Серия Defining: методы наклонно-направленного бурения
Практика наклонно-направленного бурения уходит своими корнями в 1920-е годы, когда были введены основные методы исследования ствола скважины. Эти методы предупреждали бурильщиков о том, что якобы вертикальные скважины на самом деле отклоняются в нежелательных направлениях. Чтобы бороться с этим отклонением, бурильщики разработали методы, позволяющие сохранять траекторию скважины как можно более вертикальной. Те же методы позже использовались для преднамеренного отклонения траектории скважины для пересечения труднодоступных запасов.
Первые преднамеренно пробуренные наклонно-направленные скважины обеспечили корректирующие решения проблем бурения: выпрямление искривленных стволов скважин, зарезку боковых стволов вокруг прихватившейся трубы и бурение разгрузочных скважин для нейтрализации выбросов (см. рис. 1). Наклонно-направленные бурильщики использовали примитивные геодезические инструменты для ориентации ствола скважины. К 1930-м годам в Хантингтон-Бич, штат Калифорния, США, была пробурена управляемая наклонно-направленная скважина с береговой точки на морские нефтеносные пески.
Сегодня операторы используют сложные буровые установки для бурения сложных геологических структур, выявленных по данным трехмерной сейсморазведки. Ранее недоступные запасы стали доступными и экономичными в добыче.
Направленное бурение включает три основных специализированных приложения: бурение с большим радиусом действия (ERD), многоствольное бурение и бурение с малым радиусом действия. Операторы использовали ERD для доступа к морским резервуарам с суши, иногда устраняя необходимость в платформе. По состоянию на 2013 год самой длинной скважиной с большим отходом от вертикали в мире является скважина длиной 12,345 40,502 м [1953 5.5 фута], пробуренная с острова Сахалин, Россия, до морского месторождения Одопту. Многоствольное бурение помогает увеличить контакт ствола скважины с зонами добычи углеводородов за счет ответвления нескольких отводов от одной скважины. Первая многозабойная скважина была пробурена в 17 году на месторождении Башкирия, Республика Башкортостан, Россия. Основной ствол имел девять боковых ответвлений, которые увеличили проходку продуктивного пласта в 1.5 раза и добычу в 44 раз, а стоимость всего в 144 раза больше, чем у обычной скважины. При бурении с малым радиусом получают скважины с радиусом кривизны XNUMX м [XNUMX фута] или меньше.
Принципы наклонно-направленного бурения
Большинство наклонно-направленных скважин начинаются как вертикальные стволы. На заданной глубине, известной как точка начала бурения (KOP), специалист по наклонно-направленному бурению отклоняет траекторию скважины, увеличивая угол наклона скважины, чтобы начать построение участка. Исследования, проведенные в процессе бурения, указывают направление долота и торца инструмента или ориентацию измерительных датчиков в скважине. Оператор наклонно-направленного бурения постоянно отслеживает эти измерения и корректирует траекторию ствола скважины по мере необходимости, чтобы перехватить следующую цель по траектории скважины.
Направленное бурение. Резервуары, недоступные с доступных мест на поверхности, можно разрабатывать с помощью наклонно-направленного бурения.
Первоначально наклонно-направленное бурение включало в себя простую вращающуюся компоновку низа бурильной колонны (КНБК) и манипулирование такими параметрами, как нагрузка на долото (WOB), скорость вращения и геометрия КНБК, для достижения желаемой траектории. Изменения в жесткости КНБК, размещении и толщине стабилизатора, скорости вращения, нагрузке на долото, диаметре скважины, угле наклона скважины и характеристиках пласта — все это влияет на способность направленного бурения и эффективность бурения КНБК.
Изменяя размещение стабилизатора в бурильной колонне, специалисты по наклонно-направленному бурению могут изменять боковые силы, действующие на долото и КНБК, заставляя его увеличивать, поддерживать или уменьшать угол наклона, обычно называемый building, проведение or угол падениясоответственно (ниже).
- к строить под углом наклонно-направленный бурильщик использует КНБК с долотным стабилизатором полного калибра, еще один стабилизатор на расстоянии от 15 до 27 м [от 50 до 90 футов] над первым и третий стабилизатор примерно на 9 м [30 футов] над вторым. Эта КНБК действует как точка опоры, оказывая положительное боковое усилие на долото.
