Опорно-центрирующий бурильный инструмент - это группа оборудования в составе компоновок низа бурильной колонны, бурильной или обсадной колонны, которое выполняет опорно-центрирующие функции.
Задачи, выполняемые данным инструментом:
калибровка и выравнивание стенок скважины с целью поддержания номинального диаметра ствола и удаления неустойчивых элементов из зоны предразрушения;
центровка инструмента и создание равномерного кольцевого зазора вокруг бурильного инструмента или обсадной колонны;
варьирование жестокости КНБК для лучшего контроля и управления траекторией наклонно-направленной скважины.
Данное оборудование можно классифицировать по нескольким критериям:
По области применения: бурение скважин (в составе КНБК и бурильных колонн), цементирование скважин (в составе обсадной колонны)
По расположению в составе инструмента: в составе КНБК, в составе бурильной колонны, в составе обсадной колонны.
По типу: калибраторы, центраторы, стабилизаторы.
По функционалу: калибровка и выравнивание стенок (калибраторы), центровка инструмента (центраторы), управление жесткостью инструмента (калибраторы, центраторы, стабилизаторы), выполнение прочих функций (расширители, центраторы-турбулизаторы).
По конструкции: шарошечные, лопастные, плашечные, роликовые.
По жесткости собственной конструкции: жесткие, упругие.
По постоянству типоразмера: одноразмерные, переменного диаметра.
Прихват - это осложнение (авария), которая сопровождается потерей подвижности инструмента. Прихваченным в скважине может оказаться: бурильная колонна, обсадная колонна, пластоиспытатель, насосно-компрессорные трубы, геофизический прибор или кабель.
Понятие «прихват», как осложнение, регламентируется управляющими документами подрядчика. Обычно прихват считают осложнением, если инструмент был освобожден силами бурового подрядчика в регламентированные сроки.
Понятие «прихват», как авария подразумевает под собой ситуацию, когда инструмент не был извлечен из скважины, произошел его обрыв, произведен его отвинчивание или отстрел с оставлением части в скважине, либо время на ликвидацию превысило регламентированные сроки, а к ликвидации привлекались специальные силы (бригады по сложным работам).
Прихваты классифицируются по нескольким критериям:
по типу прихвата (шламом, дифференциальный, механический);
по наличию циркуляции (имеется, отсутствует);
по объекту прихвата (бурильная колонна, обсадная колонна, НКТ, пластоиспытатель, ГФИ кабель или прибор);
Режим бурения - это совокупность параметров, определяющих эффективность проходки скважины бурением.
Режим бурения представляется совокупностью параметров, в которые обычно входят: осевая нагрузка на долото, частота вращения инструмента и расход промывочной жидкости.
Основные требования к параметрам режима бурения - контролируемость - мы должны знать чему равен тот или иной параметр и иметь возможность оперативно его скорректировать. Поэтому, например, для сильно искривленных и горизонтальных скважин осевая нагрузка на долото оценивается не относительно действующего веса на крюке, а через перепад давления на нагнетательной линии.
Выделяют три разновидности режимов бурения:
Оптимальный - это такое сочетание параметров, которое позволяет разрушать горную порожу с максимальной скоростью и минимальными затратами. То есть себестоимость механического бурения в данном случае минимальна.
Специальный - режим бурения, который закладывается для определенных условий и связанный либо с применением какой-то технологии (бурение на депрессии, бурение с отбором керна, срезка в наклонный ствол) или с осложнением (поглощение бурового раствора, интенсивные осыпи и обвалы). Задача данного режима либо обеспечить максимальную эффективность реализации технологии, либо снизить вероятность возникновения и развития осложнений.
Эффективный - режим бурения, при котором основной акцент делается на скорость разрушения пород и не учитывается степень реального износа оборудования. То есть в моменте скорость бурения высока, но из-за интенсивного износа оборудования в длительной перспективе - себестоимость увеличивается.
Основным технико-экономическим показателем режима бурения является - механическая скорость проходки, поскольку она напрямую отражает влияние всех параметров режима на скорость сооружения скважины. Прочие технико-экономические показатели связаны с режимом бурения не настолько тесно.
Открыть тему
Неустойчивость стенок скважины – это группа осложнений, которая обобщает любые явления, связанные с изменение профиля стенки скважины, которые отличают ее поверхность от цилиндрической.
