Файл: Курсовой проект защищен с оценкой Иркутск 2023 г. Министерство науки и высшего образования рф федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский национальный исследовательский технический университет.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.02.2024
Просмотров: 129
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Таблица 3.хххх.+6 – Результаты расчетов параметров режимов бурения под различные обсадные колонны
3.5.4. Бурение наклонных и горизонтальных скважин
Наклонно направленная скважина - скважина, для которой проектом предусмотрено отклонение в заданном направлении от вертикали, проходящей через ее устье, а ствол проводится по заранее заданной кривой.
Цель строительства горизонтальной скважины заключается в продольном вскрытии продуктивной части пласта.
Горизонтальный участок скважины может быть вогнутым или выпуклым, прямолинейным или волнообразным. Назначение направляющей части профиля горизонтальной скважины заключается в выведении ствола под определенным углом в заданную точку продуктивного пласта. Проектной глубиной горизонтальной скважины является глубина нижней точки направляющей части профиля. Самое большое достигнутое отклонение забоя горизонтальной скважины от устья составляет 10 км.
Для получения достоверных данных при бурении необходимо знать фактическое положение стволов скважин в пространстве. Положение определяется зенитным углом (отклонением ствола
скважины от вертикали), азимутом и глубиной скважины. Для определения этих величин в процессе углубления следует постоянно замерять углы искривления и глубину скважины. Систематический контроль за искривлением скважины в процессе бурения позволяет получать полное представление о характере искривления, его интенсивности, о смещении отдельных точек ствола скважины от вертикали в пространстве, что в свою очередь значительно облегчает составление правильного заключения о строении разбуриваемой площади.
Создание телеметрических систем контроля за положением отклонителя и забойными параметрами ствола скважины в процессе бурения придало значительный импульс научно-техническому прогрессу в области бурения скважин на нефть и газ. В настоящее время телеметрические системы контроля в сочетании с методико-математическим и программным обеспечением дали технологам небывалые возможности, в корне изменив методы их работы.
Электропроводной канал связи в бывшем СССР в силу многих причин (геофизические исследования, инклинометрические работы осуществляются на электропроводном канале связи, налаженная инфраструктура, материальное обеспечение геофизических предприятий, электробурение) нашел значительное, но недостаточное применение. Этот канал обладает преимуществами перед всеми известными каналами связи - максимально возможная информативность, быстродействие, многоканальность, помехоустойчивость, надежность связи; отсутствие забойного источника электрической энергии; можно использовать при работе с продувкой воздухом и с использованием аэрированной промывочной жидкости. Существует несколько разновидностей электропроводного канала связи: на трубах для электробурения; секционированных отрезках кабеля в каждой трубе (так называемых КЛС); «сбросовый»; ЗИЛС. В частности «сбросовый» канал и применяется в телесистемах СТТ-164, СЛТ-ЗП Харьковского СКТПБЭ, находящейся в эксплуатации в Западной Сибири и других регионах, СГТ-108 для малых диаметров.
Недостаток электропроводного канала связи - наличие кабеля в бурильной колонне; затраты времени на его проложение; защита кабеля от механических повреждений; невозможность вращения колонны и закрытия превентора при нахождении кабеля за колонной бурильных труб; необходимость доставки (продавки) забойного модуля или контактной муфты до места стыковки (по
садки) при зенитных углах более 60° с помощью продавочного устройства. Следует отметить, что имеются варианты проложения кабеля внутри труб через вертлюг, но появляется необходимость в подъеме всего кабеля или отрезка кабеля при наращивании, что требует дополнительных затрат времени. Вращение колонны возможно только с вращающимся токосъемником, устанавливаемым под вертлюгом. В зонах АВПД при наличии «выбросовой» ситуации и необходимости в закрытии превентора бурение ограничивается максимально возможным ходом инструмента вверх до достижения положения, когда кабель находится уже внутри колонны, а при варианте пропуска кабеля через вертлюг этой проблемы нет.
Для генерирования импульсов давления в буровом растворе используются несколько способов. Они подразделяются на три вида: положительный импульс, отрицательный импульс и непрерывная волна (сирена). Положительные импульсы генерируются путем создания кратковременного частичного перекрытия нисходящего потока бурового раствора. Отрицательные же импульсы давления создаются путем кратковременных перепусков части жидкости в затрубное пространство через боковой клапан. Гидравлические сигналы, близкие к гармоническим (сирена) создаются с помощью электродвигателя, вращающего клапан пульсатора или дискового клапана гидротурботахометра типа ГТТ. Гидравлические импульсы (или волны) со скоростью в среднем 1250 м/с поступают по столбу бурового раствора на «дневную» поверхность. На поверхности закодированная различными способами информация декодируется наземной аппаратурой и отображается на табло, экране мониторинга, поступают в другие устройства обработки информации.
