Традиционные инструменты для направленного бурения

Три вопроса, которые необходимо решить при управлении траекторией ствола скважины:

① Разумно спроектировать нижнюю буровую колонну (BHA) для контроля скорости изменения угла отклонения скважины.

② Разумно проектировать или выбирать внутрискважинные инструменты со специальной конструкцией для контроля скорости изменения азимутального угла скважины.

③ Разумный выбор и контроль нагрузки на долото (WOB) для регулирования скорости вертикального проникновения долота и величины сил, действующих на пласт, тем самым обеспечивая контроль кривизны ствола скважины.

К традиционным инструментам для наклонно-направленного бурения относятся, главным образом, наклонные бурильные колонны, немагнитные бурильные валы (НМВК), тяжелые бурильные трубы (ТБВ), стабилизаторы, уплотнители посадочного места шпонки и т. д.

I. Направленная подводная лодка

1. Типы

Направленное прямое бурение: используется для направленного бурения с помощью буровых установок с изогнутым корпусом и прогрессивной полостью (PCD).

Направленный изогнутый сверло: используется для направленного бурения с помощью сверл с прямой полостью (PCD).

2. Базовая структура

1) Направленная прямая суббассейн

Компоненты: Корпус 4, центрирующая втулка 1, направляющий ключ 3, установочный винт 2

2) Направленно изогнутый субмикроволновый канал

Компоненты: корпус 4, центрирующая втулка 1, направляющий ключ 3, установочный винт 2. По сравнению с направляющим прямым поддоном, он имеет структурный угол изгиба λ, формула расчета которого: λ = 57,3 × (a – b) / d

II. Немагнитный бурильный вал (НМВВ)

1. Функция

Для предотвращения погрешностей измерений используйте экранирование магнитоизмерительных приборов.

Выполняют функции обычных бурильных колонн.

2. Материалы немагнитных бурильных колонн

В основном к ним относятся сплавы монеля (содержащие медь, никель, хром и др.), хромоникелевые сплавы, аустенитные сплавы на основе хрома и марганца, бериллиево-медные сплавы, немагнитная сталь SMFI и отечественная марганцево-хромоникелевая сталь.

3. Выбор длины немагнитного бурильного кольца

Обратитесь к «Карте интенсивности горизонтального магнитного поля Земли». Разумный выбор длины немагнитной бурильной колонны позволяет точно измерить магнитный азимут в открытом участке скважины. Чем выше интенсивность магнитного поля в этом районе, тем длиннее должна быть немагнитная бурильная колонна.

4. Осмотр и использование немагнитных бурильных колонн

1) Прямолинейность наружной цилиндрической поверхности немагнитного бурильного утолщения должна составлять ≤ 2 мм/м, а прямолинейность по всей длине — ≤ 5 мм/м.

2)Царапины на поверхности корпуса трубы немагнитного бурильного утолщения не должны превышать установленный допустимый предел царапин.

3)Поверхность резьбы должна быть гладкой, без допустимых неровностей, трещин, кракелюра или других повреждений.

4）Момент затяжки резьбы немагнитных бурильных колонн должен быть ≥ установленному минимальному моменту вращения.

5)Относительная магнитная проницаемость и магнитная однородность немагнитной бурильной колонны должны проверяться один раз в год, а результаты проверки должны соответствовать требованиям Стандарта на немагнитные бурильные колонны (SY5145-86).

III. Бурильные трубы тяжелого сечения (HWDP)

Он используется в нижней части бурильной колонны вместо бурильных колонн для создания давления. При наклонно-направленных работах с использованием рулевых инструментов он уменьшает площадь контакта со стенкой скважины, минимизирует сопротивление трению, облегчает скользящие операции, повышает безопасность в скважине и способствует контролю параметров наклонно-направленной скважины. Он также служит переходным участком между бурильными колоннами и бурильными трубами для смягчения изменений жесткости.

IV. Стабилизатор

1.Применение стабилизаторов в наклонно-направленном бурении

В наращиваемых и отводных буровых колоннах стабилизаторы выступают в качестве точек опоры. Регулируя положение стабилизаторов в нижней буровой колонне, можно изменять напряженное состояние нижней буровой колонны для обеспечения контроля траектории скважины.