К видам неустойчивости стенок скважины стоит отнести: осыпи, обвалы, сужение ствола скважины, ползучесть стенок скважины, набухание стенок скважины, растворение, растепление, желобообразование. Это осложнения, связанные со стенками скважины – первого рода – то есть они проявляются при создании определенной совокупности внешних условий (геологические условия, свойства бурового раствора, режим промывки, профиль скважины, количество спускоподъемных операций). Сочетание внешних условий обуславливает какое именно из указанных осложнений возникнет.
В некоторых случаях, к этим категориям добавляют группу осложнений, связанных с неустойчивостью стенок скважины, второго рода – кавернообразование, сальникообразование и заклинку инструмента горными породами. Их особеннось заключается в том, что они провоцируются за счет осложнений первого рода. Например, кавернообразование происходит, как следствие обвалов стенок скважины, растворения или растепления. Заклинка горными породами возможна, как результат обвала крепких горных пород или попадания инструмента в желобную выработку. Сальникообразование – может стать результатом любого осложнения, которое обеспечит избыточное количество глинистой горной породы в стволе скважины (осыпи, обвалы, сужение ствола скважины, набухание, ползучесть, растепление).
В общем виде можно их классифицировать по следующим признакам:
- По характеру изменения сечения ствола скважины: выделяют осложнения связанные с увеличением сечения ствола скважины (осыпи, обвалы, растворение, растепление, желобообразование) и с уменьшением сечения ствола скважины (набухание, сужение, ползучесть).
- По природе возникновения – химические и физические. К химическим относятся те, которые провоцируются за счет химического взаимодействия бурового раствора со стенками скважины (растворение, осыпи, обвалы, набухание). К физическим, те которые обеспечиваются за счет физических явлений – фильтрационные (сужение ствола), гравитационные (сужение ствола, осыпи, обвалы, ползучесть), тепловые (растепление), механические (желобообразование). Безусловно, не обязательно, чтобы осложнение имело единую приподу – оно может провоцироваться группой внешних физико-химических факторов.
- По влиянию на количество шлама в кольцевом пространстве – увеличивающие количество шлама (осыпи, обвалы, сужение ствола скважины, ползучесть стенок скважины, набухание стенок скважины, растепление), не изменяющие количество шлама (растворение, желобообразование).
- По влиянию на свойства бурового раствора – активно влияющие (растворение), пассивно влияющие (желобообразование), избирательно влияющие (осыпи, обвалы, сужение ствола скважины, ползучесть стенок скважины, набухание стенок скважины, растепление). Последняя группа может активно влиять, а может не влиять на свойства бурового раствора, что обуславливается преимущественно генезисом попадающих в буровой раствор пород и их химическим взаимодейсвиями.
- По зависимости от профиля скважины – принципиально зависящие от профиля скважины (желобообразование), принципиально не зависящие от профиля скважины (осыпи, обвалы, сужение ствола скважины, ползучесть стенок скважины, набухание стенок скважины, растворение, растепление).
Керноотборный инструмент – это группа скважинного оборудования, которая используется для отбора керна.
Керн – это образец горной породы, который извлекается из скважины в процессе бурения и служит для проведения исследований, оценки фильтрационно-емкостных свойств горной породы, изучения ее состава, структуры и текстуры.
Параметры керна определяются параметрами используемого для его отбора скважинного оборудования, которое в свою очередь может быть классифицировано на следующие категории:
- Бурильная головка – это тип керноотборного инструмента, который непосредственно выбуривает образец горной породы. Бурильная головка также является породоразрушающим инструментом, который формирует столбик горной породы, обуривая ее по кольцевому забою. Бурильные головки классифицируются по типу инструмента – шарошечный, лопастной, алмазный.
- Керноотборный снаряд – это та часть бурильного инструмента, внутрь которой размещается образец керна после его отбора и перед транспортировкой. Керноотборные снаряды включают в себя грунтоноску и кернорватель.
Грунтоноска используется для расположения, хранения и перемещения керна. Грунтоноски или керноотборники бывают съемные и несъемные по способу транспортировки керна на поверхность. Также они отличаются по способу защиты керна от внешних воздействий – выделяют снаряды для отбора изолированного (защищенного от скважинных условий) и неизолированного керна.
