Новые направления в бурении.

В этих условиях востребованными будут технологии и оборудование, позволяю­ щие снижать затраты времени на строи­ тельство скважин и расход материалов. Очевидно, что это будут установки блоч но- модульного исполнения. Для повы­ шения мобильности агрегатов возможно использование небольших по высоте вы­ шек с использованием однотрубок. Это будет эффективно в случае снижения затрат времени на спуско-подъемные операции (СПО).

В настоящее время можно отметить следующие направления, с помощью которых планируется уменьшение удельного веса СПО в процессе строи­ тельства скважин. Первое - повышение долговечности породоразрушающего инструмента (ПРИ). В этом случае СПО проводятся в основном для установки обсадных колонн. При бурении обсад­ ной колонной резко снижаются затраты времени на СПО, т.к. замена ПРИ и забой­ ного двигателя производится с исполь­ зованием канатной техники. При этом сокращается или исключается исполь­зование бурильных труб, но возникают вопросы по применению хвостовиков и металлических пластырей, рациональ­ ное использование которых позволяет сократить затраты на бурение. Широкое внедрение бурения обсадной колонной в настоящее время сдерживается недо­ статочной долговечностью обсадных труб и сложностью контроля качества скважины перед цементированием. Условия эксплуатации обсадных труб при обычной эксплуатации и в процессе бурения существенно отличаются в пер­ вую очередь по нагрузкам. При бурении это усталостные нагрузки растяжения, сжатия, кручения и изгиба в гладких трубах с резьбой отличной от бурильных труб. Необходимы исследовательские работы по поиску оптимальной кон­ струкции обсадных труб, которые долж­ ны проводиться для условий повышения надежности собственно скважины. Третий путь - использование систем автоматизации СПО. Это направление, зародившееся у нас стране, в настоя­ щее время применяется в полностью гидрофицированных зарубежных уста­ новках и позволяет существенно сокра­ тить время на СПО и трудоемкость работ. Применение гидропривода в основном и вспомогательном оборудовании по­ зволяет получить мощные, компактные установки, но при этом необходима высокая квалификация персонала как при бурении, так и при обслуживании установок, особенно в суровых клима­ тических условиях.

Снижение затрат материалов можно получить, используя бурильные трубы повышенной прочности суменьшенной толщиной стенки. В этом случае сни­ жается общий вес труб и мощность на прокачку бурового раствора из-за уве­ личения внутреннего диаметра труб. Кроме этого снижаются затраты мощ­ ности на СПО и на бурение ротором. Рас­ четные данные показывают, что может быть получено снижение веса труб до 70% и, следовательно, использование БУ с меньшей грузоподъемностью. С другой стороны, необходимо прово­ дить повышение износостойкости на­ ружной поверхности муфт и установку центраторов, т.к. предельный износ на тонкостенных трубах наступает раньше. При одинаковых нагрузках уровень на­ пряжений в тонкостенных трубах выше и, следовательно, усталостная долго­ вечность ниже. Кроме того, необходимы дополнительные исследования долгов ечности соединений в тонкостенных трубах.

Сувеличением глубины увеличиваются затраты на буровой раствор, т.к. воз­ растает его необходимый объем и его потери в процессе бурения. Одним из перспективных направлений можно счи­тать использование двойных бурильных труб, реализующих обратную промыв­ ку. В геологразведочном бурении на глубины 100-300 м за рубежом и у нас разработаны и применяются установки, реализующие такое бурение. В 2009г. компания Reelwell была удостоена на­грады ОТС 2009 в области новых техно­ логий за новый метод бурения колонной двойных бурильных труб. Данная технология имеет следующие преиму­ щества. Бурение ведется при контроли­ руемом давлении, снижаются затраты на прокачку, потери жидкости, возрастает геологическая информация. Компания Шлюмберже указывала, что при под­ боре бурового раствора кроме условий бурения необходимо руководствоваться также и качеством цементирования. В этом случае удорожание бурового рас­твора окупается снижением затрат на цементирование. Технология бурения с колонной двойных труб позволяет закачивать в затрубное пространство растворы, отличающиеся от буровых. Снижается также вероятность растепле­ния вечномерзлых пород при бурении, т.к. время контакта буровой жидкости и породы раствора сводится к мини­муму, а в затрубье можно закачивать пену. Сложность реализации бурения с колонной двойных труб заключается в создании промывки внутри колонны труб, в увеличении ее веса и в услож­нении конструкции вертлюга.