- к держать под углом наклонно-направленный бурильщик использует КНБК с 3–5 стабилизаторами, расположенными на расстоянии около 9 м друг от друга. Эта уплотненная КНБК спроектирована таким образом, чтобы не оказывать полезного бокового усилия.
- к падение угол, бурильщик наклонно-направленного бурения использует КНБК с первым стабилизатором на расстоянии от 9 до 27 м позади долота. Эта КНБК действует как маятник, оказывая отрицательное боковое усилие на долото.
Использование КНБК для изменения угла. Изгиб трубы выше долота влияет на отклонение скважины. Благодаря стратегическому размещению утяжеленных бурильных труб и стабилизаторов, бурильщик может увеличить или уменьшить гибкость и изгиб КНБК для увеличения или уменьшения угла.
Во время планирования скважины специалист по наклонно-направленному бурению должен учитывать несколько факторов, чтобы определить требуемую траекторию, в частности интенсивность искривления (DLS) — скорость изменения траектории ствола скважины, измеряемую в градусах на 30 м [100 футов], — а также возможности бурильщика. КНБК, бурильная колонна, каротажное оборудование и обсадная колонна для прохода через изгибы. Ограничения на бурение включают в себя характеристики буровой установки, такие как максимальный крутящий момент и давление от наземных систем. Геологические особенности, такие как разломы или изменения формации, необходимо тщательно учитывать; например, очень мягкие пласты могут ограничивать скорость нарастания, а падение пласта может привести к тому, что долото уйдет или сдвинется вбок. Знание местных особенностей бурения позволяет специалисту по наклонно-направленному бурению определить правильный угол опережения, необходимый для захвата цели.
Умение бурильщика наклонно-направленного бурения заключается в прогнозировании вперед, оценке пространственного положения долота и, исходя из конкретных обстоятельств, принятии решения о том, какой курс выбрать для перехвата цели или целей. На заре наклонно-направленного бурения для расчета угла торца долота, необходимого для бурения от последней точки съемки до цели, использовалось ручное устройство логарифмической линейки. Сегодня ту же функцию выполняют компьютерные программы.
Направленное бурение
Чтобы направить скважину к цели, специалисты по наклонно-направленному бурению используют следующие методы:
Jetting— Струйная установка обеспечивает направленность при бурении через рыхлые или рыхлые пласты. Струйные долота представляют собой шарошечные долота либо с большим удлиненным соплом вместо одного из конусов, либо с одним большим соплом и двумя маленькими соплами. Большое сопло обеспечивает ориентир «высокой стороны», а траектория скважины отклоняется за счет попеременного скольжения или вращения бурильной колонны.
привлекающий внимание— Этот метод часто используется в верхних секциях, где несколько стволов скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга, могут создавать проблемы с магнитными помехами и увеличивать риск столкновения с другими стволами скважин. Путь скважины сдвигается или отклоняется от вертикали, чтобы обойти опасность, а затем возвращается к вертикали, когда опасность преодолена.
Стартовать— Отклонение траектории скважины с одной траектории на другую называется пуском. Количество КОПов в одной траектории скважины зависит от сложности планируемой траектории.
Зарезка бокового ствола— Отклонение траектории скважины от существующего ствола скважины или зарезка боковых стволов выполняется по разным причинам, таким как предотвращение обрушения скважины, зоны нестабильности или участка ранее пробуренного ствола скважины, содержащего неизвлеченную рыбу (хлам или инструменты, оставленные в скважине). . Этот метод также используется для инициирования операций многоствольного бурения. Операторы также бурят вертикальные пилотные скважины, чтобы подтвердить истинную вертикальную глубину пласта (TVD), а затем производят боковые стволы по горизонтали, чтобы максимизировать обнажение пласта. Иногда они отклоняют скважины, когда ожидаемые цели не встречаются.
Операции с отклонителем— Отклоняющий клин представляет собой клиновидный стальной инструмент, устанавливаемый в скважине для механического изменения траектории ствола скважины. Клин-отклонитель ориентирован так, чтобы отклонять долото от исходной скважины под небольшим углом и в направлении желаемого азимута для бокового ствола. Его можно использовать в обсаженных или открытых скважинах.
геонавигация—Геонавигация использует данные оценки пласта, полученные во время бурения, в основном с помощью датчиков измерения во время бурения (MWD) или каротажа во время бурения (LWD), для обеспечения ввода данных в режиме реального времени для принятия решений по управлению горизонтальными и наклонно-направленными скважинами. Недавние улучшения в телеметрии позволяют передавать данные MWD и LWD быстрее и с большей плотностью данных, чем в прошлом, что значительно повышает точность управления траекторией скважины.
