Спосіб керування вертикальністю буріння стовбурів свердловин

Спосіб керування вертикальністю буріння стовбурів свердловин, що включає виправлення викривлень шляхом штучного відхилення бурового інструмента від стінок пробурюваного стовбура протилежно сформованому викривленню, який відрізняється тим, що процес буріння і виправлення викривлень ведуть циклами, що чергуються, причому на початку кожного циклу ведуть буріння долотом номінального діаметра стовбура свердловини, потім продовжують буріння компонуванням низу бурової колони, що включає долото зменшеного діаметра, над ним бурильну трубу і розширник на номінальний діаметр стовбура свердловини, спочатку прямовисно, потім з бічною опорою бурильної труби над долотом на устя стовбура, утвореного долотом зменшеного діаметра, і нахилом цієї труби протилежно викривленню стовбура, пробуреного долотом номінального діаметра, а далі одночасно долотом і розширником до закінчення циклу О Винахід відноситься до буріння, переважно роторного, стовбурів вертикальних свердловин, що слугують переважно для заморожування, а більш конкретно - до забезпечення мінімальних відхилень стовбурів свердловини від проектної ВІСІ ВІДОМІ способи обмеження відхилень бурового стовбура свердловини від проектної вертикалі (див , наприклад, Вадецкий Ю В Бурение нефтяных и газовых скважин М Недра, 1985, с 295, 296) Ці способи, що базуються на ефектах відхиленого від вертикалі маятника або жорсткої опори низу бурової колони об стінки бурового стовбура, досить ефективні лише в обмежених гірничогеологічних умовах, як, наприклад, при бурінні неглибоких свердловин у м'яких породах В більшості випадків вони зв'язані з істотними обмеженнями в ефективності процесу буріння внаслідок необхідності буріння зі зниженими навантаженнями і втрат часу на виправлення викривлень і не можуть забезпечити досить обмежених відхилень від вертикалі, зокрема в такій технологи, як буріння заморожуючих свердловин Загальним у цих способах стосовно запропонованого винаходу є виправлення викривлень Відомий досконалий спосіб і ВІДПОВІДНІ технічні засоби спрямованого буріння (див публікації в журналі «Глюкауф» №13, 1984р, с 13, №23/24, 1990р, с 3, №2/3, 1994р) Цей спосіб включає безупинний вимір напрямку буріння забійним агрегатом, що складається з електробура, об'ємного маслонасоса на його валу і гідросистеми з відхилювачами напрямних лиж на корпусі бура, що за допомогою імпульсів, що виходять від датчиків виміру напрямку, надають нерухомому корпусу електробура відхилення від стінок бурового стовбура у бік підтримки заданого напрямку буріння Цей спосіб занадто складний, коштовний і недостатньо надійний для застосування в польових умовах звичайного буріння, а також непридатний для роторного буріння Загальним у цьому способі стосовно запропонованого винаходу є використання відхилення від стінок бурової виробки для керування напрямком буріння По технологічній суті, технологічному ефекту, що досягається, і сукупності істотних ознак най (О 00 ю 58629 зі зміною азимута відхилення, - досягти мінімальних абсолютних відхилень стовбура свердловини як у проміжних, так і на кінцевій глибині буріння, - забезпечити продовження поглиблення стовбура одночасно з виправленням викривлення На кресленнях представлені схеми, що пояснюють спосіб керування вертикальністю буріння стовбура свердловини ВІДПОВІДНО ДО запропонованого винаходу Фіг 1 - початковий етап чергового циклу, буріння стовбура 1 свердловини долотом 2 номінального діаметра D (конфігурація долота зображена спрощено) Фіг 2 - початок виправлення відхилення, стрімке забурювання стовбура компонуванням, що включає долото 3 зменшеного діаметру, бурильну трубу 4, що відповідає йому, і розширник 5 діаметром D Фіг 3 - закінчення забурювання стовбура 6 зменшеного діаметра Фіг 4 - продовження буріння стовбура зменшеного діаметра з одночасним розширенням його до - забезпечення ефективного керування вертиномінального діаметра D кальністю буріння щодо роторного приводу, не виключаючи застосувань до інших видів приводу, Буріння виконують переважно роторним способом, як найбільш простим, невибагливим і ефе- спрощення і підвищення надійності виконанктивним, не виключаючи при цьому застосування ня технологічних операцій по керуванню напрямзабійних приводів Процес ведуть циклами, що ком буріння, чергуються На початку кожного циклу стовбур 1 - виключення втрат продуктивного часу при свердловини бурять долотом 2 номінального діавиконанні технологічних операцій по керуванню метра D (див фіг1) Коли відхилення осі А буронапрямком буріння, вого стовбура від проектної вертикалі В набли- забезпечення мінімальних відхилень стовбузиться до припустимої межі, у стовбур опускається ра від проектної вертикалі бурова колона, компонування низу якої, крім траВідомою ІСТОТНОЮ ознакою винаходу є виправдиційних складових, центраторів і т п (на схемах лення викривлення шляхом штучного відхилення не показані), включає бурове долото 3 зменшеного бурового інструмента від стінок бурового стовбура діаметру d (див фіг 2), відповідну йому за діаметпротилежно сформованому викривленню ром бурильну трубу 4 і розширник 5 