Введение к работе
Актуальность темы; В последние годы как за рубежом, так и у нас, резко Еозрос интерес к бурению скважин с горизонтальным стволом. Развивающаяся технология горизонтального бурения существенным образом изменила представления о разработке и эксплуатации месторождений нефти и газа. Бурение горизонтальным способом — вскрытие пласта г і направлению — одна .з многообещающих перспектив. Установлено, что когда ствол скважины расположен вдоль продуктивного пласта, отдача его многократно возрастает.
Экономическая целесообразность проводки горизонтальных скважин огграздана многолетней практикой. В связи с этим, вопросам совершенствования техники и технологии бурения горизонтальных скважин должно быть уделено особое внимание.
Бурение горизонтальных скважин в основном осуществляется турбинным способом.
За последние годы, наряду с турбинным способом, при бурении горизонтальных скважин все большее применение находит электробур. В связи- с этим в данной работе подробно рассматриваются особенности бурений горизонтальных скважин .лектробуром.
Этот способ бурения яачяется актуальным и представляет особый
фактический интерес для месторождений Западной Туркмении, пос
кольку здесь за последние 30—35 лет создана мощная техническая база
бурения глубоких наклонно—направленных скважин в сложных
горно—геологических условиях. В свяли с этим в данной работе
подробно рассматриваются особенности бурения горизонтальных сква
жин электробуром. \і..;
Цель работы: разработка и внедрение технологии бурения горизонтальных скважин электробуром в Западной Туркмении. Методы решения поставленных задач. В диссертационной работе для анализа и прогнозирования технологических процессов бурения использованы современные математические методы Для разработки Tt-хкико—технологических решений выполнен комплекс промышленных экспериментов при ..уреики горизонтальных скважин на месторождении Кстурдепе. : _ Иаучям левизна,
1. С использованием нелинейной эволюционной модели рассмот
рена интенсивность изменения осевой нагрузки на долото в горизон
тальном стволе скважины и установлено оптимальное ее значечиб для
разрушения трных пород.
2. Установлено, что эффективное разрушение горных пород з
горизонтальном стволе скважины обеспечивается при установлении
утяжеленных бурильных труб (УБТ) в интервале ствола с углом не более 60 градусов.
3. С использованием методов теории нечетких множеств установ
лены оптимальные режимы бурения.
.4. Устаковг^но, что комплексно—ингибирсванный раствор з условиях месторождений Западной Туркмении обеспечивает эффективность .очистки призабойной зоне и ствола скважин от выбуренной породы.
Заключается в том, что в ней. приведены конструкции, профиль, технология Гїроводки и хомпоновка низа бурильной колонны (К.НБК) для бурения гаризомггльных скважин на месторождениях Западной Туркмении, которые апробированы на плошали Котурдепе, при бурении скваїсин №№ і 630, і 631, і 632.
Ащуздацна^ааохы, Основные положения работы докладывались на техннческ хсовстах П.О. «Туркме: нефть» (город Пгбнтдаг', январь, сентябрь 1990 г.), на ученом совете института «ТуркменНИПКнефть» (Кебигдаг 1991 г.), на ассоцнанпи буровиков корпорации «Роснефте-газ» (г. Саратов март—апрель 1991 г.), на научно—технических семинарах института «ВНИИБТ» (г.Москва 1992 г.).
Пуіідикацшц Содержание диссертационной работы отражено в 5 публикациях.
-Q5'he.\t_paSoTbi. Диссертация состоит из зведення, пяти разделов, выводов и рекомендаций и расчета- экономической эффективности. изложенных на 145 страницах машинописного текста и включает 53 рисунка и 26 таблиц. Список использованной литературы включает 16 наименований.
