Направленное горизонтальное бурение — наиболее производительный и эффективный способ расширения. В последние годы с увеличением проектных отметок скважин наиболее частым явлением стало такое осложнение, как отказ обсадных колонн на проектную глубину. Такое усложнение связано с ростом сил сопротивления, возникающих при спуске колонны и превышающих ее вес. Актуальность этой проблемы приобретает особое значение на современном этапе буровых работ.
Ключевые слова: бурение, обсадная колонна, скважина, нагрузка, глубина скважины, оптимальная частота
Directional horizontal drilling is the most productive and efficient way to increase. In recent years, with an increase in the design marks of wells, such a complication as the failure of the casing strings to the design depth has become the most frequent. This type of complication is due to the growth of resistance forces arising during the descent of the column and which exceed its weight. The urgency of this problem is of particular importance at the present stage of drilling operations.
Keywords: drilling, casing, well, load, well depth, optimal frequency.
Силы сопротивления перемещению, силы трения и силы сопротивления вращению бурильной колонны (БК) являются одним из основных фактором ограничения протяженности бурения горизонтальных скважин, преодоление которых вызывает резкий рост сжимающих нагрузок на бурильные трубы (БТ), возникают определенные сложности передачи крутящего момента и осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент, потери продольной устойчивости, приводят к недопускам обсадных колонн до проектных глубин и ряду других негативных последствий.
На основании изучения ряда научно-исследовательских работ [1, 2, 3], было установлено, что квадрат критической нагрузки, приводящей к возникновению явления «баклинга» в протяженном горизонтальном скважинном стволе, напрямую зависит от распределенного веса КНБК и системы буровых труб в буровом растворе и изгибной жесткости сечения тела трубы. Чем короче бурильная труба и чем меньше расстояние между замками и протектором тем выше ее продольная устойчивость. Компанией ЗАО «Акватик» проводила различные исследования, которые [2] показали, что критические силы синусоидального и спирального «баклинга» для оснащенных протектором бурильных труб длиной примерно 9,5 и 12,3 м, соответственно, на 30–60 % выше, чем у таких же труб, не имеющих протектора.
На настоящее время для повышения продольной устойчивости, снижения веса системы буровых труб и как следствие снижение действующих на них сил сопротивления перемещению, сил трения и сопротивления вращению бурильной колонны является применение комбинированных компоновок БК с применением секций из ле гкоспла вных алюминиевых бурильных труб повыше нной на де жности (ЛБТПН) в нижней части колонны.
Данные трубы ЛБТПН способные выдерживать нагрузки неуступающие стальным буровым трубам и при этом в отличии от них обладают сравнительно меньшим весом, высокой коррозионной стойкостью к воздействию агрресивных сред (се роводород и угле кислый га з) под действием высоких температур и давлений, обладают большим коэффициентом плавучисти в буровом растворе, большей гибкостью нарядус высокими значениями жесткости и рядом других показателей которые обеспечивают вписываемость данныхтруб в сильно искривленные участки скважинного ствола.
Таким образом применение легкосплавных труб ЛБТПН вместо стальных приводит к снижению веса системы труб в буровом растворе в 1,5–3 раза в зависимости от их протяженности, и соответственно к снижению прижимающих нагрузок,сил трения и сопротивления передвижению трубы внутри скважинного пространства и деформационных нагрузок на БК. Эффективность применения труб ЛБТПН вместо стальных заключается в соотношении весовых характеристик БК с критическими значениями напряжений и сжимающих критических сил возникающих в процессе возникновения явления «баклинга».
С целью увеличения продольной устойчивости БК и протаскивании труб, а так же для наиболее эффективного центрирования данных труб в скважинном стволе и повышении защиты основного тела трубы от абразивного износав процессе трения трубы о скважинные стенки данные легкосплавные аллюминивые трубы в зависимости от марок оснащены протектороми (утолщениями) или спиральным оребрением в средней части, которая обка че стве нную очистку «ле жа че й» сте нки ствола горизонта льнойсква жины от выбуре нного шла ма. На рисунках 1 и 2 представлена конструкция данных труб, а их технические характеристики представлены в таблице 1.