діаметром D Істотні ВІДМІТНІ ознаки винаходу При торканні долотом 3 раніше сформованого - ведення процесу буріння і виправлення визабою бурова колона (нижня и частина) розташокривлень циклами, що чергуються, вується прямовисне (по вертикалі В), чому не пе- на початку циклу буріння - долотом номінарешкоджає розширник 5, що при визначеній довльного діаметра стовбура свердловини, жині труби 4 не торкається стінок стовбура 1, які - по закінченні буріння долотом номінального до того ж розроблені, як звичайно, понад номінадіаметра стовбура свердловини - продовження льний діаметр, а центр долота 3 зміщується від буріння компонуванням низу бурової колони, що викривленої осі А на лінійну величину ексцентривключає долото зменшеного діаметра, над нею ситету є У такому положенні компонування низу бурильну трубу і розширник на номінальний діабурової колони забурюють устя стовбура зменшеметр стовбура свердловини, ного діаметра долотом З З поглибленням цього - буріння зазначеним компонуванням спочатку стовбура розширник 5 поступово входить у контакт прямовисно, із лежачим боком раніше викривленого стовбура і - продовження буріння зазначеним компонуотримує з боку останнього усе зростаючу силу ванням (з бічним упором бурильної труби в устя відхилення Рвідх, причому бурильна труба 4 відхистовбура) буровим долотом зменшеного діаметра ляється від вертикалі і притискається до устя цьоі нахилом цієї труби протилежно викривленню стого стовбура в точці О, як це показано на схемі вбура свердловини, що утворилось при бурінні фіг 3, що відповідає моменту підходу розширника долотом номінального діаметра, 5 до устя стовбура 6 У результаті труба 4 орієнту- подальше буріння одночасно долотом і розється похило стосовно стінок стовбура 6 по осі Б, ширником до закінчення циклу причому азимут цієї осі протилежний азимуту осі А Сукупність перерахованих істотних ознак достовбура номінального діаметра, викривленої завзволяє часно до закінчення буріння долотом номінального - застосувати запропоновану технологію до діаметра (див фіг1) Подальше буріння продовроторного способу буріння, не виключаючи при жується одночасно долотом 3 і розширником 5 цьому способів турбо-1 електробуріння, (див фіг 4) до закінчення циклу, тобто аж до вичерпання ресурсу долота чи розширника, а потім, на - забезпечити штучне відхилення стовбура початку наступного циклу, знову бурять поодиносвердловини від проектної вертикалі протилежно сформованому природному відхиленню, зокрема, більш близьким до запропонованого винаходу є відомий з технології буріння похилоспрямованих свердловин спосіб - прототип (див вищевказану книгу Вадецького, с 296-320), застосовний для виправлень викривлень вертикальних стовбурів свердловин Він базується на прикладанні до бурового долота бічного зусилля протилежно сформованому викривленню стінки бурового стовбуру При цьому способі необхідне використання виключно забійного приводу - турбобурів чи електробурів - і елементів, що відхиляють, на їхніх необертових корпусах Недоліками способу - прототипу є його непристосованість до найбільш ефективного і розповсюдженого методу буріння - роторного, відносна складність і недостатня надійність необхідних операцій, ІСТОТНІ втрати продуктивного часу на їхнє виконання Загальним у способі - прототипі стосовно запропонованого винаходу є виправлення викривлення шляхом штучного відхилення бурового інструмента від стінок бурового стовбура протилежно сформованому викривленню В основу винаходу поставлені задачі 58629 чно наводить її на повернення бурового стовбура до проектної вертикалі Практично це означає можливість проведення свердловин з найменшими відхиленнями від вертикалі, що особливо важливо, зокрема, при проводці заморожуючих свердловин 3 іншого боку, при проводці свердловин, що не вимагають особливо точної вертикальності, наприклад, на нафту і газ, запропонована технологія може виконуватися без витрат часу на виконання ВІДПОВІДНИХ вимірів чи з різким скороченням їхньої частоти Технічними результатами застосування запропонованого способу є - можливість його використання при роторному бурінні Як видно, характерною рисою запропонованої технології є те, що, у який би бік не відхилився - підвищення ефективності буріння, стовбур до закінчення буріння одиночним доло- зменшення меж відхилень свердловин від том, подальше буріння компонуванням автоматипроектної вертикалі ким долотом номінального діаметра стовбура свердловини При цьому центр стовбуру свердловини, що раніше відхилилася від проектної вертикалі по осі А (див фіг1), поступово наближається до проектної вертикалі, далі може досягти її (з урахуванням гірських факторів-теоретично) і відхилитися від неї в азимутально протилежному напрямку Слідом за цим повторюються операції по схемах фіг 2-4 Межі майбутніх відхилень центра стовбура свердловини від проектної вертикалі піддаються визначенню з урахуванням розмірних параметрів бурильних труб, долот і деяких гірничо-геологічних характеристик пересічних порід Фактичні відхилення вимірюються відомими засобами і>іг З Оіг J Комп'ютерна верстка Е А Ярославцева Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна