ваф. ГосЭкзамен. Технология бурения нефтяных и газовых скважин Породоразрушающие инструменты их назначение и классификация
 Скачать 301.02 Kb.
|
|
12.Утяжеленные бурильные трубы (УБТ). Для увеличения веса и жесткости БК в ее нижней части устанавливают УБТ, позволяющие при относительно небольшой длине создавать частью их веса необходимую нагрузку на долото. В наст. время наиболее широко используются следующие типы УБТ: Горячекатаные (УБТ); Сбалансированные (УБТС). Горячекатаные УБТ. УБТ этих типов имеют аналогичную беззамковую толстостенную конструкцию и поставляются в комплекте. Комплект УБТ имеет одну наддолотную трубу с 2-мя муфтовыми концами, а остальные - промежуточные. Горячекатанные УБТ выполняются гладкими по всей длине. Также используются преимущественно при бурении с забойными гидравлическими двигателями. Их изготовляют из сталей группы прочности Д и К методом прокатки, что обуславливает их недостаточную прочность, особенно в резьбовых соединениях. Кроме того, они имеют значительные допуски на кривизну, разностенность и овальность. При вращении УБТ это приводит к биению БК и значительным усталостным перегрузкам. Горячекатанные УБТ изготавливают длиной 8м. Сбалансированные УБТ используют преимущественно при роторном способе бурения. Канал у таких труб просверлен, что обеспечивает его прямолинейность, а наружная поверхность подвергнута механической обработке, что обеспечивает равную толщину стенки и круглое сечение. Термическая обработка концевой поверхности труб значительно повышает их прочностные показатели. УБТС изготавливают длиной 6м. 13.Бурильные трубы и их классификация. Бурильные трубы составляют основную часть бурильной колонны. Они обеспечивают протяженность бурильной колонны как непрерывной системы для регулирования нагрузки на долото, подвода к нему мощности и подачи циркуляционного агента к забою. В наст. время в нефтегазовой промышленности широко используются следующие типы бурильных труб: Стальные бурильные трубы (СБТ); Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ); Утяжеленные бурильные трубы (УБТ). В практике бурения применяются следующие стальные трубы: с высаженными внутрь концами; с высаженными наружу концами; с приваренными соединительными концами. Трубы 1-ых 2-х конструкций имеют наружную мелкую трубную резьбу и соединяются между собой при помощи бурильных замков или муфт. Трубы 2-ой конструкции улучшенную гидравлическую характеристику. Бурильные трубы с приваренными соединительными концами имеют равнопроходной канал и соединяются друг с другом при помощи крупной замковой резьбы. ЛБТ применяют при бурении с использованием забойных гидравлических двигателей. Низкая плотность материала позволяет значительно облегчить бурильную колонну без потери необходимой прочности. Для изготовления трубных заготовок ЛБТ используется дюраль Д16, необходимая для повышения износостойкости. Предел текучести составляет 330Мпа. Кроме пониженной массы у ЛБТ есть еще ряд достоинств. Это: наличие гладкой внутренней поверхности, что снижает гидравлические сопротивления примерно на 20 % по сравнению со стальными бурильными трубами одинакового сечения; диамагнитность, что позволяет зенитный угол и азимут скважины замерять инклинометрами, спускаемыми в бурильную колонну. Однако ЛБТ имеют и ряд недостатков: нельзя эксплуатировать БК при температурах выше 1500С, т.к. прочностные свойства Д16Т начинают снижаться. Недопустимо их эксплуатировать также в кислотной среде. Для увеличения веса и жесткости БК в ее нижней части устанавливают УБТ, позволяющие при относительно небольшой длине создавать частью их веса необходимую нагрузку на долото. Широко используются следующие типы УБТ: горячекатанные; сбалансированные (УБТС). 14.Ведущие трубы. Для передачи вращения БК от ротора или реактивного момента от забойного двигателя к ротору при одновременном осевом перемещении БК и передаче бурового раствора от вертлюга в БК служат ведущие бурильные трубы (ВБТ). ВТ снабжены концентрически расположенным осевым каналом для прохода жидкости и имеют по наружному сечению квадратную или шестигранную форму. По конструктивному исполнению ВТ выпускаются в 2-х вариантах: сборной и цельной конструкции. Наибольшее распространение получили ВТ сборной конструкции квадратного сечения с внутренним цилиндрическим каналом. ВТ с обоих концов снабжена трубной резьбой. На верхний конец ВТ навинчивается верхний штанговый переводник (ПШВ), посредством которого ВТ соединяется со стволом вертлюга с помощью замковой резьбы, а на его нижний конец навинчивается нижний штанговый переводник (ПШН) для соединения с 1-ой сверху бурильной трубой. Все резьбы на нижнем конце ВТ выполняются правые, а на верхнем - левые. При выборе длины ВТ необходимо учитывать, что при малой длине ее увеличивается число наращиваний, а при большой длине затрудняется работа с ней на буровой. Но в любом случае ВТ должна позволять наращивать инструмент одной длинной или 2-мя короткими бурильными трубами. В последнее время стали практиковать применение ВТ, позволяющих производить наращивание целыми свечами, что требует увеличенной высоты буровой вышки. Наряду с ведущими трубами сборной конструкции промышленностью освоен выпуск цельнокатаных ВТ. Цельнокатаные ВТ прочны, достаточно герметичны и надежны в эксплуатации, однако из-за сложности изготовления выпускаются лишь малых размеров. 