Экзаменационный билет № 32

Вопрос 1. Очистка бурящейся скважины от шлама

Качественная очистка ствола скважины от осколков выбуренной породы (шлама) улучшает показатели работы долот и снижает вероятность осложнений и аварий, что представляет существенный резерв в сокращении сроков и стоимости бурения.

ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ШЛАМА НА ПОВЕРХНОСТЬ

Анализ современного состояния проблемы очистки ствола бурящейся скважины от выбуренной породы показывает, что нет единого мнения о влиянии режимов течения, показателей свойств бурового раствора, продолжительности промывки и частоты вращения бурильных труб на транспортирующую способность потока бурового раствора. Заключения о влиянии реологических показателей на выносную способность буровых растворов противоречивы, а механический принцип относительности, широко используемый для расчета скорости восходящего потока ньютоновских жидкостей, в случае применения буровых растворов нуждается в экспериментальной проверке. Кроме того, не ясен вопрос о выборе расчетного диаметра частиц выбуренной породы, предназначенных к гидротранспорту по стволу скважины.

Таким образом, из-за отсутствия научно обоснованных рекомендаций по выбору основных параметров промывки, обеспечивающих совершенную очистку ствола скважины, и недостатка формализованных представлений о процессах гидротранспорта шлама составление важнейших ограничений гидравлических программ в настоящее время затруднено, что не позволяет использовать потенциальные резервы повышения эффективности бурового процесса в результате интенсификации гидротранспорта выбуренной породы по стволу бурящейся скважины.

Статистический анализ исследованных проб бурового шлама позволяет ориентировочно вычислить содержание частиц в буровом растворе.

Диаметр частиц, мм................. > 1,5-^2,2 > 3,0-^4,5 > 6-^7

Содержание частиц, %............ 78–82 50 5–10

Максимально возможный размер шлама достигает 14–15 мм.

Очевидно, что при расчетах процесса гидротранспорта следует ориентироваться на шлам либо наибольшего размера, либо наибольшего объема. Так, представляется рациональным для предотвращения зашламления ствола скважины принять меры для удаления частиц размером более 1,5–2 мм, а при внезапных остановках циркуляции предотвратить осаждение наиболее крупных частиц. Однако при сальникообразовании, по-видимому, следует рассматривать возможности удаления или предотвращения образования более мелких частиц, составляющих 20–30 % общей массы шлама, образовавшегося при бурении. Для уточнения этих вопросов необходимы четкие представления о транспортирующей способности буровых растворов.

Экзаменационный билет № 33

Вопрос 1 Обоснование проекций ствола направленной скважины.

Приняв во внимание информацию о типе скважины, ее назна­чении, глубине вертикальной части ствола, горизонтальном расстоянии до цели, специалист по направленному бурению использует компьютер для построения горизонтальных и вертикальных проекций, демонстрируя, как можно пробурить скважину с наименьшими затратами при соблюдении правил безопасности и сохранении окружающей среды. Среди других фак­торов, которые учитываются при окончательном выборе конфигурации скважины, основными являются:

1. состав проходимых пород;

2. подъемные, вращательные и гидравлические мощности буровой ус­тановки;

3. тип бурового раствора и конструкция скважины;

4. размеры ствола;

5. потенциальные возможности оборудования.

На рис. 9.5 показан план ствола скважины по 1-му типу. На плане изо-

Рис. 9.5. Плановые проекции наклонно направленной скважины:

а — вертикальная; б — горизонтальная

бражены две проекции ствола: вертикальная и горизонтальная. Вертикаль­ную проекцию вычерчивают на плоскости, проходящей через устье и точ­ку, обозначающую глубинную цель. Отклонение забоя — это горизонталь­ное расстояние от ротора до глубинной цели. Его вычерчивают в масштабе глубины. На рис. 9.5 отклонение составляет 900 м, а истинная вертикальная глубина (TVD) — 3000 м; измеренная глубина (MD) — длина ствола сква­жины — 3100 м. Значение MD всегда больше значения TVD, причем раз­ность между ними зависит от угла наклона, скорости набора кривизны и выполаживания, незапланированных отклонений.