Направленные возможности. Гибридная система позволяет оператору стартовать с большей глубины, но быстрее приземляться в зоне резервуара, чем это было возможно при использовании обычных роторных управляемых систем.
Достижения в области наклонно-направленного бурения
Разработка надежных забойных двигателей обеспечила важный прогресс в технологии наклонно-направленного бурения. Затем можно было контролировать направление ствола скважины с помощью изогнутого корпуса двигателя, который был ориентирован так, чтобы буровое долото направлялось в нужном направлении. Забойные двигатели используют буровой раствор, прокачиваемый через узел ротора и статора, для вращения долота без вращения бурильной колонны с поверхности. Чередуя интервалы режима вращения и режима скольжения, наклонно-направленный бурильщик может контролировать траекторию ствола скважины и направлять его в нужном направлении. В режиме вращения поворотный стол буровой установки или ее верхний привод вращает всю бурильную колонну для передачи мощности на долото. Напротив, в скользящем режиме изгиб и долото сначала ориентируются в нужном направлении, затем только забойный забойный двигатель приводит в действие долото без вращения бурильной колонны над долотом.
Буровые двигатели и роторные управляемые системы (РУС) предоставили наклонно-направленным бурильщикам эффективный способ управления скважиной, причем с большей точностью. РУС позволяет бурить наклонно направленные скважины при постоянном вращении бурильной колонны. Преимуществами этого метода являются улучшенная очистка скважины за счет вращения, более гладкий ствол скважины и более точное управление направлением. Для управления РУС бурильщик передает команды с поверхности, используя колебания давления в столбе бурового раствора.
Сегодня в гибридных РУС используются подкладки внутри инструмента, которые прижимаются к внутренней втулке, которая поворачивается и направляет долото в нужном направлении. Эти инструменты могут обеспечить угол наклона до 18°/30 м. Гибридные инструменты РУС позволяют бурильщикам наклонно-направленного бурения начинать бурение с вертикали на большей глубине и приземляться или переводить скважину в горизонтальное положение быстрее, чем это было возможно ранее. Этот метод увеличивает воздействие ствола скважины на пласт.
Усовершенствованные системы рулевого управления используют согласованный с системой забойный двигатель в сочетании с расположенным под ним инструментом RSS. Такая конструкция КНБК обеспечивает более высокие обороты долота в минуту, улучшенное рулевое управление и повышенную скорость проходки.
Будущие разработки
Внедрение полностью автоматизированных систем внутрискважинного контроля вероятно в ближайшем будущем. Такие успехи, однако, не предвещают исключения из процесса наклонно-направленных бурильщиков; их опыт всегда будет необходим для наблюдения за полным объемом работ по наклонно-направленному бурению. Будущее обещает быть стремительным и технологически новаторским для этой узкоспециализированной ниши в нефтегазовой отрасли.
Обзор нефтяного месторождения Зима 2013/2014: 25, вып. 4.
Авторское право © 2014 Шлюмберже.
За помощь в подготовке этой статьи благодарим Steven Hough, Stonehouse, England; и Ричард Хокинс, Мидленд, Техас, США.
Буровые установки для бурения скважин на воду: виды, принцип работы, устройство и цена
Топ рекомендуемых буровых установок Pile Buck
EK160 | ЛБ 44-510 | БГ 28 Н |
---|---|---|
Фундаментное оборудование CZM | Liebherr | Корпорация оборудования Америки (ECA) |
Больше информации | Больше информации | Больше информации |
Вольтман 90 ДР | TD100 |
---|---|
Оборудование PVE США | Перфораторы ТЭИ |
Больше информации | Больше информации |
СОДЕРЖАНИЕ
Что такое бурение фундамента?
Как выбрать буровую установку для фундамента?
Советы по выбору буровой установки для фундамента
Сколько должна стоить установка для бурения фундамента?
Навесное оборудование буровой установки для фундамента
Топ рекомендуемых буровых установок Pile Buck
Что такое бурение фундамента?
Бурение фундамента — это, по сути, использование больших машин для проделывания больших отверстий в земле.