Рис. 1. Конструкция алюминиевых бурильных труб ЛБТПН 90х9П и ЛБТПН 103х11П
Рис. 2. Конструкция а люминие вой бурильной трубы ЛБТПН 103х11С
Та блица 1
Ха ра кте ристики ЛБТПН
Эффективность применения комбинированных компановок БК с использованием легкоспавных алюминиевых трубмарок ЛБТ, ЛБТПН была доказана промысловым опытом ООО «Ка тобьне фть» бурением боковых стволов в сложных геологических условиях Приобского нефтяного месторождения.
Исходя из данных ООО «Ка тобьне фть» [3] для бурения S — образного профиля скважины с наличием двух участков синтенсивным искривлением в 5 град/10м. При бурении данного типового профиля с использованием СБТ в сочетании со сложными условиями бурения наглубину 2700м привели к напряженным режимам бурения: давление буровых насосов на выкиде свыше 18МПа, момент БК свыше 1100кг/м., возникновению затяжек и усилием подъема в 40тн, а местами до 160тн. Установка в нижней части БК секций из ЛБТПН 90х9П из алюминиевого сплава длиной в 800м. позволило снизить до 30 % нагрузки при подъеме БК, понизить крутящий момент до 980 кг/м, минимизировать количество затяжек и снизить давление буровых насосов.
Минимизация явления затяжек при бурении данной скважины с применением труб ЛБТПН связанно с их гибкостью и лучшей вписываемостью в искривленные учаски скважинного ствола, что позволяет так же минимизировать негативные последствия поперечного изгиба БК.
При ма лой протяженности ГС применение СБТ в составе БК дает возможность подвода более высоких осе вых на грузок на породоразрущающий инструмент, одна ко с ростом протяженности ГС данное пре имуще ство пе ре ходит к а люминие вым БТ.
Литература:
- А ле кса ндров М. М. Силы сопротивле ния при движе нии труб в сква жине . М.: Не дра , 1978. 208 с.
- Дворников А .А . Приме не ние ле гкоспла вных бурильных труб ЛБТПН 89х11 в сложных ге ологиче ских условиях буре ния боковых стволов на Приобском ме сторожде нии // Не фть и га з. 2011. № 2.
- Ба сович В. С., Буяновский И. Н., Са пунжи В. В. Пе рспе ктивы приме не нияле гкоспла вных бурильных труб с на ружнымспира льным оре бре ние м для буре ния горизонта льныхсква жин и боковых стволов // «Буре ние и не фть. 2013. № 6.
- Буре ние на клонных, горизонта льных и многоза бойных сква жин / А .С. Пова лихин, А .Г. Ка линин, С. Н. Ба стриков, К. М. Солодкий. М.: Це нтрЛитНе фте Га з. 2011. 647 с.
- Кова ле вскийЕ .А . Те хнология буре ния не фте га зовыхсква жин с использова ние м колонны обса дных труб / Е .А . Кова ле вский // Та ргин «Се рвисные услуги в добыче не фти»: ма те риа лы II на учно-те хниче скойконфе ре нциистуде нтов, а спира нтов и молодых уче ных: сборник те зисовдокла дов. Уфа : УГНТУ, 2015. C. 75–78.
- Мирза джа нза де А .Х., Ширинза де С.А . Повыше ние эффе ктивно¬сти и ка че ства буре ния глубоких сква жин. М.: Не дра , 1986. 278 с.
- Те хнология буре ния не фтяных и га зовыхсква жин: уче бник для студе нтов вуза : в 5 т. / В. П. Овчинников [и др.]; под общ.ре д. В. П. Овчинникова . — Тюме нь: ТюмГНГУ, 2017