15.Переводники. Переводники предназначены для соединения элементов БК с резьбами различных типов и размеров. Переводники подразделяются на 3 типа: 1.Переводники переходные (ПП); 2.Переводники муфтовые (ПМ); 3.Переводники ниппельные (ПН). ПП предназначены для перехода от резьбы одного размера к резьбе другого. ПП, имеющие замковую резьбу одного размера называются предохранительными. ПМ предназначены для соединения элементов БК, расположенных друг к другу ниппелями. ПН предназначены для соединения элементов БК, расположенных друг к другу муфтами. Переводники каждого типа изготовляют с замковой резьбой как правого, так и левого направления нарезки. Также на практике используется кривой переводник (КП). КП используется при бурении наклонных скважин. КП представляет собой переходной переводник, у которого ось резьбы ниппеля смещена относительно оси резьбы муфты. КП крепится непосредственно к забойному двигателю и над ним устанавливаются УБТ. КП изготавливаются с углом перекоса от 1,5 до 3,50. 16.Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ). Легкосплавные бурильные трубы (ЛБТ) применяют при бурении с использованием забойных гидравлических двигателей. Низкая плотность материала – 2,78г/см3 позволяет значительно облегчить бурильную колонну без потери необходимой прочности. Для изготовления трубных заготовок ЛБТ используется дюраль Д16, а для повышения износостойкости упрочняемая термообработкой и получившая шифр Д16Т. Предел текучести Д16Т составляет 330Мпа. Кроме пониженной массы у ЛБТ есть еще ряд достоинств. Во-первых, наличие гладкой внутренней поверхности, что снижает гидравлические сопротивления примерно на 20% по сравнению со стальными бурильными трубами одинакового сечения. Чистота внутренней поверхности ЛБТ достигается прессованием при изготовлении. Во-вторых, диамагнитность, что позволяет зенитный угол и азимут скважины замерять инклинометрами, спускаемыми в бурильную колонну. Однако ЛБТ имеют и ряд недостатков: нельзя эксплуатировать БК при температурах выше 1500С, т.к. прочностные свойства Д16Т начинают снижаться. Недопустимо их эксплуатировать также в агрессивной кислотной или щелочной среде. 17.Силы, действующие на бурильную колонну. Условия работы БК при роторном способе бурения и при бурении с забойными двигателями различны. При роторном бурении БК, передающая вращение от ротора к долоту и нагрузку на долото, испытывает действие ряда сил. Верхняя часть БК под действием сил собственного веса и перепада давления в промывочных отверстиях долота находится в растянутом, а нижняя, воспринимающая реакцию забоя в сжатом состоянии. Следовательно, в БК имеется сечение, в котором отсутствуют осевые растягивающие и сжимающие силы. Выше этого сечения действуют напряжения растяжения, возрастающие к вертлюгу, а ниже него – напряжения сжатия, увеличивающиеся к долоту. Передаваемый БК вращающий момент приводит к возникновению в ней напряжений кручения, а вращение колонны с определенной частотой порождает центробежные силы и, следовательно, изгибающие напряжения. 1-ые уменьшаются от вертлюга к долоту, а 2-ые имеют максимальное значение в нижней части БК. Одновременное действие на БК перечисленных выше сил осложняет условия ее работы при роторном способе бурения. При бурении с забойными двигателями БК не вращается и испытывает в основном в растянутой и сжатой частях колонны соответственно напряжения растяжения и сжатия. Изгибающие нагрузки, возникающие при потере сжатой частью прямолинейной формы невелики. Незначителен и реактивный момент забойного двигателя, и поэтому касательные напряжения, действующие на БК в направлении к вертлюгу, не достигают опасных значений. 18.Понятие о режиме бурения и его параметрах. Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества бурового раствора, типа долота, геологических условий, механических свойств горных пород. Выделяют параметры режима бурения, которые можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота на забое, и факторы, установленные на стадии проектирования строительства скважины, отдельные из которых нельзя оперативно изменять. Первые называются управляемыми. Определённое сочетание их, при котором осуществляется механическое бурение скважины, называется режимом бурения. Режим бурения, обеспечивающий получение наилучших показателей при данных условиях бурения, называется оптимальным. Иногда в процессе бурения приходится решать и специальные задачи – проводка скважины через поглощаюшие пласты, обеспечение минимального искривления скважины, максимального выхода керна, качественного вскрытия продуктивных пластов. Режимы бурения, при которых решаются такие задачи, называются специальными. Каждый параметр режима бурения влияет на эффективность разрушения горных пород, причём влияние одного параметра зависти от уровня другого, то есть наблюдается взаимовлияние факторов. Выделяют следующие основные показатели эффективности бурения нефтяных и газовых скважин: проходка на долото, механическая и рейсовая скорости бурения. 