2.Повышение жесткости нижней части бурового компоновки позволяет стабилизировать отклонение и азимут скважины. В буровых компоновках с регулируемым углом наклона жесткость нижней части компоновки повышается за счет уменьшения расстояния между долотом и стабилизатором, а также между стабилизаторами, что позволяет ограничить деформацию сжатия нижней части компоновки и добиться эффекта удержания отклонения.

3.Обработайте ствол скважины таким образом, чтобы изменение кривизны ствола было плавным и равномерным, что помогает снизить вероятность возникновения внутрискважинных осложнений.

Внимание! При загрузке и извлечении стабилизатора из скважины тщательно измерьте наружный диаметр стабилизатора, проверьте степень его износа и положение при установке в компоновке буровой колонны. Износ наружной части стабилизатора не должен превышать 2 мм.

Виды стабилизаторов:

Прямореберный симметричный стабилизатор Пятилопастный (трехлопастный) сферический стабилизатор

Пятилопастной (трехлопастной) спиральный стабилизаторСменная стабилизирующая втулка

Трехлепестковый эксцентриковый стабилизаторСменный стабилизатор

V. Стеклоочиститель сиденья с ключом

Геометрическая форма скребка для посадочных мест шпонок аналогична форме спирального стабилизатора. Его габаритные размеры меньше, чем у стабилизатора, но больше, чем у бурильной колонны. В отличие от спирального стабилизатора, верхняя и нижняя наклонные части скребка для посадочных мест шпонок приварены методом наплавки твердыми электродами в коническую форму, что позволяет выполнять функции резки, развертывания и очистки посадочных мест шпонок.

Положение скребка для посадочного места шпонки в буровой колонне следующее:

1. BHA — специальное средство для протирки сидений ключей.

Конфигурация BHA для очистки основных шпоночных пазов: Долото + бурильная колонна малого размера (50)～60 м) + стеклоочиститель ключа + буровой барабан + бурильная труба тяжелого веса (HWDP).

Для очистки более длинных шпоночных посадочных мест можно использовать следующую компоновку бурильной колонны: долото + 1 стойка бурильной колонны малого диаметра + очиститель шпоночного посадочного места + 1 стойка бурильной колонны малого диаметра + гибкий соединитель + бурильный барабан + бурильная труба большого диаметра (HWDP).

Наружный диаметр малогабаритной бурильной колонны в бурильной колонне должен совпадать с наружным диаметром бурильной трубы, используемой при бурении. При спуске бурильной колонны примерно на 100 м выше места крепления ключа следует контролировать скорость спуска; при возникновении сопротивления следует начать расширение и строго контролировать осевую нагрузку (обычно менее 49 кН).

2. Протирание посадочного места ключа во время сверления.

При наклонно-направленном бурении, начиная с участка наращивания, в буровом инструменте часто используются скребки для удаления застрявших кернов. В зависимости от кривизны пробуренной скважины и литологии пласта, скребок для удаления застрявших кернов используется для многократного расширения в участках с «изгибом», где высока вероятность образования застрявших кернов, чтобы предотвратить их образование.

VI. Поплавковый клапан

Его основные функции заключаются в предотвращении обратного потока бурового раствора (который может повредить измерительные приборы в скважине) и в предотвращении засорения сопел бурового долота.

VII. Ангарная секция

Прибор для измерения параметров бурения (MWD) устанавливается внутри него, обеспечивая безопасную и стабильную среду для проведения измерений.

На внешней стенке подвесного устройства имеется шкала верхнего уровня, которая используется для калибровки верхнего уровня бурового долота с прогрессивной полостью (PCD) и измерения величины смещения между MWD и PCD. Внутренняя стенка устройства снабжена выступающим шпоночным ключом, который используется при установке MWD. ​​Когда MWD не используется, необходимо сначала снять подвесное устройство, чтобы избежать смывания шпоночного ключа из-за чрезмерного расхода воды (что может привести к авариям в скважине).

VIII. Банка

Его основная функция заключается в поддержании рабочего баланса бурильного долота и бурильной колонны, а также в оказании помощи при застревании трубы.

IX. Гибкое соединение

Его основная функция — защита ударного механизма и повышение эластичности бурильной колонны во время ударного воздействия.