны для бурения глубоких скважин, являющийся прототипом, включающий долото, бурильную колонну, содержащую стальные бурильные трубы (СБТ) и легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ), винтовой забойный двигатель (Файн Г.М., Исследование, разработка и внедрение труб из сплавов на основе алюминия для бурения глубоких скважин, УДК 622.24.05, М., 1994 г. ).
Недостатком известного способа является «скользящий» режим бурения, причиной которого является использование винтового забойного двигателя. В этом режиме вращается только долото, а бурильная колонна просто следует за направляющей компоновкой. В процессе проходки бурильная колонна скользит по лежачей стенке скважины, промывочная жидкость движется вокруг нее неравномерно, что уменьшает выносящую способность раствора и способствует повышению риска прихвата колонны. Также из-за скольжения снижается
полезная мощность, затрачиваемая на вращение долота, что, в сочетании с трением скольжения, уменьшает скорость проходки. Кроме того, бурение управляемым двигателем характеризуется низким качеством ствола, волнообразными неровностями и резкими изгибами.
Техническими задачами предложения являются повышение технико-экономических показателей (ТЭП) бурения горизонтальных участков, с целью увеличения поверхности фильтрации, что приводит к повышению дебита скважин, повышению качества очистки забоя скважины, эффективности выноса бурового шлама. Основной задачей изобретения является увеличение горизонтального участка скважин, возможность бурения морских скважин с плавучих и стационарных средств.
Поставленные технические задачи решаются компоновкой бурильной колонны, состоящей из долота, бурильной колонны с легкосплавными бурильными трубами (ЛБТ) или ЛБТ в сочетании со стальными бурильными трубами (СБТ) в нижней части ствола скважины, где зенитный угол больше 60° и СБТ с утяжеленными бурильными трубами (УБТ) в верхней части ствола скважины, где зенитный угол меньше 60°. Также в нижней части ствола скважины установлена роторно-управляемая система.
На фиг. 1 изображена компоновка бурильной колонны для строительства горизонтальных участков большой протяженности, в которой:
1 - породоразрушающий инструмент (долото);
2 - роторно-управляемая система;
3 - телеметрическая система;
4 - ЛБТ или ЛБТ+СБТ;
5 - СБТ;
6 - УБТ.
Компоновку бурильной колонны для строительства горизонтальных участков большой протяженности применяют следующим образом.
При подаче промывочной жидкости, под воздействием давлений в роторно-управляемой системе 2 происходит либо отталкивание от стенки скважины компоновки или большей ее части, относительно оси, вызывая давление на боковую поверхность долота 1 в определенном заданном направлении (система - «Push the bit»), либо позиционирование долота 1, которое достигается смещением приводного вала относительно компоновки или изменением его кривизны, что вызывает изменение угла (система «Point the bit»). При этом данные изменения параметров, действующих на компоновку низа бурильной колонны, фиксируются приборами на поверхности. После чего производится подача комбинированной бурильной колонны, состоящей в нижней части - ЛБТ (либо в сочетании с СБТ), в верхней части - СБТ+УБТ, и цикл нагружения повторяется. ЛБТ используют для облегчения компоновки бурильной колонны в нижней ее части, за счет снижения коэффициента трения о стенки скважины. В верхней части применяются СБТ+УБТ для создания соответствующей нагрузки на долото, которые способствуют росту проходки и механической скорости, зависящие от крепости и других характеристик горных пород, и при соблюдении условии увеличения скорости циркуляции промывочной жидкости, необходимой и достаточной для полной очистки забоя от выбуренной породы. Замена винтового забойного двигателя на роторно-управляемую систему позволяет поддерживать точный контроль параметров бурения в процессе и добиться сглаженной траектории скважины.
Предложенная компоновка может эффективно использоваться при бурении сложнопрофильных скважин с большой протяженностью горизонтального участка, так как использование легких бурильных труб значительно облегчает вес всей компоновки бурильной колонны, а значит, мы можем увеличивать проходку, и роторно-управляемая система, избегая «скользящий» режим бурения, сводит к минимуму риски прихватов колонны.