Кернорватели используются для отрыва керна от забоя и удержания его в пределах керноотборника при транспортировании. Кернорватели бывают различных типов в зависимости от типа горной породы, в которой отбирается керн – цанговые для твердых пород, рычажковые (лепестковые) для мягких пород, комбинированного типа.
Открыть тему
ГНВП (газонефтеводопроявления) - это поступление пластового флюида (газ, нефть, вода или их смесь) в ствол скважины, не предусмотренное технологией работ при ее строительстве, освоении и ремонте.
Важно понимать, что при условии обеспечения контроля мы будем наблюдать уже не осложнение в виде ГНВП, а, например, бурение на депрессии (условно «бурение в условиях ГНВП») или стандартную работу скважины в режиме фонтанирования (добычу флюда).
Сама аббревиатура дает представление о потенциальной опасности возможных флюидов – от самого опасного газа, к самой неопасной воде. Хотя нужно отметить, что пластовые воды могут приводить также к серьезным негативным последствиям при условии, что они сильно минерализованы или имеют такие опасные примеси, как сероводород.
По составу компонентов флюидов различают: газопроявления, нефтеводопроявления, водопроявления и ГНВП. Газопроявления более опасны из-за физических свойств газа – малой вязкости и плотности, способности в больших пределах изменять свой объем и давление, пожаро- и взрывоопасности, возможного наличия отравляющих примесей типа сероводорода. Газопроявление возникает и переходит в открытый фонтан значительно быстрее, чем жидкостное, при герметизации скважины давление на устье растет быстрее и достигает значений, близких к пластовому давлению. Опасностью газового фонтана является то, что он воспламеняется практически сразу после своего начала. Это обусловлено возможным искрообразованием между песчаными примесями в газе и колонной головкой при выходе газового потока на устье скважины.
Нефтепроявления имеют высокую проникающую способность, при условии низкой плотности пластового флюида, и поэтому могут также иногда мигрировать по стволу скважины, но давления на устье они создают меньшие, чем газопроявления (поскольку часть создаваемого давления компенсируется собственно самим столбом поднимающегося флюида). При переходе в открытый фонтан – нефтепроявление покрывает все окрестности устья скважины нефтяной пленкой. Самопроизвольно воспламениться нефтяной фонтан практически не может, но если произойдет возгорание то оно имеет «ковровый» характер распространения, при котором горит нефтяная пленка по всей ее поверхности.
Водопроявления по сравнению с проявлениями нефти и газа являются относительно безопасными. При переходе в открытый фонтан они приводят к покрытию территории кустовой площадки водой в летнее время, а в зимнее время – к формированию на месте буровой установки – ледяного нароста. При сильной минерализации пластовых вод – водопроявлением может привести к интенсивной коррозии оборудования, а при наличии большого содержания сероводорода – к отравлению персонала или при его интенсивном выделении – к образованию пожаров и взрывов.
Открытые нефтяные и газовые фонтаны являются наиболее сложными авариями в нефтяной промышленности. Нередко они приобретают характер стихийных бедствий, требуют больших затрат материальных ресурсов, существенно осложняют деятельность буровых и нефтегазодобывающих предприятий, а также прилегающих к району аварии объектов промышленности и населенных пунктов, наносят невосполнимый ущерб окружающей среде.
Поскольку ликвидация аварий сопряжена с возможным возгоранием и травмированием работающих на устье скважины, каждый открытый фонтан следует рассматривать как потенциальную возможность группового несчастного случая.
Открыть тему
Породоразрушающий инструмент – это категория бурового оборудования, которая используется для разрушения не только горной породы, но также цемента и технологической оснастки в скважине.
Существует достаточно широкое многообразие породоразрушающих инструментов, которые отличаются областью применения, конструкцией и принципом работы.
В общем виде можно выделить следующий категории породоразрушающего инструмента: буровые долота, бурильные головки, калибраторы, расширители, фрезеры.
Важно отметить, что бурильные головки также относятся к категории керноотборного инструмента, фрезеры – к категории аварийного инструмента, а калибраторы – опорно-центрирующего инструмента.
Буровые долота используются непосредственно для разрушения горной породы, а также для нормализации забоя после цементировочных работ, то есть для разбуривания технологической оснастки.