Авгор считает своим долгом выразить благе 'арность: академику республики Азербайджан Мирзаджанзаде А.Х.. семинары которого во «ВНИИБТ» по проблемам принятия решений в бурении, явились основой для разработки научно—обоснованных режимов бурения горизонтальных скважин и доктору технических наук Ширин—Заде С.А. за научное руководство и подготовку диссертационной работы к зашите. Автор также зесьме признателен специалистам но электробурению института «ВНИ.І1БТ» и Котурдепинского УЬР, благодаря
помощи которых были реализованы на практике научные рекомендации по диссертационной работе.
Оо2Щржааие_работь.ц Во введении к диссертации дается ее краткая характеристика, анализируется состояние работ по бурению горизонтальных скважин, обосновываются цели и постановки задач диссертации.
.В_гіержиі_разлеле. — пр .Еодтся" обзор работ по бурению горизонтальных скважин в России, ближнем и дальнем Зарубежье. К.ак юказывает накопленный к настоящему времени опыт, проблема разработки нефтяных и газовых месторождений горизонтальными стволами приобретает в мире приоритетное значение. Наиболее широкое распространение технология бурения горизонтальных скважин получила б США, главным образом, для заканчивания нефтяных скважин ]< породах с естественной трещнноватостыо, а также в рифовых породах и неоднородных глинах.
В Канаде большинство горизонтальных скважин пообурено ка мееторождеипяхтяжелыхнефтен для подачи в пласт пара под высоким давлением, с целые повышения нефтеотдачи.
Горизонтальные сьважины, пробуренные в Европе в основном
предназначены "ля замедления процесса образования конусов депрес
сий и обводнения скважин, а также разработки продуктивных пластов
меловых отложений. «
В диссертационной работе призе?ятся профили, компоновки, технологические особенности бурения скважин за рубежом. К 1992 году в России м ь странах ближнего зарубежья пробурено более 150 горизонтальных скважин. Крнновское месторождение ь П.О. «Сара-
товнефгегаз» полностью разрабатывается горизонтальными скеадси-нами. В Башкирии введены в промышленную разработку горизонтальными скважинами опытные участки нескольких «старых» месторождений.
В Турменистане в 1990—1992 г. пробурены 3 горизонтальные скважины на месторождении Котурдепе. на основе которых намечается в перспеїтиве расширение разработки горизоп гальными скважмна-ми на данном месторождении, а также на месторождении Барсагелъмес и других.
В настоящее время сложились три основных вида технологии сооружения горизонтальных стволов: с большим радиусом, средним радиусом и малым радиусом.
Первая требует минимальных изменений техники по сравнению с
обычно используемой на практике и она обеспечивает бурение гори
зонтальных скважин радиусом кривизны 300—900 метров (темп набора
зенитного утла 2—6 градусов на 30 метров) и наибольшую длину
горизонтального участка. При среднем радиусе (90—210 метров; 8—20
градусов на 30 метров) необходимо большее количество специфичес
ких устройств (электробур, система, элементы КНБК и т.д.) уменьша
ются и возможности по длине горизонтального участка (обычно до
500-1000 метров). """
При малом радиусе (12—6 метров; темп набора до 1,5—3 градусов на метр) применяется наиболее специфичная техника, а длина горизонтального участка при этом ограничивается величиной 90—230 метров (при роторном — 60—120 метров).
Успехи в бурении горизонтальных скважин в последние годы в значительной мере связаны с компьютеризацией пропесса бурения, а такхсе с внедрением систем замера нараметроз траекгорни скважины' и параметров режима во время бурения.
Б последнее время горизонтальное бурение приобрело еще одно новое значение. С использованием этого способа разработки нефгя-' пых месторождений восс анавливается бездействующий фонд скважин. В настоящее время имеется реальная возможность пробурить горизонтальные скважины с выходом из башмака эксплуатационных колонн диаметром 168 мм, !46 мм и 140 мм. Несколько таких скважин пробурены в Белоруссии и в Западной Сибири. Таким образом обобщение собственного и мирового опыта позволяет разработать технологии бурения горизонтальных скважин для конкретных нефтяных месторождений к необходимую технику для ее реализации. Выполнение этой работы .для v еловик нефтяных месторождении Западной Туркмении рассмотрены в последующих главах диссертационной работы.
