3.4 Скоростное бурение забойным двигателем Sperry Drill

 

Рис. 3.4

Компоновка низа колонны для скоростного бурения

Применение забойного двигателя вместо “классического” роторного бурения позволяет существенно повысить механическую скорость проходки за счет увеличения частоты вращения долота и, соответственно, передаваемой на него мощности.

Получившая промысловое подтверждение высокая надежность забойных двигателей “Сперри-Дрилл” и обеспечиваемая ими возможность выбора двигателя заданной производительности, делает их идеальным средством для скоростного бурения и скоростной проходки больших глубинных интервалов как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах. Необходимо отметить, что при бурении вертикальных стволов, когда нет необходимости в использовании систем подземной навигации, для лучшей центровки долота проходка должна вестись с использованием стабилизаторов “Сперри-Дрилл”, имеющих диаметры в диапазоне от полного диаметра забоя до меньших на 1/16”. В процессе скоростного бурения прямых участков наклонно-направленных скважин, для сохранения возможности управления проводкой ствола целесообразно применять регулируемые или фиксированные отклоняющие устройства выставленные на небольшие углы отклонения, либо использовать комбинацию забойного двигателя в прямом корпусе и стандартного стабилизатора “Сперри-Дрилл” (обычно имеющего диаметр на 1/4” меньший полного диаметра забоя), что позволит избежать больших нагрузок на инструмент при необходимости коррекции направления бурения.

Наивысшей производительности бурового инструмента можно достичь за счет выбора типа долота (комбинированного, алмазного или шарошечного) для бурения конкретного типа породы и подбора соответствующего забойного двигателя “Сперри-Дрилл”, обладающего подходящими для выбранного типа долота параметрами - вращающим моментом, частотой вращения и мощностью, что можно сделать, проконсультировавшись с координатором “Сперри-Сан”, ответственным за проведение направленного бурения.

3.5 Разбуривание (расширение) ствола скважины забойным двигателем Sperry Drill

Обладающие высоким вращающим моментом забойные двигатели “Сперри-Дрилл” обеспечивают высокую эксплуатационную гибкость при таких видах скважинных работ, как разбуривание ствола при помощи расширителей большого диаметра. Забойные двигатели “Сперри-Дрилл” могут также применяться для разбуривания скважин при помощи пилотных расширителей.

Применение забойных двигателей “Сперри-Дрилл” позволяет использовать для разбуривания ствола технологию турбинного бурения, т.е. без вращения бурильной колонны, однако вращение колонны может быть использовано для повышения производительности и лучшей очистки забоя.

Для того, чтобы обеспечить эффективную очистку забоя от шлама следует использовать многозаходные забойные двигатели диаметром 3-3/8” и выше с установленными соплами ротора.

3.6 Забуривание скважины забойным двигателем Sperry Drill

Забойные двигатели “Сперри-Дрилл” могут быть с успехом применены для забуривания морских скважин; при этом забуривание производится при неподвижной колонне. Это особенно удобно при забуривании морских скважин, строящихся в глубоководных зонах и/или в районах с быстрым течением. Для оптимизации процесса бурения можно также использовать вращение колонны.

Обладающие высоким крутящим моментом низкооборотные забойные двигатели “Сперри-Дрилл” позволяют производить забуривание направлений большого диаметра при малой подаче бурового раствора, что позволяет свести до минимума вероятность размывания стенки скважины и эрозии морского дна в точке бурения.

Применение полых роторов с соплами позволяет обеспечить подачу на забой больших объемов бурового раствора, что обеспечивает эффективную очистку забоя. Установка сопел в корпус ротора забойного двигателя диаметром 11-1/4” позволяет обеспечить подачу на забой скважины бурового раствора в объеме 2000 гал./мин.

Высокий крутящий момент забойных двигателей позволяет контролировать процесс бурения при относительно невысоких нагрузках на долото. Контроль за процессами бурения и разбуривания ствола позволяет минимизировать отклонение бурящейся скважины от вертикали.

3.7 Бурение под кондуктор забойным двигателем Sperry Drill

В ходе бурения ствола под кондуктор, или в промежутке между разбуриванием ствола под кондуктор и его установкой, существует возможность обрушения стенок скважины и/или прихвата спускаемого в ствол кондуктора.

Для того, чтобы избежать прихвата кондуктора обычно бурение и спуск колонны можно вести одновременно, при этом бурение ведется турбобуром с использованием забойного двигателя “Сперри-Дрилл” и пилотным долотом с расширителем. По достижении заданной глубины режущие элементы расширителя складываются и буровой инструмент извлекается через кондуктор.

При возникновении необходимости увеличить циркуляцию бурового раствора, ротор забойного двигателя можно оснастить соплами, что позволит увеличить подачу раствора через двигатель.

3.8 Расширение ствола скважины и обрезка обсадных труб забойным двигателем Sperry Drill

Забойные двигатели “Сперри-Дрилл” можно применять для регулирования крутящего момента и частоты вращения гидравлических расширителей и труборезок для резки обсадных труб как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах.

Забойные двигатели малого диаметра могут быть использованы для работы в колоннах малого диаметра и совместно с буровым оборудованием на гибких трубах, что позволяет применять их в качестве привода расширителей и труборезок малого диаметра.

Применение забойных двигателей “Сперри-Дрилл” позволяет избежать необходимости вращения бурильной колонны при ее проходе через зоны поврежденных обсадных труб, хвостовиков или оборудования для заканчивания скважины.