Бурильные головки используются также для разрушения горной породы на забое, но с тем отличием, что они имеют в центральной части отверстие, куда происходит отбор столбика керна.
Расширители – необходимы для увеличения диаметра скважины поступательно за долотом меньшего диаметра или локально в определенном интервале.
Калибраторы используются для выравнивания стенок скважины, поддержания номинального диаметра скважины, а также для удаления со стенок скважины неустойчивых элементов, формирующих зону предразрушения.
Фрезеры необходимы для разрушения на забое твердых элементов (преимущественно металлических и твердосплавных), оставленных на забое при инцидентах и авариях. Также они могут использоваться для нормализации забоя и разбуривания ненормативных цементных стаканов.
В данном разделе мы с Вами обсудим в формате вебинаров и видеолекций все, что мне удалось собрать по теме такого интересного и важного элемента бурового оборудования, как яс/ясс.
Скважина – это цилиндрическая горная выработка, длина которой многократно превышает ее диаметр, сооруженная без доступа человека на забой. Относительно данного определения стоит сделать несколько уточнений.
Например, понятие «цилиндрическая» обусловлено наиболее распространенным способом сооружения скважины – механический вращательный. Если бы при сооружении скважины использовались другие технологии, которые позволяли бы создавать ее с сечением отличным от окружности, то данное утверждение было бы не совсем корректным.
Понятие «без доступа человека на забой» подразумевает именно процесс строительства скважины. Это не исключает того, что после строительства скважины человек может спуститься на забой для решения каких-либо задач.
Скважина состоит из ряда элементов:
- Устье;
- Забой;
- Ствол скважины;
- Обсадная колонна;
- Цементный камень;
- Колонна НКТ;
- Зона перфорации;
- Фонтанная арматура.
Устье скважины – это верхняя точка скважины, откуда начинается бурение, где изначально размещается буровое оборудование, а затем устанавливается фонтанная арматура. Через устье скважины осуществляется доступ к подземной части скважины. Устье характеризуется следующими параметрами: координаты (широта и долгота), а также абсолютное положение относительно уровня мирового океана.
Забой скважины – это нижняя точка скважины на данный момент или на момент окончания бурения. Забой может характеризоваться по-разному. Существуют понятия: текущего и проектного забоя, искусственного и естественного забоя, эксплуатационного забоя. Забой характеризуется значениями координат (широта и долгота), а также глубиной измеренной (по стволу) и абсолютной (по вертикали) с учетом альтитуды.
Текущий забой – это точка в скважине, на которой в данный момент ведутся работы. Не обязательно, чтобы он соответствовал глубине скважины на данный момент. К примеру, если глубина скважины 3220 м, а на глубине 2890 м ведутся работы по установке цементного моста, то текущий забой в момент проведения работ – 2890 м. Понятие текущего забоя часто упоминается в отчетах и сводках по бурению за определенный период.
Проектный забой – это конечная точка скважины, достижение которой определяет окончание бурения. Обычно проектный забой коррелирует с определенной точкой в продуктивном пласте.
Естественный забой – это забой, который представлен реальными горными породами. При проведении обыкновенного бурения работы обычно ведутся всегда на естественном забое.
Искусственный забой – это забой, который представлен внедренным элементом в стволе скважины – например, цементным мостом или опорой клина-отклонителя. Обычно искусственный забой используется для обхождения мест аварий в стволе скважины или для изменения траектории скважины в целях наклонно-направленного бурения.
Эксплуатационный забой – это забой, через который ведется эксплуатация скважины. Эксплуатационный забой бывает открытый, закрытый и смешанный.
Открытый забой – обычно представлен необсажнным стволом и применяется при условии, если пласт-коллектор сложен прочными горными породами.
Закрытый забой – представляет собой полностью обсаженную часть ствола, которая была затем проперфорирована любым из известных методов для обеспечения сообщения с продуктивным пластом. Обычно такой тип забоя применяется при пластах-коллекторах, сложенных неустойчивыми породами.
Смешанный забой – это тип забоя, который представлен обсаженной частью ствола с помощью специального фильтра без цементирования. Такой тип забоя применяется обычно в породах, которые достаточно устойчивы к обрушению, но склонны к интенсивному выносу песка.
Открыть тему
