Борьба с искривлением вертикальных скважин

В процессе бурения ствол скважины по различным причинам самопроизвольно искривляется. Искривление скважины происхо­дит из-за воздействия как природных, так и технико-технологических факторов.

К природным факторам относятся: наклонное за­легание горных пород, чередование пород различной твердо­сти, их слоистость, трещиноватость, наличие каверн, плоско­стей сдвигов, а также анизотропность пород.

К технико-технологическим факторам относятся: потеря пря­молинейности нижней части бурильной колонны при создании осевой нагрузки на долото, его вращение, использование изогну­тых труб, нерациональных компоновок низа бурильной колонны (КНБК).

Отсутствие контроля и профилак­тических мероприятий часто приводит к искривлению скважины, значитель­ному смещению забоя от устья.

Вертикальной считается скважина, у которой устье и центр круга допуска лежат на вертикальной прямой, являющейся ее проект­ным профилем, а отклонение ствола скважины от вертикали не превышает радиус круга допуска.

Борьба с искривлением скважины начинается еще во время под­готовительных работ к бурению. Необходимо проверить горизон­тальность установки ротора, центрирование вышки, тщательно выверить центрирование и вертикальность направления, прове­рить прямолинейность бурильных труб и ведущей бурильной трубы.

В начальный период бурения необходимо удерживать верхнюю часть ведущей бурильной трубы от наклонов и сильного раскачи­вания. При дальнейшем бурении основными профилактическими мерами против самопроизвольного искривления скважины явля­ются: соответствующая компоновка нижней части бурильной ко­лонны и регулирование режима бурения в соответствии с характе­ром пород и условиями их залегания.

Типичная компоновка низа бурильной колонны, в которой использован принцип отвеса, основывается на создании наи­большей массы у долота. При этом осевая нагрузка должна быть такой, при которой нижняя часть компоновки не изгибается. Однако такие нагрузки, как правило, не обеспечивают эффек­тивного разрушения пород. Обычно применяют осевые нагруз­ки, под воздействием которых нижняя часть колонны буриль­ных труб принимает форму пространственной спирали. Осевая нагрузка, при которой прямолинейная труба начнет изгибать­ся, называется критической нагрузкой первого порядка. Существуют нагрузки второго и более высоких порядков. В этом случае следу­ет применять КНБК, основанные на центрировании нижней части бурильных труб. Существуют два типа таких компоновок: маятниковые (рис. 8.2, в — д) и жесткие (рис. 8.2, е — к). В маятни­ковых компоновках эффект достигается установкой центрато­ров на некотором расстоянии от долота. Жесткие компоновки используют при бурении скважин с большими осевыми нагрузками. Предупреж­дение изгиба труб достигают установкой центраторов, стабили­заторов и наддолотного стабилизирующего устройства. Такие ком­поновки применяют в основном при бурении скважин ротор­ным способом. При бурении забойными двигателями также ис­пользуют жесткие компоновки, устанавливая центраторы над долотом и двигателем.

В порядке уменьшения интенсивности искривления скважин существующие долота распределяются следующим образом: лопа­стные одношарошечные, алмазные, трехшарошечные, многоша­рошечные.

В процессе бурения необходимо замерять направление ствола сква­жины через определенные интервалы глубины (но не более 50 м).

Для измерения искривления скважины применяют инклино­метры. После окончания бурения скважины или через определен­ные интервалы проходки каротажная партия измеряет углы при помощи специальных приборов, называемых инклинометрами. Инклинометр замеряет углы наклона до 45... 50°. Результаты изме­рений инклинометром представляются в виде таблиц углов накло­на а и азимута через 25 или 50 м глубины. Результаты измерений изображаются в виде графиков проекций ствола скважины на го­ризонтальную плоскость в различных масштабах (рис. 8.3). Эти гра­фики называются инклинограммами.

В процессе бурения скважины искривление может иногда дос­тигать такой величины, что дальнейшее углубление скважины ста­новится или технически невозможным, или практически нецеле­сообразным. В этом случае возможны два варианта:

полная ликвидация скважины;

исправление искривленного ствола в той же скважине перебуриванием.

Исправление ствола скважины можно производить как турбин­ным, так и роторным способом. Чтобы исправить ствол скважи­ны, прежде всего тщательно измеряют кривизну всей скважины выше места наибольшего перегиба и выбирают ближайший верти­кальный участок ствола скважины против мягких пород. Ниже вер­тикального участка ставят цементный мост. После того как цемент достаточно затвердеет, спускают бурильную колонну и забурива­ют новый ствол скважины.

Для забуривания рекомендуется подбирать такой интервал, кре­пость пород которого ниже крепости цементного камня. Бурение начинают «с навеса», т.е. дают чрезвычайно медленную подачу, которая равно распределяется в течение нескольких часов и со­ставляет не более 10... 12 см/ч.

В период забуривания необходимо постоянно следить за шла­мом. Как только уступ вырабатывается, т.е. в шламе больше не содержится цемент, долоту следует дать несколько увеличенную подачу (около 20 см/ч), продолжая следить за шламом. Если в шламе цемент не появляется, то осевую нагрузку постепенно увеличива­ют до нормальной.