Во._втором. разделе диссертации дается геологическая характеристика района работ. Нефтегазокондексатное многопластовое месторождение Котупдепе находится з Западной части Туркменистана и яачяется самым крупным в Средней Азии.
В тектоническом плане оно приурочено к центральной наиболее погруженной части Прпбалханской зоны поднятий Западно—Туркменской впадины. Бурение глубоких скважин на месторождении было начато в і 948 году, а в промышленную разработку оно введено в 1959 соду. Нефтегазоносное^, приурочена к терригенным
8 отложениям плиоцена. Основными объектами разработки явились залежи красноцветной толщи на глубине 4000 м и более
В стратиграфическом отношении комплексом буровых и промыслоьо—геофизических работ на месторождении изучены отложения четвертичного возраста, аншеронского и акчагылского ярусов и красноцветной толщи. В последней выделяются (сверху вниз) отделы: вер иий, средний и нижний, состоящий в свою очередь из двух свит: Небитдагской и Котурдепинской. Общая вскрьттая мощность . красноцветных отложений равна 2500—2600 метров, а ожидаемая мощность красноцвета может составить 3000 метров. Нижняя граница красноцветной толщи на месторождении до настоящего зремени не подтверждена.
В тектоническом плане месторождение Котурдепе на уровне ни-жнскраскоцветных отложений занимает площадь, примерно 20x10 километров. Изученность месторождения бурением неравномерна.
Нижняя Котурдепинскзя свита красн«цветных отложений на месторождении обладает общей мощностью 600 метров. Основными признаками ее выделения язляются: высокая глинистость разреза (70—80%), развитие'аномально высоких давле-'.ий, достигающих на глубине 3600 метров 55 МПа, почти полное отсутствие песчаных коллекторов и развитие алевролитовых коллекторов, частично коллекторов песчаников. В кровельной части свиты залегает мощный (местами до 40 метров) чистый глинистый пласт, являющийся опорным репером для нижнекрасноцветных отложений. Располагается этот пласт на месторождении на глубине примерно 1500—2000 метров от кровли красноцветной толщи. Вь.чие было сказано о том, что разбури-
о Баемые разрезы содержат заглинизированные интерзалы, в которых содержание глины достигает иногда і00%. Это так называемые ст. > жекия «черных» глин апшеронского яруса. Именно они в большой степени предопределяют осложнения в процессе бурения. Впрочем, хста и ь меньшей степени, та* не же осложнения возникают по глубине вскрываемого разреза до 3650 метров при 7~100 град.С.
Эти осложнения обусловлены способностью глинистых пород к спонтанному набуханию и диспергированию в массе раствора. Осложнения выражаются в виде сужения ствола скважины, затяжек и посадок, а тюрок и прихватов бурильного инструмента, а также ухудшения параметров бурового раствора. Вся совокупность осложнений проявляется, в основном при вскрытии и разбуривании отложений монтмориллоннтовых глин и прс ..вляется в большей степени, чем больше коллоидальность глин и мощность их отложений. Западный участок района бурения горизонтальных скважин (№№ 1630, 1633, 1632) представляет собой в тектоническом отношении Западную переклинэльиую часть Котурдепинекой складки, огделяющуюся от 'водной части сбросом 10В—СЗ простирания. В восточной части этого учаетха, непосредственно прилагающей к сбросу, располагается гря-зевулканическяя брекчия, «заражающая» нормальные разрезы близ-расположзнных скважин. . Привулканичсская часть участка больше осложнена по интенсивности сбросовыми нарушениями того же простирания относительно других.
Горизонт RK7 состоит из четырех проницаемых пластов. Мощность первого пласта достигает до 30 метров. Пласты 2,3,4-й отделяются от первого и друг от друга пластом монолитных глин можностьк.
