Наклонно-направленное бурение скважин

      Кустовым бурением называют такой способ, при котором устья скважин находятся на общей площадке сравнительно небольших размеров, а забои в соответствии с геологической сеткой разработки месторождения. Впервые этот способ был применен в 1934 г. на Каспии, затем стал использоваться в Пермском нефтяном районе. Особенно бурное развитие он получил в Западной Сибири, где в настоящее время более 90 % объема бурения выполняется с кустовых площадок.Бурение скважин кустовым способом имеет целый ряд существенных преимуществ. Прежде всего, это экономически выгодно, так как при этом значительно сокращаются затраты средств и времени на обустройство площадок под скважины, подъездных путей к ним и других коммуникаций, существенно уменьшаются затраты времени на вышкостроение, промысловое обустройство скважин, их эксплуатационное обслуживание и ремонт.Кроме того, кустовое бурение выгодно и с экологической точки зрения, так как позволяет значительно уменьшить площадь земель, занимаемых под буровыми, а также снизить затраты на природоохранные мероприятия.Однако широкое развитие кустового способа бурения потребовало разработки новых технологий направленного бурения, новых технических средств и оборудования.

3.1.ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И БУРЕНИЯ СКВАЖИН    С КУСТОВЫХ ПЛОЩАДОК

       Рис.3.1.Оптимальное направление движения станка          

      При бурении скважин с кустовых площадок в связи с тем, что устья скважин располагаются близко друг к другу, возможны тяжелые аварии, связанные с пересечением стволов двух скважин. Для предотвращения этого явления при проектировании необходимо учитывать ряд дополнительных факторов. Основной принцип проектирования состоит в том, что в процессе бурения стволы скважин должны отдаляться друг от друга. Это достигается, во-первых, оптимальным направлением движения станка (НДС) на кустовой площадке, во-вторых, соответствующей очередностью разбуривания скважин и, в-третьих, безопасной глубиной зарезки наклонного ствола.

        Наиболее оптимальным вариантом бурения с кустовой площадки является такой, при котором направления на проектные забои скважин близки к перпендикулярным по отношению к НДС, а совпадение НДС и направлений на проектные забои нежелательно и должно быть минимальным (рис. 3.1.).После определения НДС производится проектирование очередности бурения скважин. Она зависит от величины угла, измеряемого от НДС до проектного направления на забой скважины по ходу часовой стрелки. В первую очередь бурятся скважины, для которых этот угол составляет 120-240О (I сектор), причем сначала скважины с большими зенитными углами (рис. 3.2.).

 

Рис. 3.2. Очередность разбуривания

скважин с кустовых площадок

        В первую очередь бурятся скважины, для которых этот угол составляет 120-240О (I сектор), причем сначала скважины с большими зенитными углами (рис. 3.2.). Во вторую очередь - скважины, горизонтальные проекции которых образуют с НДС угол, равный 60-120О и 240-300О (II сектор), и вертикальные скважины. В последнюю очередь бурятся скважины, для которых указанный угол ограничен секторами 0-60О и 300-360О (III сектор), причем сначала скважины с меньшими зенитными углами. Глубина зарезки наклонного ствола при бурении скважин I и II секторов для первой скважины принимается минимальной, а для последующих - увеличивается. Во II секторе допускается для последующих скважин глубину зарезки наклонного ствола уменьшать только в том случае, если разность в азимутах забуривания соседних скважин составляет 90О и более. Для скважин III сектора глубина зарезки наклонного ствола для очередной скважины принимается меньшей, чем для предыдущей. Расстояние по вертикали между точками забуривания наклонного ствола для двух соседних скважин, согласно действующей инструкции [4], должно быть не менее 30 м, если разность в проектных азимутах стволов составляет менее 10О; не менее 20 м, если разность азимутов 10-20О; и не менее 10 м во всех остальных случаях. Непосредственно в процессе бурения для предотвращения пересечения стволов необходимо обеспечить вертикальность верхней части ствола. Даже небольшое искривление в 1-2О на этом участке, особенно в направлении движения станка, может привести к пересечению стволов. Для предотвращения искривления необходимо проверить центровку буровой вышки, горизонтальность стола ротора, прямолинейность всех элементов КНБК, соосность резьб. В процессе бурения на план куста необходимо наносить горизонтальные проекции всех скважин. Однако истинное положение ствола может отличаться от расчетного. Это объясняется погрешностями при измерениях параметров искривления и ошибками графических построений. Поэтому зона вокруг ствола скважины с некоторым радиусом r, равным среднеквадратической ошибке в определении положения забоя, считается опасной с точки зрения пересечения стволов. Величина этого радиуса с достаточной степенью точности может быть принята равной 1,5 % текущей глубины скважины за вычетом вертикального участка, но не менее 1,5 м. Если в процессе бурения соприкасаются опасные зоны двух скважин, то необходимо замеры параметров искривления производить через 25 м проходки двумя инклинометрами и применять лопастные долота, что снижает вероятность повреждения обсадной колонны в ранее пробуренной скважине. Чаще же, как показывает практика, пересечение стволов возникает из-за неточностей в ориентировании и несвоевременных замерах параметров искривления.

