Бурение нефтяных скважин с расширением
В целях увеличения притока сырья используются методы горизонтального бурения, а также расширение скважин. Особенно эффективно увеличение площади забоя в случае с залежи продукта в пластах с плохой проницаемостью. Бурильное оборудование для данной операции отличается от другого технологического инструмента, ведь работы ведутся в забое с уже ослабленной массой горных пород.
Выбор оборудования для бурения нефтяной скважины с расширением
Для расширения скважины до диаметра большего, чем ранее спущенная буровая колонна, используются специальные расширители - гидравлические или механические устройства с изменяющимся диаметром рабочей части. Конструкция некоторых расширителей такова, что они могут быть использованы как для фрезерования обсадной колонны, так и непосредственно в процессе бурения, для увеличения стволового диаметра. Использование расширителей позволяет увеличить диаметр ствола на четверть от исходного. В основном, в настоящий момент при бурении нефтяных скважин расширением используются механическое и гидравлическое оборудование.
Механические расширители оснащаются сменными наконечниками различной формы (спиралевидными, пулевидными и т.д.). Общий принцип работы механического расширителя следующий:
- в транспортном положении лопасти находятся в сложенном состоянии, что позволяет беспрепятственно опустить инструмент на заданную глубину;
- для работы расширителя через зубья лопастей передается усилие, в результате чего режущие лопасти раскрываются на 90°. Таким образом увеличивается диаметр пробуриваемого отверстия, в результате чего при бурении происходит требуемое расширение нефтяных скважин.
В целях увеличения режущей способности и долговечности инструмента, его лопасти оснащаются алмазно-твердосплавными пластинами или синтетическими поликристаллическими вставками. Для возможности восстановления инструмента, лопасти могут выполнятся съемными, при этом встречается однорядное и двухрядное расположение пластин. Лопастные расширители более пригодны при работе в сыпучих и слабых грунтах.
Помимо лопастных расширителей в бурении используются шарошечные, отличающиеся сложной формой шарошечной коронки. Используется подобный инструмент при прохождении особо твердых, преимущественно скальных, пород и незаменим при бурении горизонтальных нефтяных скважин. В этом случае желательно увеличения количества шарошечных секций и применение твердосплавных материалов для выполнения породоразрушающих деталей. Три пары шарошек монтируются по окружности, со строгим соблюдением определенного угла (120°) между ними. Встречается четырех- и шестишарошечное оборудование.
Гидравлические расширители представляют собой цилиндрический защитный корпус, с эластичным рукавом внутри. Лопасти инструмента расположены вдоль прорезанных пазов-окон, при этом их внутренняя поверхность контактирует с рукавом. В закрытом положении лопасти фиксируются ограничительными втулками. Выдвижение лопастей происходит благодаря перепаду давления промывочной жидкости на поршень, который регулируется включением или изменением режима промывки. Расчетная ширина каждой лопасти выполняется не менее 30% от ширины внутреннего рукава, а их длина достигает удвоенного диаметра. Форма лопастей гидрорасширителя выполняется с уклоном к концам, что обеспечивает надежность в работе при расширении нефтяных скважин.
По способу крепления рабочего органа все расширители подразделяются на жесткозакрепленные (с монолитным креплением лопастей или шарошек) и разъемные. Разъемные расширители позволяют производить реконструкцию инструмента, однако при этом лапы шарошки должны меняться комплексно. Кроме того, разъемное крепление отдельных деталей негативно влияет на прочность породоразрушающего инструмента.
Сложности при бурении нефтяных скважин расширением
К сожалению, технология бурения нефтяных скважин расширением технологически довольна сложна и может вызывать различные осложнения ведения скважины:
- прихват бурового инструмента. Прихватом называют потерю подвижности расширителя во время выполнения работ, без возможности восстановления или с восстановлением только после комплекса специальных мер. Прихватообразование чаще всего происходит при использовании гидравлических расширителей, при этом одной из причин могут служить перепады давления промывочного раствора и рост тяговых усилий;
- затяжка буровой колонны или нарастающее затруднение при проворачивании (прихват сальником) может образовываться вследствие резкого увеличения диаметра ствола.
Именно поэтому для успешного проведения мероприятий по бурению нефтяных скважин расширением, специалисты рекомендуют использовать инновационные виды оборудования.
Расширители с радиочастотным способом активации
Расширитель с радиочастотным способом активации создан инженерной командной компании Везерфорд, крупнейшего международного разработчика инновационных технологий в нефтегазовой области. Расширитель состоит из блока резцов особой конструкции, выполненных с армированием полликристаллическими (алмазными) зубьями. Оборудование может использоваться при роторном способе расширения нефтяных скважин как вертикального, так и наклонного типа. В тело расширителя встроен индикатор положения резцов и гидромониторные насадки. При этом существует возможность выбрать механический (стандартная активация падающего шара) или радиочастотный метод активации путем использования передачи информации от электронных датчиков на контроллер считывания. Радиочастотный датчик позволяет использовать оборудование многократно, с последовательным расширением интервалов, без проведения комплекса трудоемких спуско-подъемных операций. Использовании расширителей данной марки оправдано при работе на нестабильных грунтах, для снижения рисков прихвата компоновки.
Расширение скважины на 630 мм