3.9 Фрезеровочные работы в скважине

Обеспечиваемые забойными двигателями “Сперри-Дрилл” высокие вращательные моменты позволяют использовать их для различного рода фрезеровочных работ в скважинах, таких как размалывание цемента и фрезерование попавшего в скважину металлического лома, а также прорезание отверстий в обсадных трубах и вырезание отдельных секций обсадной колонны.

Возможность изменения вращательного момента забойных двигателей в широких пределах обеспечивает большую гибкость их применения для резки различных материалов высокой прочности при помощи мощных фрез.

3.10 Применение забойных двигателей для бурения скважин малого диаметра

Забойные двигатели “Сперри-Дрилл” малого диаметра могут быть применены для различных буровых работ в скважинах, в том числе:

·      для бурения боковых стволов с большим, средним и малым радиусом кривизны на законченных скважинах, необходимых для проведения работ по капитальному ремонту, перебуриванию, а также для ввода в эксплуатацию новых коллекторов

·      для бурения скважин в шахтах и на поверхности в ходе разработки рудных месторождений

Относительно небольшая длина забойных двигателей малого диаметра (диаметром от 1-3/4” до 4-3/4”) позволяет спускать их через бурильную колонну или гибкие трубы при капитальном ремонте скважин, для проведения таких работ, как фрезерование внутренней поверхности труб для удаления песка, плотных осадков и цемента, а также резки обсадной колонны и НКТ.

Применение забойных двигателей малого диаметра позволяет избежать использования роторного бурового инструмента при проходке поврежденных участков обсадной колонны или необходимости спуска инструмента через оборудование для заканчивания скважины.

Забойные двигатели “Сперри-Дрилл” малого диаметра можно применять совместно с бурильными трубами малого диаметра или гибкими трубами и для бурения направленных стволов во вскрытых породах.

Для оптимизации процесса бурения буровую колонну с установленным забойным двигателем можно также вращать ротором.

При необходимости, многозаходные двигатели с диаметрами от 3-3/8” до 4-3/4” можно оснащать нагнетательными соплами с тем, чтобы обеспечить повышенную подачу бурового раствора на забой для оптимизации гидравлического режима скважины.

3.11 Бурение с отбором керна забойным двигателем Sperry Drill

Высокий крутящий момент и низкая скорость вращения забойных двигателей “Сперри-Дрилл” позволяют применять их при бурении с отбором керна совместно с грунтоносками различной длины и оснащенных гильзами различных типов, а также с любыми типами стабилизаторов и буровых головок.

Бурение с отбором керна можно производить как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах. Применение забойных двигателей в процессе бурения с отбором керна позволяет использовать турбинный метод бурения вместо роторного, что способствует снижению вибрации грунтоноски и динамических нагрузок на долото. Таким образом, при турбинном керновом бурении удается получать однородные образцы кернового материала практически любых пород. Наличие целого ряда двигателей различной мощности позволяет подбирать забойный двигатель под конкретные условия бурения, обеспечивающий оптимальный вращающий момент и частоту вращения буровой головки кернорвателя.

3.12 Пневматическое бурение и бурение с очисткой забоя пеной забойным двигателем Sperry Drill

Стандартные забойные двигатели “Сперри-Дрилл” можно использовать в процессе бурения с использованием сжатого воздуха или пены вместо бурового раствора. Для этого применяются забойные двигатели специальной конструкции. В ходе пневматического бурения двигателем как в ходе подготовительных работ, так и в процессе работы необходимо обращать особое внимание на параметры бурения.

Следует заметить, что истинный объем проходящего через двигатель сжатого воздуха постоянно меняется, поэтому необходимо поддерживать постоянный рабочий перепад давления, величину которого необходимо согласовать с эксплуатационным персоналом “Сперри-Сан”. Обычно, при расчете частоты вращения забойного двигателя пользуются следующим правилом: подача на забой 4 куб. футов воздуха (при нормальных условиях) в минуту эквивалентна расходу несжимаемого бурового раствора в 1 гал./мин.

В процессе пневматического бурения необходимо подавать в скважину вместе со сжатым воздухом содержащий смазочный материал аэрозоль, обеспечивающий смазку нагруженных поверхностей. Обычно с этой целью используются смешанные с водой жидкие мыла и гели, закачиваемые в скважину в объемах от 7 до 11 барр./час.

 

В связи с тем, что воздух представляет собой сжимаемую среду, необходимо помнить, что между изменением перепада давления на забойном двигателе и изменением давления в стояке на поверхности имеется существенная временная задержка. В отличие от бурения с применением бурового раствора, судить о возможной остановке двигателя на забое по спонтанным всплескам давления в стояке весьма затруднительно, поэтому с уверенностью об этом можно судить только при снижении скорости проходки. Кроме того, забойные двигатели, эксплуатирующиеся со сжатым воздухом или пеной в качестве рабочей среды, значительно более чувствительны к нагрузке на долото по сравнению с двигателями, работающими с буровым раствором. Поэтому необходимо тщательно подбирать нагрузку на долото для того, чтобы обеспечить максимальную скорость проходки.

В этом случае забойный двигатель необходимо запускать постепенно, прикладывая на долото небольшую нагрузку. Особое внимание необходимо обратить на то, чтобы двигатель не был запущен в то время, когда долото еще не достигло забоя. По мере роста давления сжатого воздуха можно постепенно увеличивать нагрузку на долото. В том случае, если забойный двигатель был запущен в то время, когда долото не достигло забоя, возможна “раскрутка” двигателя, когда частота вращения его ротора резко возрастает, существенно превышая расчетную, что приводит к возникновению сильной вибрации и может повлечь за собой механическое повреждение двигателя. Перед тем, как начинать подъем инструмента или производить наращивание колонны, а также в случае остановки забойного двигателя, необходимо обязательно стравить давление в стояке.