книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

где DOT— диаметр отклонителя, м; (3 — угол наклона рабочей плоскости от­ клонителя, град.

С учетом технологических размеров применяемых райберов длина выре­ заемого окна определяется по формуле

1 = D‘ ctgp- w + h ’ (1024)

где Dk — внутренний диаметр обсадной колонны, м; D6, DM— соответствен­ но, наибольший и наименьший диаметры фрезера-райбера, м; h— высота цилиндрической части райбера, м.

При применении клиньев-отклонителей с постоянным углом скоса сле­ дует учитывать, что:

—при использовании плоского клина, по сравнению с желобообразным, наибольшая возможная длина окна увеличена на 380 мм, а наимень­ шая — уменьшена на 60 мм;

—при разбуривании окна с желобообразным клином моменты на разво­ рот его в скважине увеличены, увеличены также и энергетические за­ траты на истирание;

—при уменьшении угла скоса клина с 2,5 до 1,5°С минимальная длина окна увеличивается с 1200 до 1950 мм, а наибольшая — с 2880 до 4380

мм.

Для снижения затрат на вскрытие окна практическим опытом рекомен­ дуется применять плоский клин-отклонитель с переменным углом скоса (МОД): на начальной длине 2250 мм угол скоса составляет 1,5°С, а далее, до 2500 мм, угол скоса увеличен до 10°С. Это позволяет вскрывать окно одинакового диаметра по всей длине и обеспечивать получение минималь­ ной его длины 1950 мм, а максимальной — 2840 мм, что удовлетворяет нор­ мальным условиям бурения и крепления скважин. Угол наклона обсадной трубы на этом участке составляет 3,3°С.

Прорезание обсадной колонны производится с помощью фрезеров-рай- беров различной конструкции.

Фрезер-райбер (ФРС) изготавливается комплектно, в него входят три райбера для последовательного увеличения окна. Сначала работают ФРС-1, затем последующими спусками ФРС-2 и ФРС-3 окно увеличивается до не­ обходимого размера. Основные технические размеры райберов типа ФРС приведены в табл. 10.26.

Вскрытие окна райберами типа ФРС осуществляется двумя способами. 1. Райбером № 1 при осевой нагрузке 20—25 кН колонна протирается на 1—1,2 м. Затем пройденный интервал разрабатывается райбером № 2 при нагрузке 10—12 кН. Затем вновь работают райбером № 1 при осевой нагрузке 20—25 кН и колонна протирается на полную длину скоса откло­ нителя с выходом райбера на 0,4—0,5 м ниже скоса отклонителя. Райбе­ ром № 2 данный интервал прорабатывается при нагрузке 10—12 кН. По­ следняя операция (расширение окна райбером № 3) производится при на­ грузке 5—6 кН. При этом оптимальная частота вращения ротора составля­

ет 90 мин-1.

2. Райбером № 1 при нагрузке 20—25 кН протирают колонну по длине конической части отклонителя. После этого последовательным спуском райберов № 2 и № 3 расширяют окно при нагрузке 5—12 кН. При работе

райбера № 3 не следует увеличивать механическую скорость более 0,5— 0,6 м/ч, так как при большей скорости окно может получиться неполнораз­ мерным.

Комбинированный райбер состоит из трех основных секций, предназна­ ченных для одновременного протирания колонны, расширения и калибро­ вания окна. Однако практикой установлено, что из-за неравномерной сра­ ботки элементов может происходить его заклинивание и слом отдельных секций. Поэтому комбинированный райбер применяется как расширяю­ щий вместо райбера № 3.

Фрезер-райбер прогрессивного резания (РПМ) и универсальный райбер (РУ) также предназначены для вскрытия окна за один проход. При приме­ нении этих райберов рекомендуется поддерживать осевую нагрузку при прохождении первого метра 10 кН, затем увеличивать ее до 20 кН при час­ тоте вращения ротора 60—100 мин-1.

Сочетание отклонителя МОД и райбера РУ обеспечивает лучшие усло­ вия вскрытия окна в колонне.

Фрезер-райбер ФРЛ-143 (табл. 10.16) предназначен для прорезания окна за один проход и имеет ресурс — два окна при нагрузке 30 кН и частоте вращения 100 мин-1.

Комплект режущего инструмента КРИЗ включает фрезер-райбер и фре­ зер-долото. С помощью первого, имеющего направляющий шток, достига­ ется плавный выход из колонны. Фрезер-долото калибрует окно и часть ствола за ним, что гарантирует прохождение долота любого типа соответст­ вующего размера. При проведении работ поддерживают осевую нагрузку 10—20 кН и частоту вращения 60—80 мин-1.