в основном до 5—7 метров в пределах контура продуктивности. Цитологически представлены алевритами—песчанистыми, плотными песками, песчаником, мощность коллектора колеблется в пределах 20—40 метров. Таким образом, на оконтуренной нефтенасыщенной площади НК7 Котурдепинского месторождения по пробуренным вертикальным скважинам до глубины 3700 метров не был получен стабильный "ебит по нефти и он сосгавляч не более 15—30 тн/сут. В качестве основных критериев необходимости бурения скважин с горизонтальным окончанием стволов на НК.7 является промышленная проверка пласта, его начальный дебит и способ эксплуатации. По итогам бурения горизонтальных скважин (№№ 1630, 1631, 1632) во всех случаях получены положительные результаты. Скважина № !630 закончена строительством в 1990 году, начальный дебит по 6 мм штуцеру составил 135 тн/сут, скважина эксплуатируется и в настоящее время фонтанным способом.
В третьем разделе под названием «Бурение наклонно—направленных скважин электробуром на месторождении Котурдепе» показано, что при бурении наклонно—направленных и горизонтальных скважин особенно при больших углах, начиная с 30 градусов наклона стволов, возникают затруднения с передачей осевой нагрузки на долото, из-за больших потерь, обусловленных трением бурильной колонны о стенки скважины и ее «звмеанием». Применение электробура позволяет с достаточной для практики точностью определить истинную осевую нагрузку на долото по активной составляющей силы тока Ja, пропорционально вращающему моменту. Величина Ja не зависит от глубины скважины и изменяется лишь с изменением осевой нагрузки и при
. — -. n
прохождении различных по твердости пород. .Основным преимуществом-проводки нактонкых скважин электробурами по сравнению с другими способами бурения, является наличие канала связи с забоем, который тюзволяет.получить достаточно четкую информацию о работе долота и электробура, параметрах искривления скважины в процессе бурения. Это позволяет улучшить отработку долот, повысить показатели их работы за счет nj: .бильного выбора режимов бурения, сократить количестве спуско- -подъемных операций, а также осуществить проводку скважин согласно проектному профилю с минимальной пространственной траекторией. Контроль параметров искриатекия ствола (угла наклона и азимута скважины), а также контроль за положением отклонитедя в проиессе бурения, производится о- помощью датчиков телеметрической системы. Кроме того, в стволе с большим углом наклона яри производстве комплекса геофизических замеров часто возникают серьезные затруднения, а неизбежные остановки иногда приводят к осложнениям. Применение электробура создает предпосылки производства всего комплекса геофизических замечоз с помощью встроенных в колонну бурильных труб соответ-сгзуючщх датчиков и аппаратов. Произзодстьо этих работ в процессе бурения позволяет регулировать параметры искривления'ствола без дополнительных спуско—подъемных операций, комплекса инклино-метрических работ. При этом сокращается время на неизбежные простои и остановки. Поэтому снижаются возможности различного рода осложнений
Исследование показывает, что уменьшение жест-кости и увеличение длины элек.робура по сравнению с турбобурами одинакового
диаметра ифает различную роль для отдельных этапов проводки наклонных скважин. При бурении вертикального участка наклонных скважин электробурами, по. сравнению с турбобуром, возможности самопроизвольного искривления ствола больше. Это объясняется тем, что потеря устойчивости электробура по сравнению с турбобуром происходит при меньшей осевой нагрузке на долото. Для предотвращения само: роизвольного искривлслия ствола из-за меньшей жесткости и большей длины электробура повысить устойчивость низа бурильного инструмента. Это может быть достигнуто путем установки центраторов над долотом и ка электробуре. Учитывая, что последний не допускает приварку дополнительных элементов к корпусам статора и шпинделя, разработаны две компоновки низа бурильного инструмента с центратором для предотвращения самопроизвольного искривления при бурении с электробуром.