Вид в плане показывает расположение проекции скважины на гори­зонтальной плоскости с истинным направлением севера (географического) вверх листа. В прямоугольной системе координат горизонтальное направ­ление ствола скважины указывают числом градусов на восток или запад по отношению к северу или к югу. Рассматриваемая скважина имеет ствол, направленный к юго-востоку под углом 20°45'. Это обозначается следую­щим образом: S20°45'E. Направление скважины можно также обозначить азимутом — числом градусов по часовой стрелке от севера (север — 0, юг — 180, восток — 90, запад — 270). Азимут скважины 159°15'. На гори­зонтальном плане также показывают в масштабе величину отклонения, при этом горизонтальный масштаб может отличаться от вертикального (в дан­ном случае горизонтальный масштаб больше вертикального в 2 раза).

Скважина, изображенная на рис. 9.5, бурится вертикально до глубины 600 м, после чего ее забой отклоняют до конечного угла 20°45' на юго- восток (точка начала отклонения обозначается аббревиатурой КОР — kick- off point). Этот угол отклонения набирают на длине 300 м в интервале 600­900 м и достигают его конечного значения 22°30' на глубине 900 м. Сред­нюю скорость набора кривизны можно определить по формуле 10 (конечный угол - начальный угол)/(конечная MD -начальная MD).

Для данной скважины 10(22,5 - 0,0)/(900-600) = 0,8°/10 м.

Дуга окружности, по сравнению с другими формами профиля, позво­ляет достичь минимального сопротивления участка скважины движению труб при одинаковом изменении ее зенитного угла на данном участке, по­этому целесообразно все искривленные участки профиля направленной скважины проектировать в виде дуги окружности. При этом длину каждого участка профиля, а также вертикальную и горизонтальную проекции, мож­но подсчитать по формулам, приведенным в табл. 9.1.

Направленные скважины, которые бурят по 2-му типу профиля, имеют следующие технологические недостатки:

требуется увеличенный интервал бурения с отклонителем, что ухудша­ет технико-экономические показатели;

интервал уменьшения зенитного угла реализуется за счет фрезерова­ния стенки скважины боковой поверхностью долота, что сокращает ресурс его работы;

при подъеме бурильной колонны из скважины возникают большие на­грузки на талевую систему;

значительные суммарные углы охвата и изменение знака кривизны профиля приводят к появлению прижимающих усилий, способствующих желобообразованию и изнашиванию обсадных колонн.

Расчеты показывают, что нагрузка при подъеме колонны бурильных труб из скважины в случае бурения по 2-му типу скважин на 35 % выше, чем при бурении по 3-му типу, и на 20 % выше, чем при бурении по 1-му типу скважин.

Применение 1-го и 3-го типов направленных скважин взамен 2-го по­зволяет на практике:

уменьшить суммарный угол охвата и связанные с ним нагрузки на бу­ровое оборудование;

минимизировать длину участка начального искривления;

Таблица 9.1

Формулы для расчета проекций и длин участков профиля скважины

Вид участка профиля	Проекция участка		Длина участка
	горизонтальная	вертикальная
Вертикальный Начального искривле­ния Увеличения зенитно­го утла Уменьшения зенитно­го угла Тангенциальный дли­ной L Примечание. стка начального искри тангенциального участк	0 R(1 - cosZ) R(cos Z2 - cos Zi) R(cos Z1 - cos Z2) L sin ZL Обозначения: Z, Z1, Z2 вления, в начале и кони са; R - радиус кривизны	Нв R sin Z R(sin Z2 - sin Z1) R(sin Z1 - sin Z2) L cos ZL - зенитные углы соотв е искривленного участк л участка профиля.		Нв ZR/57,296 (Z2 - Z1)R/57,296 (Z1 - Z2)R/57,296 L этственно в конце уча­л; ZL - зенитный угол

осуществить проходку скважин с большими отклонениями от верти­кали;

наиболее полно использовать вес бурильной колонны для создания осевой нагрузки на долото.

К сожалению, 1-й и 3-й типы направленных скважин требуют более сложной технологии для проходки ствола по сравнению со скважинами 2-го типа.