Для повышения надежности прорезания окна в колонне на всю длину целесообразно придерживаться следующего:

—независимо от используемого фрезера-райбера первоначальное проре­ зание окна осуществлять райбером ФРС-168—1 на всю длину окна. Если райбер преждевременно износился до полного прохода окна, за­ менить его аналогичным и продолжить работы;

—расширение и калибрование окна осуществлять одним из комбиниро­ ванных райберов (РПМ, РУ, ФР1);

—режим промывки должен обеспечивать скорость восходящего потока в кольцевом пространстве не менее 0,8—1 м/с. При меньших скоростях на забое скапливается металлическая стружка, что приводит к прежде­ временному износу райбера и выходу из колонны с образованием «кармана»;

—при фрезеровании нельзя превышать рекомендуемые осевые нагрузки, что чревато преждевременным выходом райбера из колонны, а также опасностью смещения клина как в вертикальном, так и в радиальном направлении, что приведет к потере окна;

—во избежание получения укороченного окна над райбером необходимо устанавливать УБТ с более высокой жесткостью, чем у элементов КНБК, предназначенной для дальнейшего использования, а также планируемой к спуску обсадной колонны;

—работу можно считать законченной, если после калибрования послед­ ний райбер без промывки и вращения свободно без посадок проходит через окно;

—спустить в скважину компоновку для роторного бурения с трехшаро­ шечным долотом, соблюдая особую осторожность при подходе к вы­ резанному окну. За 5—10 м до окна включить циркуляцию и с враще­ нием ротора со скоростью подачи инструмента не более 0,1 м/с про-

шаблонировать окно. В случае подклинок долота извлечь инструмент из скважины и проработать окно райбером диаметром 143 мм. В слу­ чае свободного прохождения долота в колонне углубить новый ствол скважины на 20—25 м. Промыть скважину в течение 1,5 цикла цирку­ ляции и извлечь инструмент из скважины.

10.5. Характеристика современных зарубежных клин-отклонителей

За рубежом работами по зарезке бокового ствола занимается ряд компа­ ний, которые используют оборудование и технологию нескольких фирм, ведущими из которых являются компания «Хомко», входящая в корпора­ цию «Везерфорд» (Weatherford), «Шлюмберже» (Schlumberger), «Бейкер» (Backer Huges) и др.

Компании являются крупными международными производителями обо­ рудования и предоставляют разнообразные виды сервисных услуг, включая поставку и прокат бурильных труб и различного специального оборудова­ ния и инструмента, выполнение сложных ловильных работ и других опера­ ций при капитальном ремонте скважин, а также осуществляют руководство и инженерное сопровождение совместных проектов.

Компании располагают необходимым набором технических средств для забуривания бокового ствола, включающих специальные отклонители и фрезеры различного назначения (табл. 10.27—10.28).

Наряду с фрезерованием окна в обсадной колонне фирмой «Хомко» применяется также и метод фрезерования колонны обсадных труб с после­ дующей зарезкой нового ствола из вырезанного участка.

Секционный фрез (табл. 10.29) диаметром до 8 дюймов имеет 3 ножа. Фрезы больших диаметров имеют четыре ножа. У каждого ножа по три ре­ жущих лезвия, покрытых карбидом вольфрама.

Частицы карбида вольфрама вплавлены в пластины ножей. В процессе

Таблица 10.29. Техническая характеристика секционных фрезеров компании «Хомко»

УБТ типа SPIRAL-WATE, имеющие на поверхности непрерывные спираль­ ные канавки (табл. 10.30).

Такие канавки позволяют избежать эффекта заклинивания за счет обес­ печения нормальной циркуляции бурового раствора. Кроме того, канавки обеспечивают равномерный изгиб по всей длине трубы. При применении указанных труб нет необходимости применять противоизносные накладки, что уменьшает износ обсадной колонны в процессе бурения искривленного участка скважины.

Замковое соединение труб SPIRAL-WATE выполнено из высоколегиро­ ванной стали по более высоким стандартам, чем у обычных УБТ, за счет более жестких допусков по центровке замка и трубы как по наружному, так и по внутреннему диаметрам. Зона 18-градусного уклона замка покрывает­ ся сплавом карбида вольфрама.

Такой набор оборудования позволяет проводить зарезку второго ствола и осуществлять процесс бурения с использованием стандартных долот и

других технических средств, в том числе и для контроля за ориентацией но­ вого ствола.

Вращение бурильной колонны при этом производится ротором буровой установки.

Отклонители фирмы «Боуэн» (рис. 10.10) состоят из двух секций. Ниж­ няя якорная или установочная секция. Верхняя — конусная вогнутая секция, соединена с якорной секцией шарниром. Конструкция этой сек­ ции при помощи вогнутой поверхности и длинного конуса позволяет на­

правлять фрезу или долото для вырезки окна или изменения направления бурения.