При бурении участка набора кривизны с отклонителем, установленным над электробуром, возможная интенсивность искривления у гвола по сравнению с турбобуром будет меньше. С одной стороны, это вызывается увеличением длины электробура, что приводит к повышению радиуса вписываемое системы долота электробура. С другой стороны, это объясняется уменьшением откклоняющей способности компановки за счет снижения жесткости электробура. Кроме того, уменьшение жесткости электробура увеличивает возможность упругой деформации. Исследованием установлено, что при определенных критических значениях прогиба турбобура возможно качественное изменение процесса искривления ствола, т.е. вместо ожидаемого роста кривизны может происходить стабилизация или падение кривизны.
При работе электробурами, обладающими по сравнению с турбобурами меньшей жесткостью, такое качественное изменение наступает намного раньше. .' - Меньшая жесткость" электробуров может играть положительную роль, если опслокиселк будут установлены ниже центра тяжести их. В этом случае проходимость отклоняющей компановки по искривленному стволу улучшается. ">го относится также к случаям бурения на «прямой» трубе со стабилизатором кривизны и без него. Увеличение веса электробуров по сравнению с турбобурами снижает отклоняю-, щук» способность компоновки, если отклонитесь установлен выше центра тяжести (кривой переводник, кривая труба) и увеличиваег ее, если отклонитель встроен ниже центра тяжести электробура. <
При бурении на «прямей» трубе большой вес электробуров увеличивает нормальную составляющую на нижнюю часть стенки ствола, что призодит к повышению интенсивности ее фрезерования и росту падения кривизны. 8 связи с этим вопросы, связанные с разработкой технологии бурения электробуром для бол ыг J го угла наклона и горизонтальных стволов приобретает особое практическое значение.
В_четвертом разделе — приводятся результаты исследований по разработке технологии бурения горизонтальных скважин'электробуром к Западной Туркмении.
Для разработки нефтяный месторождений Западной Туркмении в 1990—!У92 гоцдх было осуществлено бурение трех горизонтальных скважин (№№ 1630,1631,1632) глубиной 3653 метров, 3606 метров, 3603 метров, сведения о которых приведены в таблице 1.
Таблица З
.' Задача бурения зчкх скважин сводилась к изучению возможностей
; сскрьщш горизонтальным стволом низа красноцзстной толщи. Глубокие горизонтальные скважины были заложены на участке Западный Котурдепе, который имеет размер 16 километр в длину 8 километров
-в ширину, с углом падения пород 12—20 градусов. Он отделяется от центрального -участка Котурдепинской складки крупным региональным сбросом с амнлитугой (100—300 метров). Участок Западное
; Котурдеде. осложнен сбросом в основном северо—-западного^ юго-восточного^ простираний и частично широтным. Горно—геологические условия бурения скважин на указанном участке характеризуются аномально—высокими пластовыми давлениями, интенсивной тектонической раздробленностью, блочностью строения структур. В литолого—стратиграфическом плане, в формировании разреза скважин принимают отложения четвертичного и третичного возрастов от Бакинского яруса до красноиветном толщи. Разрез скважин в основном представлен чередованием песчаноглинистых пород. В формировании ашиеронского яруса принимают участие две пачки так называемых «черных глин» склонных к неустойчивости! Суммарная их мощность достигает 150 метров в интервале залегания 1390—1590 метров. Все проницаемые (пески, песчаники,' алевриты,
. алевролиты) пласты по разрезу рассматриваемых отложений являются абразивными. Пласты же глин, как правило не абразивны. Основными коллекторами нефти являются пористые песчаники и алевролиты плиоценовых отложений Продуктивная толща всрываемого горизонта НК7 представляет собой коллектор гранулярного типа с переслаиванием глин к песков. Глинистость отложений составляет 35—40 %.
Кровля горизонта НК7 на этом участка находится па глубине от 3350 до 3450 метров.
При бурении горизонтального ствола скважины з указанных геологических условиях основная технологическая проблема заключается как в передаче на долото необходимой осєеой нагрузки дляразрушения горных пород,-так и в преодолении возникающих сил ірения при спуске и потъеме бурильных колокч, а в случае роторного способа бурения и при вращении. При выполнении этих операций в скважине с горизонтальным стволом возникают значительные затяжки, вызванные трением бурильной колонны о стенки скважины в горизонтальном стволе и в переходном интервале.
