Использование зарезных долот при строительстве нефтяных и газовых скважин

С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск); К.А. Чернокалов, аспирант, ФГАОУ ВПО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (Иркутск)

Нефть и газ добывают, пользуясь скважинами, основными процессами строительства которых являются бурение и крепление. Необходимо осуществлять качественное строительство скважин во все возрастающих объемах при кратном снижении сроков их проводки, а также при уменьшении трудо- и энергоемкости и капитальных затрат. Скважина создаётся последовательным разрушением горных пород и выносом их на поверхность. Начало скважины – устье, дно – забой. Бурение бывает сплошным забоем и с отбором керна. Назначение скважин может быть различным: Опорная скважина – для изучения геологического строения региона или крупных районов.

Параметрическая скважина – для изучения глубинного геологического строения и в сравнительной оценке перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонаполнения, выявления наиболее перспективных районов для детальногеологических работ.

Структурная скважина – для выявления и подготовки поисково-разведочного бурения перспективных площадей; по полученным данным определяют залегание пластов данной площади. Поисковые скважины – бурят на площадях, подготовленных геолого-поисковыми работами с целью выявления нефтегазоносности.

Разведочные скважины – бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для окультуривания месторождения. Эксплуатационные скважины – бурят для разработки и эксплуатации залежи нефти и газа.

Специальные скважины – бурят для сброса промысловых вод, ликвидаций открытых фонтанов, разведки и добычи технической воды.

Цикл сооружения нефтяных и газовых скважин до сдачи их в эксплуатацию состоит из следующих последовательных звеньев:

- проходка ствола скважины, осуществление которой возможно только при выполнении параллельно протекающих работ двух видов – углубление забоя посредством локального разрушения горной породы и очистка ствола от разрушенной (выбуренной) породы;

- разобщение пластов, состоящее из последовательных работ двух видов – закрепление стенок ствола обсадными трубами, соединенными в обсадную колонну, и герметизация (цементирование, тампонирование) заколонного пространства;

- освоение скважины как эксплуатационного объекта.

082 1

Распространенные способы вращательного бурения – роторное, турбинное и бурение электробуром – предполагают вращение разрушающего породу рабочего инструмента – долота. Разрушенная порода удаляется из скважины закачиваемым в колонну труб и выходящим через заколонное пространство буровым раствором, пеной или газом.

Породоразрушающий инструмент предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважины. По принципу разрушения породы породоразрушающий инструмент подразделяется на 3 группы:

1. Режуще-скалывающего действия – применяется для разбуривания вязких, пластичных и малоабразивных пород небольшой твердости;

2. Дробяще-скалывающего действия – применяется для разбуривания неабразивных и абразивных пород средней твердости, твердых, крепких и очень крепких;

3. Истирающе-режущего действия – применяется для бурения в породах средней твердости, а также при чередовании высокопластичных маловязких пород с породами средней твердости и даже твердыми [1].

По назначению породоразрушающий инструмент подразделяется:

- для бурения сплошным забоем (без отбора керна) – буровые долота;

- для бурения по кольцевому забою (с отбором керна) – буровой головки;

- для специальных работ в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня и т.д.).

По конструктивному исполнению породоразрушающий инструмент делится на три группы: лопастной, шарошечный, секторный.

По материалу породоразрушающих элементов породоразрушающий инструмент делится на четыре группы:

1. Со стальным вооружением;

2. С твердосплавным вооружением;

3. С алмазным вооружением;

4. С алмазно-твердосплавным вооружением.

Наибольшее распространение в практике бурения нефтяных и газовых скважин получили шарошечные долота дробяще-скалывающего действия с твердосплавным или стальным вооружением.

Описание технологии зарезных PDC долот

Зарезные долота оснащенные алмазными поликристаллическими резцами (Polycrystalline Diamond Compact, PDC) позволяют произвести гарантированную срезку в открытом стволе скважины независимо от качества цементного моста.

Цель технологии:

- снижение риска брака при зарезке в открытом стволе;

- сокращение времени строительства за счёт исключения наращивания моста и повторной срезки;

Преимущества технологии

Срезка за один рейс без использования шарошечного долота.

Недостатки технологии

Зарезные долота не используются для бурения, необходимо дополнительная спускоподъёмная операция для смены долота после срезки.

Применение

Зарезка второго ствола скважины после ликвидации пилотного ствола или аварийного участка. Потенциальный эффект:

- срезка в независимости от качества цементного моста;

- сокращение времени строительства скважин.

Результат применения при срезке при реконструкции скважин в ООО «РН-Пурнефтегаз» получен отличный результат на долоте 123,8 мм. При невысокой скорости в сочетании с винтовым забойным двигателем показывает хорошую управляемость при срезке и наработке желоба.

Рекомендации

Рекомендуется срезка в режиме «Time Drilling».

Источники информации:

1. Бухаленко Е. И., Абдуллаев Ю. Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. М., Недра, 1974.  400с

2. А.П. Пронкин, С.С. Хворостовский. Прогнозирование направлений развития разведочного бурения на шельфе  М: ООО «НедраБизнесцентр», 1999. – 300с.

Ключевые слова: строительство скважин, назначение скважин, шарошечные долота, зарезные PDC долота, технология бурения.

Журнал "Горная Промышленность" №3 (121) 2015, стр.82