Применение снарядов с керноприемниками при бурении нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, Д.С. Лошаков, аспирант ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск

В колонковом бурении рост его производительности сдерживается большим количеством спускоподъемных операций бурильных труб, на которые затрачивается значительное время. При этом страдает качество керна.

При каждом извлечении керна необходимо поднять, а затем опустить колонну бурильных труб, разъединяя ее на отдельные свечи при подъеме и соединяя при спуске. Это малопроизводительный и трудоемкий процесс. Количество спускоподъемов труб определяется проходкой за рейс, которая при обычном бурении в силу технологических и геологических факторов невелика, что значительно уступает стойкости современных алмазных коронок, достигающих нескольких десятков и сотен метров бурения.

Эффективность бурения скважин на нефть и газ с отбором керна связана с освоением и широким внедрением снарядов со съемными керноприемными устройствами (ССК). Снаряды ССК могут дать наибольший эффект при бурении нефтяных и газовых скважин с предельно малым конечным диаметром (95 мм). Показатели эффективности двукратного уменьшения диаметра приведены в работе [1].

В настоящее время выполняются конструкторские разработки по созданию комплекса оборудования для бурения нефтяных и газовых скважин диаметром 95 мм, включающего колонну бурильных труб, съемный керноприемник, устройство для извлечения на канате через бурильные трубы и спуска съемного керноприемника, специальную лебедку, набор инструмента для выполнения спускоподъема и аварийного инструмента.

Изучение и анализ патентной и научно-технической информации показали, что при разработках должны быть максимально учтены результаты исследований и опыт эксплуатации ССК в России и за рубежом при бурении разведочных скважин по твердым полезным ископаемым. Созданные снаряды нашли практическую реализацию в широких масштабах. Возможность извлечения керна на поверхность через бурильные трубы доказана практикой использования ССК при бурении скважин алмазными коронками диаметром 46, 59 и 76 мм и обеспечивается целым рядом конструктивных особенностей снарядов ССК:

1. Колонковый снаряд ССК – двойная колонковая труба с извлекаемой на поверхность внутренней съемной керноприемной трубой. Извлечение съемной трубы с керном производится с помощью ловителя, спускаемого через бурильные трубы на канате специальной лебедки.

2. Диаметр бурильной колонны ССК максимально приближен к наружному диаметру буровой коронки. Бурильные трубы ССК требуют повышенной точности в изготовлении, их соединение между собой целесообразно выполнять по схеме «труба в трубу».

3. Ширина торца алмазных коронок ССК больше, чем у коронок для обычного бурения того же наружного диаметра. Это обеспечивает получение керна диаметром, равным внутреннему диаметру керноприемной трубы.

Отмеченные конструктивные особенности снарядов ССК определяют ряд технологических преимуществ, которые можно получить при использовании ССК -95 [2]: – значительно сократится количество рейсов снаряда, связанных с необходимостью выполнения трудоемких спусков и подъемов бурильных труб, поскольку проходка за рейс может достигать величины проходки на алмазную коронку; – применение специальной лебедки позволит поднимать съемный керноприемник непрерывно со скоростью, значительно большей, чем скорость подъема бурильных труб.

Следовательно, должны быть значительно сокращены затраты времени на спуско-подъемные операции и увеличено время чистого бурения, если учесть, что и спуск керноприемника через бурильные трубы происходит также непрерывно и быстро под действием собственного веса и потока промывочной жидкости.

– достигается значительная экономия электроэнергии за счет более низкой энергоемкости спускоподъемных операций с керноприемником по сравнению с энергоемкостью спускоподъемных операций колонны бурильных труб;

– улучшается качество опробования, поскольку обеспечивается высокий выход керна (до 100%);

– кольцевое пространство между колонной бурильных труб и стволом скважины сужается и тем самым дает возможность сократить подачу промывочной жидкости при сохранении требуемой скорости подъема шлама;

– соотношение между диаметром специальных бурильных колонн и диаметром скважины является более оптимальным и позволяет при применении сбалансированных, прямолинейных колонн производить бурение ССК на высоких частотах вращения, что существенно повышает механическую скорость углубления забоя;

– уменьшается износ алмазной коронки, не связанный непосредственно с процессом углубки скважины, а также износ бурильных труб и их резьбовых соединений, в результате сокращения количества рейсов снаряда;

– бурильную колонну после окончания бурения можно использовать как эксплуатационную, оставив ее в скважине после последнего подъема снаряда ССК на поверхность [3].

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Тагиров К.М. Бурение скважин и вскрытие нефтегазовых пластов на депрессии М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. 160 с.
2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. М.: Машиностроение, 2001. 920 с.
3. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении М.: Недра, 1988. 279 с.
Ключевые слова: скважина, снаряд, керн, бурение, трубы, керноприемник.

Журнал "Горная Промышленность"№4 (128) 2016, стр.77