Для уменьшения растягивающих усилий в бурильной колонне, переходной интервал должен начинаться на возможно большей глубине. Другой мерой, способствующей уменьшению сил трения является постепенное увеличение интенсивности набора кривизны в переходном интервале. При выполнении этих двух условий на участке с наибольшей интенсивностью набора кривизны растягивающие усилия в бурильной колонне являются минимальными усилиями и она проходит через остальную часть переходного интервала с минимальными усилиями на трение.
Необходимо также принимать меры по предотвращению резких изгибов в вертикальном стволе скважины, так как при больших растягивающих усилиях это также может привести к возникновению значительных сил трения и, следовательно, к увеличению опасности прихвата.
17 Исследованиями, проведенными npvi бурении горизонтальных (./{йжин №№ 1631.1632 и анализа диаграмм индикаторов веса в шггервале бурения 336 7—3603 метров по этим скважинам установлено, что с увеличением зенитного угла скьажиніл увеличилась нагрузка с поверхности для создания необходимой осевой нагрузки ка долото. Однако большая часть этой наїрузки реадизовывалаеь не на забое, ака искривленных участках с~зола и передавалась на стенки скважины, что вызывало «зависание* инструмента. Так, чтобы создать на долоте нагрузку в і 60—200 кН (контроль велся по на грузке двигателя электробура по амперметрам) с поверхности на разных участках ствола приходилось создавать нагрузку до 700 кН, при этом ток двигателя находился в пределах 110—130 ампер, что свидетельствовало о-нормальной загрузке электробура, то есть нагрузке в 160—230 кН. Создание высоких нагрузок больших, чем реализовывалось на забое, вызывала необходимость постоянных отрывов инструмента от забоя, во избежание прихзата последнего под действием перепада давления в местах прижатия инструмента к стенкам скважины избыточными осевыми нагрузками. Фактически, бурение горизонтальных участков превратилось в непрерывные отрывы и спуски инструмента с подведением до забоя долота и короткого до 20—30 секунд времени бурения', после чего снова следовал огрыв ннструменга. Для ликвидации подобного явления на скважине 1632 с глубины 3^80 метров стандартная КНБК, с которой велось бурение: долото 215.9 мм (калибратор 215,9 мм), элекгрс ">ур Э164-8 Рі:3 с МИ, СТЭ164, УКИ, УБТ 146 мм—75 метров, бурильные трубы ТБВК—І27 300—375 метров. ТБНК—140 была сменена на следующу. ;>. Долото 215,9 мм (калибратор 212 миллиметров),
18 электробур 3164x8Pi:3, УКИ, бурильные трубы ТБВК—127 — 375 метров, УБТ—146 — 75 метров, бурильные трубы ТБНК—140.
После проведенных выше технологических мероприятий сразу же прекратились случаи зависания инструмента при подведении его к забою. Для создания осевой нагрузки на долото потребовалась гораздо меньшая нагрузка с поверхности.
Далее б этом разделе рассматривается интенсивность передачи осевой нагрузки на долото. Ранее нами было.отмечено, что выбранные режимы бурения и КНБК не обеспечивают нормальную проводку горизонтальных стволов скважин, так как при бурении имеют место «зависания» бурильного инструмента; а применяемые в некоторых случаях, чрезмерно высокие осевые нагрузки на долото (ЗСО кН и более) могли быть причиной тяжелых аварий и осложений. Приведенные расчеты, с использованием метода нормированного размаха Херста, показали, что имеющаяся тенденция «зависания» бурильного инструмента не была случайным явлением и при постоянстве применяемой технологии бурения сохранилась бы и в строительстве последующих скважин. Оценка по методу Херста заїси ючалась в исследовании траектории (зенитных углов) пробуренных горизонтальных стволов скважин (№№ 163,1631,1632). Результаты вычисления по каждой скважине в отдельности и по всем вместе показали, что значения критерия Херста во всех случаях значительно выше, чем 0,5. Это свидетельствует о постоянстве тенденции «зависания».