19.Буровые растворы и их назначение. По назначению буровые растворы подразделяются на: 1)Жидкости для нормальных геологических условий бурения (вода, некоторые водные растворы, нормальные глинистые растворы); 2)Жидкости для осложненных геологических условий бурения. Буровой раствор не может в одинаковой мере выполнять все функции. И главное не всегда это необходимо. Поэтому для конкретных условий бурения определяется набор основных функций бурового раствора и те свойства, которые обеспечат их выполнение. Задаче получения заданных свойств должны быть подчинены все работы по подбору рецептур раствора и их регулированию. При этом необходимо сохранить на приемлемом уровне остальные параметры промывочного агента. Заданные свойства жидкости получают, подбирая состав и вид компонентов. Наибольшую сложность представляет получение дисперсных буровых растворов, т.к. здесь очень важное значение имеет степень дисперсности твердой фазы и характер ее взаимодействия с остальными компонентами. Изменяя степень дисперсности, можно при одном и том же составе бурового раствора в широких пределах варьировать некоторыми и в первую очередь реологическими свойствами промывочного агента. В процессе бурения буровой раствор взаимодействует с разбуриваемыми породами, пластовыми водами, подвергается воздействию механических нагрузок, температуры, давления, атмосферного воздуха, осадков. В нем происходят внутренние процессы, связанные с ослаблением электрических зарядов на частицах и старением составляющих компонентов. Все это приводит к ухудшению свойств раствора, он теряет способность выполнять необходимые функции. Поэтому в процессе бурения требуется восстанавливать и поддерживать его необходимые свойства. Нередко чередование пород в геологическом разрезе вызывает необходимость в изменении некоторых функций бурового раствора. Поэтому, если можно не заменять раствор, его свойства регулируют в процессе бурения на подходе к соответствующему интервалу. Т.о., необходимость в регулировании свойств бурового раствора возникает в следующих случаях: при приготовлении для получения раствора с заданными свойствами; в процессе бурения для поддержания требуемых функций; в процессе бурения для изменения параметров применительно к изменяющимся геологическим условиям. 20.Классификация буровых растворов. В практике бурения в качестве буровых растворов используются: вода; водные растворы; водные дисперсные системы на основе: добываемой твердой фазы (глинистые, меловые, сапропелевые, комбинированные растворы); жидкой дисперсной фазы (эмульсии); конденсированной твердой фазы; выбуренных горных пород (естественные промывочные жидкости); дисперсные системы на углеводородной основе; сжатый воздух. В исключительных условиях для промывки скважин используются углеводородные жидкости (дизельное топливо, нефть). Все дисперсные системы с твердой фазой могут быть с малым до 7%, нормальным до 20 – 22% и повышенным содержанием более 20 – 22% твердой фазы. Буровые растворы в определенных условиях могут искусственно насыщаются воздухом и переходят в категорию аэрированных. В воде и водных растворах воздух в зависимости от его содержания может выступать в качестве дисперсной фазы или дисперсионной среды. В последнем случае промывочные жидкости называют пенами. По назначению буровые растворы подразделяются на: жидкости для нормальных геологических условий бурения (вода, некоторые водные растворы, нормальные глинистые растворы); жидкости для осложненных геологических условий бурения. 21.Свойства буровых растворов. Свойства бурового раствора регулируют: химической обработкой (путем введения специальных веществ - реагентов); физическими методами (разбавление, концентрирование, диспергация, утяжеление, введение наполнителей); физико-химическими методами (комбинация перечисленных методов). Т.о., чтобы буровые растворы в процессе бурения скважины выполняли требуемые функции, необходимо выбирать основные материалы для их приготовления, специально обрабатывать с помощью химических реагентов, вводить вещества, предназначенные для регулирования их свойств, и т. д. Условия бурения скважин весьма различны не только для разных месторождений, но и для отдельных участков одного месторождения. Поэтому буровые растворы также должны обладать различными свойствами не только на разных участках бурения, но и по мере углубления данной скважины. Чем лучше способность бурового раствора выполнять в данной скважине определенные функции, тем выше ее качество. Однако самый высококачественный для данной скважины буровой раствор для другой скважины в других условия бурения может оказаться не только низкокачественным, но и непригодным. Это обстоятельство объясняет необходимость определения параметров бурового раствора на этапе проектирования. В процессе бурении на буровой раствор влияет выбуренная порода: частично путем распускания в жидкости, частично путем химического воздействия. Буровой раствор могут разбавлять пластовые воды. На нее воздействует высокая пластовая температура. В процессе всех этих воздействий в буровом растворе происходят сложные физико-химические процессы, изменяющие ее свойства. В связи с этим необходимо контролировать способность раствора осуществлять необходимые функции путем измерения ее параметров в процессе бурения скважины и при необходимости восстанавливать их соответствующими способами. 