Энергия, необходимая для работы забойных систем, генерируется турбогенератором или обеспечивается литиевыми батареями, совмещенными источниками электропитания (аккумуляторы с подзарядкой от турбогенератора). Турбогенераторы по сравнению с батареями обеспечивают большие мощности и, следовательно, более высокие энергетические возможности для получения и передачи данных.
Схема гидравлической линии связи:
1 - долото; 2 - КНБК с телесистемой; 3 - клапан телесистемы (пульсатор); 4 - колонна бурильных труб; 5 -обвязка (манифольд, рукав, вертлюг, квадрат); 6 - первичный преобразователь давления; 7 - буровые насосы; 8 - приемная емкость; 9 - желоб
Предпочтение в применении телесистем с ГКС базируется как на относительной простоте обеспечения связи по сравнению с другими каналами, так и ненарушении (по сравнению с ЭКС) технологических операций при бурении, и не зависит от геологического разреза горных пород по сравнению с ЭМКС, и от буровой бригады не требуется необычных операций.
Недостатки: низкая информативность из-за низкой скорости передачи, низкая помехоустойчивость, последовательность в передаче информации, необходимость в источнике электрической энергии (батареи, турбогенераторы), отбор гидравлической энергии для работы передатчика и турбогенератора, невозможность работы с продувкой воздухом и аэрированными жидкостями.
Электромагнитный канал связи ЭМКС (рис. 8.17) использует электромагнитные волны (токи растекания) между изолированным участком колонны бурильных труб и породой. На поверхности земли сигнал принимается как разность потенциалов от растекания тока по горной породе между бурильной колонной и приемной антенной, устанавливаемой в грунт на определенном (30-50 м) от буровой расстоянии установки. Разработкой телесистем с ЭМКС в России занимаются ВНИИ геофизических исследований скважин (ВНИИГИС), ВНИИ промысловой и полевой геофизики (ВНИИПГГ), НПФ «Самарские горизонты» и др. Преимущества: более высокая перед гидравлическим каналом информативность. Недостатки: дальность связи (зависит от проводимости и перемежаемости горных пород, затухания сигналов), слабая помехоустойчивость, сложность установки антенны в труднодоступных местах, невозможность использования на море. Современные системы контроля за траекторией ствола сква
жины в пространстве приведены в табл. 8.14.
Схема электромагнитного канала связи
Системы и приборы для контроля и управления траекторией скважины
Телесистемы с гидравлическим каналом связи
Широкое распространение гидравлического канала связи для передачи информации вызвано следующими его преимуществами:
- гидравлический канал связи является естественным каналом связи, так как в нем в качестве канала связи используется столб бурового раствора в бурильной колонне, а следовательно, не требуется дополнительных затрат на организацию канала связи;
- гидравлический канал связи обладает большой дальностью действия.
Актуальным и перспективным направлением деятельности зарубежных фирм стала разработка систем «геонаправления», при которых выбор и корректировка траектории скважины производится на основе геологических данных о пласте, полученных в реальном времени. В таких системах измерительные датчики располагаются вблизи от долота, в отличие от систем предшествующего поколения, где датчики отстоят от долота на 9…30 м.
Беспроводной электромагнитный канал связи использует колонну бурильных труб в качестве одного из проводов линии передачи, по простоте конструкции глубинных и наземных устройств, пропускной способности является наиболее перспективным при организации устойчивой связи забой-устье при турбинном и роторном бурении скважин (рис. 2.4).
По сравнению с гидравлическим каналом электромагнитный канал связи обладает следующими преимуществами:
- повышенная надежность деталей забойных устройств, контактирующих с абразивным потоком бурового раствора;
- простота в управлении, возможность обратной связи.
Вместе с тем электромагнитный канал связи обладает и некоторыми недостатками, такими как ограничение дальности действия свойствами геологического разреза, ее зависимость от материала бурильных труб, а также отсутствие возможностей исследования в море и в соленосных отложениях, достаточно высокая сложность электронного управляющего блока.