Для исследования интенсивности изменения осевой нагрузки на долото (Р) по глубине скважины (X) нами использована следующая нелинейная эволюционная модель:
g-.MF «>
' Коэффициенты этой модели определены с использованием методов наименьших квадратов по фактическим нагрузкам на долото:
~ = 0,001Р*-0.0027Р (2) ,
: ОЛ
Эквивалентное к уі івнзнию (2) одномерное, отображение, имеет вид:
';.. РМ1=0,02Р,Ч-0,46Р. (3)
где п -- номера интервалов бурения горизонтального ствола. Анализ отображения (3) показывает, чго осевая нагрузка менее 270 кН при существующей технологии и КНБК'будет затрачена в основном, на преодоление сил сопротивления в сгволе скважины и не будет доведена до долога для разрушения горных пород. Это подтверждает иред-положе?ше о неудовлетворительном качестве управления буровым процессом, то есть о несоответствии технологических режимов и КНБК условиям проходки скважины. По этой причине в скважине № 1632 была использована новая компановка низа бурильной колонны, что обеспечило в дальнейшем нормальные условия бурения и увеличения механической скорости нагрузки.
С использованием методов буретія для проводки горизонтальных скважин электробуром на месторождении Котурдепе, в целях максимизации величины механической скорости проходки U и продолжительности работы дотла на забое Т.
Для решения этой задачи использованы фактические данные по пробуренным скважинам (№№ 1630,1631,1632). По результатам обр,--
ботки данных этих скважин для функции принадлежности получены следующие выражения:
(4)
!-—5-Ї5ГГТПЙ 6,6 5 V ^ 11 ч. (5)
йО>
{ {
3,3<У<5,6м/ч.
7 < V < f- 6 ч-
0,1923Т+0,7266
6,6 <. V s 11 ч.
Функция принадлежности (u) компромиссного решения определяется по формуле:
и = max ram {ц(У)лц(Т>} (6)
Вычисление по приведенным формулам показывает, что оптимальными параметрами режима бурения дл» рассматриваемых выше условий являются:
Р = 20 кН; Q;= 0.0026 мЗ/сек; N = 220 об/мин.;
Эти режимы бурения были реализованы при бурении горизонталь йоге ствола скважины № 1530,1631 и 1632 в сочетании с предложенной нами КНБК.
В пятом разделе — приводятся обобщенные результатов опытно—промышленного внедрения технологии проводки горизонтальных скважин электробуром. Показано, что в процессе бурения последовательно решены ряд технологических задач горизонтального бурения, а именно определены оптимальные значения, осевой нагрузки на долото, оптимальные режимно—технологическую параметры и оптимальная траектория с учетом параметров электробура. При выборе конструкции скважины основывались на типовой для данного
2] месторождения, с некоторыми коррекшровками по кровле пласга, что обеспечивало ее легкость м возможность использования обычно применяемого в районе, бурового оборудования и обсадных колонн, исключая нежелательную специфику (таблица 2).
Таблица 2 Конструкция скважин
:-21 24? і40
В процессе бурения глубины спуска б горой промежуточной колонны CSb'Jiif ткорректирокшы по фактическому положению кровли горизонта НК7. При бурении скъажины использовались следующие типы электробуров (таблица 3).
Впериые г сложід.;"; горно—геологических услоьикх Туркмггнш о7>іло пропедено буреш іє і юдізгорую ггромежуючную колоннусувеличением угла наклона скважин № 1630—3442 метра—22 градуса, № 1631—3426 мег-роз—29 градусов, № 1632—3846 метра—40 градусов и на достигнутую
22 глубину спущена 245 мм обсадная колонна одной секцией и зацементирована до устья. В интервале (№№ скважин 1631—3426—3601 метрог», !632—3346—3603 метров) буьенне с увеличениехі угла было продолжено. Зенитный угол достиг на скважине 1631—86,5 традусов, на скважине 1632—84 градусов что обеспечивало возможность выведения ствола в горизонтальное положение в пределах чошнссти Котурдепин.кой свиты.