Для реализации внутритрубной цирку­ ляции применяются различные схемы . Бурение может производиться как со спошным разрушением забоя, так и с отбором керна, который транспорти­ руется потоком жидкости. По­ следнее повышает геологическую ин формативность и не прерывает процесса бурения.

Бурение колонной двойных бурильных труб может вестись и поверхностным, и скважинным вращателями. Сложность использования данной технологии за­ключается в ее приспособлении к глу­ бокому бурению, и в первую очередь к использованию вязких буровых раство­ ров вместо воды.

К нетрадиционным направлениям можно отнести бурение для получения метана из угольных скважин, а также бурение для добычи битуминозных нефтей. До­ быча из нетрадиционных месторождений хотя и дороже, но и запасы этих место­ рождений очень значительны и за рубе­ жом подобная работа уже ведется. Рассмотрим перспективы бурения на таких месторождениях. Угольные место­ рождения часто расположены относи­ тельно неглубоко, от 300 до 900м. При этом дебит скважин мало предсказуем. Но при этом резко снижается опасность добычи угля. При бурении на таких глу­ бинах необходимо использовать мо­ бильные установки. Это связано с тем, что время собственно бурения мало, затраты мощности на бурение тоже меньше, чем на традиционных нефтяных и газовых скважинах, и поэтому можно снизить затраты времени на монтаж- демонтаж и переезды для повышения эффективности работ. В этом случае эффективно использовать мачты, как в агрегатах для подземного ремонта, существенно облегчая установку. При использовании обсадных труб диаме­ тром 140мм, с толщиной стенки 6,2мм нагрузка на крюк составит около 220кН. Применение такого инструмента вполне оправдано, учитывая, что давления в пластах невысокие. Для бурильных труб с учетом коэффициентов перегрузки получаем порядка 450кН. Это соответ­ствует грузоподъемности большинства агрегатов для подземного ремонта. При этом необходимо их дооборудование системой, обеспечивающей бурение си­ловым вертлюгом, а также механизации вспомогательных работ. Для снижения времени строительства скважин по­ дойдет новая технология бурения на обсадных трубах. При высоких ско­ ростях проходки скважина сохраняет естественную устойчивость стенок, что положительно сказывается на качестве ее крепления. Снижение необходимо го диаметра бурения требует подбора долговечной компоновки насосного оборудования, для откачки попутной воды в условиях выноса механических примесей в виде угля. Проведение до­ полнительных исследований позволит с помощью компоновки «долото - рас­ ширитель» уменьшить диаметр бурения и увеличить скорость бурения и, следо­ вательно, снизить стоимость скважины без ущерба качеству. Бурение скважин для добычи битумных нефтей в настоящее время ведется раз­ личными способами в зависимости от конкретных условий. Как правило, это неглубоко залегающие пласты. Наибо­ лее перспективной представляется т.н. двухустьевая скважина, забоем в которой является ствол скважины, про­ ходящий в продуктивном пласте."Это су­ щественно повышает дебит скважины в сочетании с термической обработкой. Для бурения таких скважин целесоо­ бразно применение установки с на­ клонной мачтой, что снижает кривизну скважины и упрощает процесс бурения. Особенностью бурения является повы­шенные потери на трение, осложнения при выносе шлама и контроль за устой­ чивостью стенок скважины. Снижение трения будет решаться использовани­ем различных центраторов. Промывка скважины, осложненная неустойчиво­ стью пород, может быть решена с ис­ пользованием двойных бурильныхтруб с необходимой модернизацией. Решение указанных выше задач может быть решено при проведении допол­нительных исследований со стороны заинтересованных организаций так, как это делается ведущими зарубежными фирмами.