Проводной канал связи имеет следующие преимущества перед всеми известными каналами связи:
- максимально возможная информативность: быстродействие, многоканальность, помехоустойчивость, надежность связи;
| Тип обсадной колонны | Буровое долото | Параметры режима бурения | |||||||
| Диаметр, мм | марка | Осевая нагрузка, кН | Частота вращения, об/мин | Расход бурового раствора, л/сек | |||||
| min | max | min | max | min | max | ||||
| Направление | 393,7 | Ш 393,7 МС | 78,74 | 78,74 | 135 | 135 | 0,033 | 0,055 | |
| Кондуктор | 320 | 320 FD 377 T3 | 96 | 96 | 59 | 59 | 0,03 | 0,06 | |
| Эксплуатационная | 222,3 | 222,3 FD 277 C | 66,7 | 111,2 | 85 | 68 | 0,02 | 0,03 | |
3.5.4. Бурение наклонных и горизонтальных скважин
Наклонно направленная скважина - скважина, для которой проектом предусмотрено отклонение в заданном направлении от вертикали, проходящей через ее устье, а ствол проводится по заранее заданной кривой.
Цель строительства горизонтальной скважины заключается в продольном вскрытии продуктивной части пласта.
Горизонтальный участок скважины может быть вогнутым или выпуклым, прямолинейным или волнообразным. Назначение направляющей части профиля горизонтальной скважины заключается в выведении ствола под определенным углом в заданную точку продуктивного пласта. Проектной глубиной горизонтальной скважины является глубина нижней точки направляющей части профиля. Самое большое достигнутое отклонение забоя горизонтальной скважины от устья составляет 10 км.
Для получения достоверных данных при бурении необходимо знать фактическое положение стволов скважин в пространстве. Положение определяется зенитным углом (отклонением ствола
скважины от вертикали), азимутом и глубиной скважины. Для определения этих величин в процессе углубления следует постоянно замерять углы искривления и глубину скважины. Систематический контроль за искривлением скважины в процессе бурения позволяет получать полное представление о характере искривления, его интенсивности, о смещении отдельных точек ствола скважины от вертикали в пространстве, что в свою очередь значительно облегчает составление правильного заключения о строении разбуриваемой площади.
Создание телеметрических систем контроля за положением отклонителя и забойными параметрами ствола скважины в процессе бурения придало значительный импульс научно-техническому прогрессу в области бурения скважин на нефть и газ. В настоящее время телеметрические системы контроля в сочетании с методико-математическим и программным обеспечением дали технологам небывалые возможности, в корне изменив методы их работы.
Электропроводной канал связи в бывшем СССР в силу многих причин (геофизические исследования, инклинометрические работы осуществляются на электропроводном канале связи, налаженная инфраструктура, материальное обеспечение геофизических предприятий, электробурение) нашел значительное, но недостаточное применение. Этот канал обладает преимуществами перед всеми известными каналами связи - максимально возможная информативность, быстродействие, многоканальность, помехоустойчивость, надежность связи; отсутствие забойного источника электрической энергии; можно использовать при работе с продувкой воздухом и с использованием аэрированной промывочной жидкости. Существует несколько разновидностей электропроводного канала связи: на трубах для электробурения; секционированных отрезках кабеля в каждой трубе (так называемых КЛС); «сбросовый»; ЗИЛС. В частности «сбросовый» канал и применяется в телесистемах СТТ-164, СЛТ-ЗП Харьковского СКТПБЭ, находящейся в эксплуатации в Западной Сибири и других регионах, СГТ-108 для малых диаметров.
Недостаток электропроводного канала связи - наличие кабеля в бурильной колонне; затраты времени на его проложение; защита кабеля от механических повреждений; невозможность вращения колонны и закрытия превентора при нахождении кабеля за колонной бурильных труб; необходимость доставки (продавки) забойного модуля или контактной муфты до места стыковки (по
садки) при зенитных углах более 60° с помощью продавочного устройства. Следует отметить, что имеются варианты проложения кабеля внутри труб через вертлюг, но появляется необходимость в подъеме всего кабеля или отрезка кабеля при наращивании, что требует дополнительных затрат времени. Вращение колонны возможно только с вращающимся токосъемником, устанавливаемым под вертлюгом. В зонах АВПД при наличии «выбросовой» ситуации и необходимости в закрытии превентора бурение ограничивается максимально возможным ходом инструмента вверх до достижения положения, когда кабель находится уже внутри колонны, а при варианте пропуска кабеля через вертлюг этой проблемы нет.
Для генерирования импульсов давления в буровом растворе используются несколько способов. Они подразделяются на три вида: положительный импульс, отрицательный импульс и непрерывная волна (сирена). Положительные импульсы генерируются путем создания кратковременного частичного перекрытия нисходящего потока бурового раствора. Отрицательные же импульсы давления создаются путем кратковременных перепусков части жидкости в затрубное пространство через боковой клапан. Гидравлические сигналы, близкие к гармоническим (сирена) создаются с помощью электродвигателя, вращающего клапан пульсатора или дискового клапана гидротурботахометра типа ГТТ. Гидравлические импульсы (или волны) со скоростью в среднем 1250 м/с поступают по столбу бурового раствора на «дневную» поверхность. На поверхности закодированная различными способами информация декодируется наземной аппаратурой и отображается на табло, экране мониторинга, поступают в другие устройства обработки информации.