Таблица 3
Применявшиеся электробуры
НлшекоЕОнис колонны
Применявшиеся эдуктробурк
3. Эксплуатационная диаметром 140 мм |3i64-SM8S (Pi:3) с механизмом МИІ.5-2
1. Коняукггор диаметром 425 мм
2. Промежуто^лгд: nepsa.1 диаметром 324 мм втораи диаметром 2-1S мм
Э290-12 АМВ5 с понижающей
редукторної! рставкой (Рі:3)
3290-12AMD5 (Рі:.і)
13240-8.MBS (РИЗ)
3240-S М В5 (t*i:3) с механизмом
МИ240-І.5
Эксплуатационная колонна 140x146x168.мм с фильтром с перфорированными отзерстиямн (5 отверстий с диаметром 5 мм по винтовой линии с шагом 1 меф) спушена надостигнутую глубину. Для проводки скважины применялась буровая установка 43, укомплектованная двумя насосами У8--6МА2 и 53 метровой вышкой. Результаты промышленного внедрения показывают, что разработанная для электробурения технология поззоляет успешно осуществлять проходку горизонтальных скезжин. На основании опыта проводки первых горизонтальных
23 скважин на месторождении Котуодепе составлен технический проект и осуществляется проводка горизонтальной скважины № 1634.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ. В результате проведенного комплекса исследований, промьшшен кых экспериментов и теоретических расчетов при строительстве горизонтальных сквэжин на п. эщ&дях Туркмении установлено:
-
Ранее выбранные режимы бурения и КНБК не обеспечили нормальной проводки горизонтальной части ствола скважин, так как при бурении имело место «зависание» бурильного инструмента и ерздаваемые чрезмерные осевые нагрузки могли привести к осложнениям и авариям.
-
Утяжеленные бурильные трубы следует устанавливать не над электробуром, а в интервалах, где угол отклонения ствола скважины от вертикали составляет ог 40 до 60 ірадусов. При таком положении УБТ создает осевую нагрузку, необходимую дня перемещения бурильной колонны и передачи нагрузки на долото.
-
Уетаноачено, что жесткость и длина электробура, по сравнению с турбобурами одинакового диаметра, играют различную родь дія отдельных этапоч бурения горизонтальных скважин. В зависимости от принятого, проектною профиля управления траекторией скважины производится перестановкой элементоз КНБК е частности центратора, УБТ и изменения мест их расположения.
4. Радиус кривизны переходного интервала от вертикального к
горизонтальному ствол у должен бытьне менее 80 м, при максимальной
пшенсизиости HuJopa кривизны 3 градуса на 10 мегрои. Эгот тип
24 профиля принят в Западней Туркмении в качсстое основного. По сравнению с меньшим радиусом он имеет определенные преимущества. К ким относятся, например, возможность проведения всех обычных операций по бурению, спуску п цементированию обсадных колонн, промислово—геофизических исследовании.
-
Спуск 2-й промежуточной колонны диаметром 2-!-5 миллиметроз должен бы: при величине зенитне о угла не более 40 градусов.
-
Оптимальные параметры режима бурения при котором достигается эффективная работа долота при забое Р=200 кН; Q-0.0026 мЗ/сек; N=220 об/мин.
-
Для предотвращения осложнений внедрен раствор, представляющий собой комплексно—ингибированную систему в сочетании с гилрофобизирующими ПАВ (ПКФ).
-
Применение существующего электробурового оборудования в сочетании с разработанной технологией обеспечивает успешную проводку горизонтальных скважин.
-
За счет внедрения оптимального режима буре..пя и КНБК достигнуто сокращение цикла строительство скважине на 15—20%.
-
За счет увеличения сетки размещения екгджин получен экономический эффект — 339 тыс.руб./скв.