Большинство жилых домов имеют фундамент из железобетонных плит, залитых поверх земли. Хотя произойдет некоторое оседание и смещение, этого недостаточно, чтобы стены рухнули. Тем не менее, огромные конструкции, такие как мосты и офисные здания, нуждаются в фундаменте, который может выдержать некоторое движение и быть достаточно прочным, чтобы выдержать вес самого здания и того, что находится на нем или внутри него. Для этого в крупных строительных проектах используются буровые установки для создания буровых валов. Также известные как буровые опоры, кессоны или буронабивные сваи, буровые шахты строятся путем заливки бетона в просверленное отверстие. Нагрузка воспринимается в основном за счет поверхностного трения, когда грунт, окружающий вал, удерживает его на месте. Валы с концевыми подшипниками несут весовую нагрузку на основание вала. Этот тип перфорированного вала используется реже.
Тип используемой буровой установки зависит от нескольких факторов. Насколько глубокими и какого диаметра будут отверстия, очевидно. Но тип почвы, где расположен проект (в городе или в глубинке), и сколько места для маневра — это лишь некоторые из соображений. Требования к проекту также будут определять, какой метод бурения фундамента будет использоваться.
Вот наиболее распространенные методы бурения:
Келли Дриллинг
Келли-бурение – это метод сухого вращательного бурения. Он используется для изготовления буронабивных свай большого диаметра, обычно более 500 мм. Он популярен, потому что подходит для большинства типов камней и почв. Ключевой частью этого метода является телескопическая буровая штанга, также известная как штанга Келли.
Непрерывное шнековое бурение
Шнековое бурение с непрерывным вращением является еще одним методом сухого вращательного бурения. Он использует вращение шнека непрерывного действия для перемещения почвы. Шнек должен быть такой же длины, как отверстие, которое будет просверлено. Это делает его хорошим решением для предварительного засверливания.
Двойное вращательное бурение
Двойное вращательное бурение сочетает в себе непрерывное шнековое бурение со сплошной обсадной колонной. Этот метод используется для сложных почвенных условий или чувствительных сред. Буровой шлам выбрасывается через отверстие в верхней части шнека.
Полное бурение
Для забивных свай применяют бурение с полным вытеснением. Окружающий грунт только смещается, буровой шлам практически не выносится на поверхность. Используется гладкий корпус, снабженный вытесняющим корпусом на нижнем конце.
Захват бурения
Грейферным бурением является старейшим из методов сухого бурения. Почву рыхлят подрезкой или ударным забиванием. Этот метод обычно используется для бурения скважин или забивки свай.
Бурение с обратной циркуляцией
Бурение с обратной циркуляцией позволяет бурить скважины диаметром около 3.2 м. Этот метод полезен в сложных почвенных условиях, таких как карст. Этот метод использует принцип гигантского насоса. Промывочный буровой раствор поднимается внутри буровой штанги и выносит буровой шлам на поверхность. Этот метод может быть использован для бурения грунта или горных пород.
Погружное бурение
Для очень твердых пород или для разрушения валунов используется метод погружного бурения. Молоток крепится к буровому долоту на конце буровой штанги. Сжатый воздух используется для пневматического разрушения и удаления камней или валунов. Долото разбивает породу за счет одновременного вращения и удара. Сжатый воздух перемещает разрыхленный буровой шлам на поверхность.
Независимо от метода, есть буровая установка для фундамента, чтобы пробурить эти большие отверстия в земле в нужном месте и на нужной глубине.
Келли Дриллинг
Иллюстрация предоставлена: Liebherr-Werk Nenzing GmbH, Compendium Deep Foundation. 1. Установка защитной сваи 2. Опорожнение, например шнеком 3. Установка арматуры 4. Бетонирование 5. Готовая свая
CFA Бурение
Иллюстрация предоставлена: Liebherr-Werk Nenzing GmbH, Compendium Deep Foundation. 1. Позиционирование в точке бурения 2. Шнековое бурение до достижения конечной глубины 3. Извлечение шнека и закачка бетона 4. Вдавливание или вибрация в арматуре 5. Готовая свая
Двойное вращательное бурение
Иллюстрация предоставлена: Liebherr-Werk Nenzing GmbH, Compendium Deep Foundation 1. Позиционирование в точке бурения 2. Бурение шнеком с одновременным продвижением обсадной колонны 3. Извлечение шнека и обсадной трубы при закачке бетона через полую корму 4. Установка арматуры 5 , Готовая свая
Полное бурение
Иллюстрация предоставлена: Liebherr-Werk Nenzing GmbH, Compendium Deep Foundation 1. Позиционирование в точке бурения 2. Бурение шнеком до достижения конечной глубины 3. Извлечение шнека и закачка бетона 4. Вдавливание или вибрация в арматуре 5. Готовая свая
Как выбрать буровую установку для фундамента
Выбор правильной буровой установки для фундамента может быть сложной задачей. Они дорогие — так что вы хотите сделать все правильно с первого раза. Вы хотите углубиться (простите за каламбур) в то, каковы ваши требования на самом деле. Как только вы поймете свои «обязательные» (жесткие) требования, вы сможете найти буровую установку для фундамента, соответствующую им. Не существует универсальной буровой установки, подходящей для всех типов бурения и любых условий на площадке.