Энергия, необходимая для работы забойных систем, генерируется турбогенератором или обеспечивается литиевыми батареями, совмещенными источниками электропитания (аккумуляторы с подзарядкой от турбогенератора). Турбогенераторы по сравнению с батареями обеспечивают большие мощности и, следовательно, более высокие энергетические возможности для получения и передачи данных.
Схема гидравлической линии связи:
1 - долото; 2 - КНБК с телесистемой; 3 - клапан телесистемы (пульсатор); 4 - колонна бурильных труб; 5 -обвязка (манифольд, рукав, вертлюг, квадрат); 6 - первичный преобразователь давления; 7 - буровые насосы; 8 - приемная емкость; 9 - желоб
Предпочтение в применении телесистем с ГКС базируется как на относительной простоте обеспечения связи по сравнению с другими каналами, так и ненарушении (по сравнению с ЭКС) технологических операций при бурении, и не зависит от геологического разреза горных пород по сравнению с ЭМКС, и от буровой бригады не требуется необычных операций.
Недостатки: низкая информативность из-за низкой скорости передачи, низкая помехоустойчивость, последовательность в передаче информации, необходимость в источнике электрической энергии (батареи, турбогенераторы), отбор гидравлической энергии для работы передатчика и турбогенератора, невозможность работы с продувкой воздухом и аэрированными жидкостями.
Электромагнитный канал связи ЭМКС (рис. 8.17) использует электромагнитные волны (токи растекания) между изолированным участком колонны бурильных труб и породой. На поверхности земли сигнал принимается как разность потенциалов от растекания тока по горной породе между бурильной колонной и приемной антенной, устанавливаемой в грунт на определенном (30-50 м) от буровой расстоянии установки. Разработкой телесистем с ЭМКС в России занимаются ВНИИ геофизических исследований скважин (ВНИИГИС), ВНИИ промысловой и полевой геофизики (ВНИИПГГ), НПФ «Самарские горизонты» и др. Преимущества: более высокая перед гидравлическим каналом информативность. Недостатки: дальность связи (зависит от проводимости и перемежаемости горных пород, затухания сигналов), слабая помехоустойчивость, сложность установки антенны в труднодоступных местах, невозможность использования на море. Современные системы контроля за траекторией ствола сква
жины в пространстве приведены в табл. 8.14.
Схема электромагнитного канала связи
Системы и приборы для контроля и управления траекторией скважины
Телесистемы с гидравлическим каналом связи
Широкое распространение гидравлического канала связи для передачи информации вызвано следующими его преимуществами:
- гидравлический канал связи является естественным каналом связи, так как в нем в качестве канала связи используется столб бурового раствора в бурильной колонне, а следовательно, не требуется дополнительных затрат на организацию канала связи;
- гидравлический канал связи обладает большой дальностью действия.
Актуальным и перспективным направлением деятельности зарубежных фирм стала разработка систем «геонаправления», при которых выбор и корректировка траектории скважины производится на основе геологических данных о пласте, полученных в реальном времени. В таких системах измерительные датчики располагаются вблизи от долота, в отличие от систем предшествующего поколения, где датчики отстоят от долота на 9…30 м.
Беспроводной электромагнитный канал связи использует колонну бурильных труб в качестве одного из проводов линии передачи, по простоте конструкции глубинных и наземных устройств, пропускной способности является наиболее перспективным при организации устойчивой связи забой-устье при турбинном и роторном бурении скважин (рис. 2.4).
По сравнению с гидравлическим каналом электромагнитный канал связи обладает следующими преимуществами:
- повышенная надежность деталей забойных устройств, контактирующих с абразивным потоком бурового раствора;
- простота в управлении, возможность обратной связи.
Вместе с тем электромагнитный канал связи обладает и некоторыми недостатками, такими как ограничение дальности действия свойствами геологического разреза, ее зависимость от материала бурильных труб, а также отсутствие возможностей исследования в море и в соленосных отложениях, достаточно высокая сложность электронного управляющего блока.
Проводной канал связи имеет следующие преимущества перед всеми известными каналами связи:
- максимально возможная информативность: быстродействие, многоканальность, помехоустойчивость, надежность связи;