4.Техника Безопасности

      При бурении скважин должны быть соблюдены требования, предусмотренные Едиными техническими правилами ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях и Правилами безопасности в нефтегазодобывающей промышленности.Площадка, предназначенная для монтажа буровой установки, должна быть свободна от наземных и подземных трубопроводов, кабелей, очищена от леса. Кустарника, травы и спланирована в радиусе не менее 50 м. Территория для размещения пожарной техники вокруг буровой площадки должна быть шириной не менее 12 м. Расстояние от площадки до устья скважины должно быть не более 15 м. Буровые насосы с двигателями внутреннего сгорания могут быть смонтированы как в привышечном сарае, так и в отдельном помещении, которые следует строить из трудносгораемых материалов. Запрещается хранить топливо и обтирочный материал в  помещении, предназначенном для двигателей внутреннего сгорания. Топливные резервуары для двигателей внутреннего  сгорания (ДВС) должны быть расположены на расстоянии  не менее 40 м от наружных стен зданий и сооружений буровой.Топливопровод должен иметь два запорных устройства: одного – у топливного резервуара, а другое -  у машинного помещения на расстоянии не менее 5 м от его укрытия с внешней стороны.

Топливная емкость и установка  должны иметь обвалование, достаточное для предотвращения разлива топлива и масла на территории буровой и под агрегатные помещения во время их перекачки.

П р и м е ч а н и е. Если двигатели внутреннего сгорания установлены в отдельном помещении, разрешается иметь внутри помещения расходный бачок для горючего вместимостью не более 200 л. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания буровых установок следует удалять на расстоянии не менее 15 м от устья скважины, не менее 5 м 
от боковой обшивки приводного блока (при горизонтальной прокладке выхлопного трубопровода) и не менее чем на 1,5  м выше конька крыши приводного блока (при вертикальной прокладке выхлопных труб). Выхлопные трубопроводы должны быть оборудованы искромаслоуловителями, а схема отводов выхлопных газов должна исключать их попадание на рабочие места буровой. В местах прохода через стены, полы или крышу помещения выхлопные трубы следует монтировать а герметизирующих устройствах,  изготовленных из несгораемого материала с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч. Размеры  отверстий для этого устройства должны удовлетворять требованиям монтажа и демонтажа выхлопных труб.Расположение трансформаторов (подстанций) должно исключать их затопление буровым раствором и ливневыми водами. 
Нефть для ванны необходимо подвозить к скважине в герметично закрытых емкостях.Трубы как при наливе нефти в емкости, так и при прокачке через них в скважину должны быть надежно заземлены.  Правильность выполнения заземления труб проверяет электротехнических персонал. 
Помещение силового привода вышечного и насосного блоков буровой должно быть тщательно провентилировано от нефтяных паров: после проверки отсутствия взрывоопасной смеси в воздухе может быть допущена работа дизелей или электродвигателей. 
Остатки жидкости, отработанную нефть, применяемую для ванн, следует сливать только в производственную канализацию, нефтеловушку или емкость; сливать их на землю запрещается. Емкость вывозят (по согласованию с пожарной охраной) в пожаробезопасное место. 
Заливочные агрегаты, применяемые для закачки нефти в скважину, рекомендуется устанавливать с наветренной  стороны от устья скважины. 
Выкидные трубопроводы для отвода газа следует оборудовать факельной установкой, располагаемой с подветренной стороны на расстоянии не менее 60м от устья скважины. 
Площадь вокруг факельной установки в радиусе 15 м должна быть очищена от кустарника, травы и деревьев. Территорию вокруг факельной установки в радиусе 30 м необходимо оградить и обозначить предупреждающими знаками.Газ в факельной установке следует поджигать дистанционно запальным         устройством. 
Противопожарные мероприятия при ликвидации нефтяных выбросов и открытого фонтана при бурении (и эксплуатации) нефтяных и газовых скважин следует проводить в соответствии с Инструкцией по организации и безопасному ведению работ при ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов.  
Жилые, бытовые и административные вагончики для вахтовых бригад следует располагать на расстоянии, равном высоте вышки плюс 10 м, но не менее 60 м от устья скважины.