22(23).Оборудование применяемое для измерения свойств буровых растворов. Химические реагенты для регулирования свойств буровых растворов. Основным средством регулирования свойств буровых растворов является химическая обработка их с помощью различных реагентов. Кроме того, в процессе бурения появляется необходимость придать растворам смазочную и эмульгирующую способность, уменьшить коррозионное и пенообразующее действие и т.д. Выбранные буровые растворы должны обрабатываться по возможности доступными и дешевыми реагентами. Рассмотрим следующие химические реагенты, используемые для обработки буровых растворов: Понизители водоотдачи - Стабилизируют дисперсную систему, снижают проницаемость фильтрационной корки и в зависимости от состава могут влиять на реологические свойства бурового раствора; Регуляторы жесткости жидкой фазы - Создают предпосылки для более активного влияния компонентов бурового раствора; Регуляторы щелочности - Создают среду, обеспечивающую эффективность действия материалов, используемых для приготовления буровых растворов; Смазочные добавки - Уменьшают коэффициент трения бурового инструмента о горные породы; снижают крутящий момент, прилагаемый к бурильной колонне; повышают стойкость породоразрушающих инструментов; уменьшают вероятность прихватов; Эмульгаторы - Для получения эмульсионных растворов с антивибрационными свойствами, а также растворов на углеводородной основе; Термостабилизирующие реагенты - Сохранение подвижности растворов, повышение эффективности защитных реагентов при высокой забойной температуре выше 100°С; Пенообразователи- Поверхностно-активные вещества (ПАВ), применяющиеся для получения аэрированных буровых растворов и пен; повышают механическую скорость бурения, стойкость буровых коронок и долот, несколько снижают коэффициент трения; Пеногасители - Предупреждают пенообразование буровых растворов при обработке их пенообразующими реагентами и физико-химическом взаимодействии с различными солями, поступление газа в раствор при разбуривании газовых и газоводонефтяных горизонтов; Реагенты (ПАВ), повышающие буримость горных пород - Повышают эффективность разрушения горных пород; Ингибиторы коррозии бурильных труб - Подавляют процессы, приводящие к разрушению стальных и легкосплавных бурильных труб; Утяжелители - Повышают плотность бурового раствора с целью регулирования гидростатического давления в скважине в зависимости от давления вскрываемых нефтегазовых и водоносных пластов и порового давления глинистых пород. 24.Назначение наклонных скважин. При бурении скважины проектируются вертикальными или наклонными. Наклонными считаются скважины, отклонение которых от вертикали составляет более 2º при колонковом бурении и более 6º при глубоком бурении скважин. Отклонение скважины от вертикали может вызываться естественными условиями или искусственно. Естественное искривление обусловливается рядом причин (геологических, технических, технологических), зная которые, можно управлять положением скважины в пространстве. Под искусственным искривлением понимают любое принудительное их искривление. Наклонные скважины, направление которых в процессе бурения строго контролируется, называют наклонно-направленными. Наклонно-направленное бурение (ННБ) эффективно применяется при бурении скважин на нефть и газ: при разработке месторождений в акваториях, в болотистых или сильно пересеченных местностях и в случаях, когда строительство буровых может нарушить условия охраны окружающей среды; при бурении вспомогательных скважин для глушения открытых фонтанов; при многоствольном бурении; отклонении нижней части ствола вдоль продуктивного горизонта c целью увеличения дренажа. Существуют 2 способа ННБ на нефть и газ: прерывистый процесс проводки скважин c использованием роторного бурения. При этом способе c забоя скважины долотом меньшего диаметра, чем Ø ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы c помощью съемного или несъемного клинового либо шарнирного устройства. Затем направление углубляется и расширяется. Дальнейшее бурение ведется долотом нормального Ø c сохранением направления c помощью КНБК, оснащенной стабилизаторами; непрерывный процесс проводки скважины с использованием турбобура. При этом способе для набора искривления используется такая КНБК, при которой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси. B этом случае весь процесс ННБ сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте с использованием над турбобуром переводника c перекошенными резьбами, либо искривлённую бурильную трубу. |