Описание вакаснии
Вы хотите определить специфику работы, которую необходимо выполнить. Должны быть известны диаметр и глубина ям, тип почвы, особенности участка.
Проблемы с местоположением
Вы работаете на пересеченной местности? Работа в центре города, где снижение шума имеет решающее значение? Это небольшой участок или другое ограниченное пространство, для которого потребуется меньшее и более маневренное оборудование? Выбранная вами буровая установка должна работать в рамках ограничений рабочей площадки.
Мобильность
Автономная гусеничная буровая установка не нуждается в дополнительном оборудовании или отдельном источнике питания для перемещения по рабочей площадке. Буровые установки для фундамента, установленные на грузовике и прицепе, должны приводиться в действие генератором или грузовиком, который их перемещает.
Стабильность
Важной частью любой буровой установки для фундамента является устойчивость платформы. Величина давления буровой установки на грунт имеет значение. Это влияет на то, насколько большой должна быть платформа. Таким образом, размер строительной площадки может ограничивать вес буровой установки, которую вы можете купить. Производитель скажет вам, какое давление оказывает их установка. Более легкие модели, такие как MC 3 от Commachio, могут обеспечить достаточную мощность и по-прежнему протискиваться через области шириной до 9 мм.
Буровая установка должна быть размещена на ровной и твердой поверхности. Площадь должна быть выровнена для поддержки буровой установки в соответствии со спецификациями производителя. Крановые маты могут использоваться для поддержки платформы. Обычно они изготавливаются из бревен толщиной 12 дюймов и доступны длиной от 8 до 40 футов. Доступны варианты шириной 4, 5 или 6 футов. Компания Crane Mat также предлагает изготовленные на заказ коврики и бывшие в употреблении коврики, которые были возвращены в рамках их программы обратного выкупа. Вы также можете арендовать маты крана. Bridgewell производит полностью стальные маты Mammoth для многомиллионных буровых установок.
В особых случаях
Для некоторых заданий требуются специальные функции, которые вы не сможете использовать в других проектах. Если возможно, выберите стандартную установку для бурения фундамента и добавьте навесное оборудование, соответствующее требованиям конкретной работы. Вы хотите, чтобы выбранная вами установка имела максимально широкое применение.
Технология резки или старая школа?
Причудливые цветные экраны, автоматическое размещение и технология крутящего момента потрясающие. Но они могут вам не понадобиться для завершения проекта. Обучение, необходимое для использования функций высокотехнологичного оборудования, также увеличивает сроки и бюджет проекта. Иногда буровая установка для фундамента, менее высокотехнологичная и имеющая более длительный опыт работы, является решением с меньшим риском и меньшими затратами.
Цена
Естественно в первую очередь думать о цене. Но сопротивляйтесь искушению. Выясните, какие у вас требования к работе. У вас должно быть два списка — жесткие требования и «мягкие» требования. (Мягкие требования — это приятные функции, которые не являются обязательными для выполнения работы.) Предоставьте эту информацию как минимум трем поставщикам и позвольте им посоветовать, какие буровые установки для фундамента лучше всего подходят для этих требований. Также можно учитывать текущие расходы на техническое обслуживание, надежность и гибкость.
Заворачивать
Наиболее важным аспектом выбора буровой установки для фундамента является понимание того, что вам действительно нужно для выполнения работы. Найдите время, чтобы встретиться с инженером по продажам и другими экспертами, чтобы четко определить требования к проекту. Найдите несколько моделей, которые будут соответствовать вашим потребностям, а затем присмотритесь к ним.