        Заключение

      

        В современных буровых работах существует два основных метода бурения – вертикальное бурение и наклонно направленное бурение. Что такое вертикальное бурение, интуитивно понятно и неспециалисту. Вертикальное бурение осуществляется сплошь и рядом при организации водозаборных скважин в частных домах или на территориях предприятий. Этот вид бурения – самый простой и не требует особых расчетов и научных знаний. Наклонно направленное бурение – немного другой случай. Данный метод, хотя его смысл и понятен из названия, не так прост. Очевидно, что наклонно направленное бурение применяют в тех случаях, когда по вертикали к водоносному пласту или месторождению полезных ископаемых нет возможности подступиться, то есть вертикальное бурение неприменимо. Например, месторождение или пласт располагается под горным массивом, водоемом или в районе интенсивной застройки.В тех случаях, когда вертикальное бурение невозможно, необходимо провести тщательный расчет различных вариантов организации скважин и способов выполнения, и только потом начинать наклонно направленное бурение. Технологически наклонно направленное бурение – метод значительно более сложный, чем вертикальное бурение, требующий учета твердости грунта, залегания пластов различных пород, допустимых нагрузок на наклонные части скважин и т. п. В этом смысле вертикальное бурение намного проще в реализации и, соответственно, дешевле.Появление наклонного бурения относится к 1894, когда С.Г.Войслав провёл этим способом скважину на воду близ Брянска. Успешная проходка скважины в Бухте Ильича (Баку) по предложению Р.А.Иоаннесяна, П.П.Шумилова, Э.И.Тагиева, М.Т.Гусмана (1941) турбинным наклонно-направленным бурением положила начало внедрению наклонного турбобурения, ставшего основным методом направленного бурения в России, получившего применение за рубежом. Этим методом при пересечённом рельефе местности и на морских месторождениях бурят кусты до 20 скважин с одного основания. В 1938-1941 в разработаны основы теории непрерывного наклонного регулируемого турбинного бурения при неподвижной колонне бурильных труб. Этот метод стал основным при бурении наклонных скважин.Недостатками наклонно-направленного и горизонтально-направленного бурения являются повышенная вероятность возникновения аварийной ситуации из-за использования клиньев, требования к прочности бурильных труб, необходимости частого использования отклонителей и приборов, что увеличивает. К основным достоинствам наклонно-направленного бурения относятся: возможность определения истинной мощности наклонных пластов, подсечения полезных ископаемых, залегающих в труднодоступных местах (горы, водоемы, болотистая местность и т. д.), обхода естественных препятствий (здания, дороги, реки и т. п.) при инженерно-техническом бурении и т. п. Наклонно-направленное и горизонтально-направленное бурение широко применяется при сооружении скважин различного назначения - группы А,Б,В,Г,Д.Наклонно-направленное бурение - способ проведения скважины с отклонением от вертикали по заранее заданной кривой. Наклонно-направленное бурение впервые осуществлено в СССР на Грозненских нефтепромыслах (1934). В 1972 в СССР наклонно-направленное бурение сооружено около 25% общего метража скважин на нефть. Наклонно-направленное бурение оказывается целесообразным при: сложном рельефе местности (например, при расположении залежи под дном крупного водоёма или под капитальными сооружениями); геологических условиях залегания полезных ископаемых, не позволяющих вскрыть их вертикальными скважинами; кустовом бурении или многозабойном бурении; тушении горящих нефтяных и газовых фонтанов. При геологоразведочных работах наклонно-направленное бурение осуществляется шпиндельными буровыми станками, причём скважина забуривается наклонно непосредственно с земной поверхности; при вскрытии нефтяных и газовых пластов. Наклонно-направленное бурение производится турбобурами или роторным способом (скважина с поверхности забуривается вертикально с последующим отклонением на заданной глубине в запроектированном направлении).Отклонение скважины от вертикали при наклонно-направленном бурении (изменение зенитного угла и азимута бурения) осуществляется отклоняющими устройствами, например турбинными отклонителями. Бурение прямолинейно-наклонных участков производится с помощью бурильных устройств, включающих центрирующие и калибрующие элементы. Наибольшее отклонение от вертикали при наклонно-направленном бурение (3836 м) получено в США в заливе Кука: на остраве Сахалин отклонение составило 2453 м (1972).

Список используемой литературы

1.  Горин А.С., Ю.И. Спектр, В.А. Красков, журнал «Трубопроводный транспорт нефти», №11 2003 г.

2.  Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М., Технология бурения нефтяных и газовых скважин., 2001 г.

3.  Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967 г.

4.  Абрамов Г. С., Барычев А. В., Камнев Ю. М., Молчанов А. А., Сараев А. А., Сараев А.Н., Опыт эксплуатации перспективы развития забойных инклинометрических систем с электромагнитным каналом связи. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности», №1-2, 2001г.

5.  Березин В.Л., Зиенко А.И., Минаев В.И./ Обзорная информация «Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности», серия «Механизация строительства», Выпуск 3, 1984 г.