Направленное бурение (или наклонное бурение ) - это практика бурения невертикальных стволов . Его можно разделить на четыре основные группы: направленное бурение на нефтяных месторождениях, направленное бурение на коммунальных объектах (горизонтально-направленное бурение), направленное бурение и поверхность в пласте (SIS), которая горизонтально пересекает цель вертикального ствола для извлечения метана из угольных пластов .
История [ править ]
Многие предпосылки позволили этому набору технологий стать продуктивным. Вероятно, первым требованием было осознание того, что нефтяные скважины или водяные скважины не обязательно должны быть вертикальными. [ оригинальное исследование? ] Осознание этого происходило довольно медленно и не привлекало внимание нефтяной промышленности до конца 1920-х годов, когда было несколько судебных исков, в которых утверждалось, что скважины, пробуренные с буровой установки на одном участке, пересекли границу и вскрыли пласт на соседнем участке. . [ необходима цитата ]Первоначально были приняты косвенные доказательства, такие как изменения в добыче на других скважинах, но такие случаи послужили толчком к разработке инструментов малого диаметра, способных обследовать скважины во время бурения. Установки горизонтально-направленного бурения развиваются в направлении крупномасштабного, микроминиатюризации, механической автоматизации, работы с твердыми пластами, контролируемого бурения с ориентацией на превышение длины и глубины. [1]
Измерение наклона ствола скважины (его отклонения от вертикали) сравнительно простое, требуется только маятник. Однако измерение азимута (направления относительно географической сетки, в которой ствол скважины идет от вертикали) было более трудным. В определенных обстоятельствах могут использоваться магнитные поля, но на них влияют металлоконструкции, используемые внутри стволов скважин, а также металлоконструкции, используемые в буровом оборудовании. Следующим шагом вперед была модификация небольших гироскопических компасов компанией Sperry Corporation , которая производила аналогичные компасы для аэронавигации. Сперри сделал это по контракту с Sun Oil (которая участвовала в судебном процессе, как описано выше) и дочерней компанией "Был образован Sperry Sun », бренд, который существует и по сей день, [ когда? ] [ Необходимо разъяснение ] был поглощен компанией Halliburton . В любой заданной точке ствола скважины измеряются три компонента, чтобы определить его положение: глубина точки вдоль ствола скважины ход ствола скважины (измеренная глубина), наклон в точке и магнитный азимут в точке. Эти три компонента вместе называются "съемкой". Необходима серия последовательных съемок для отслеживания прогресса и местоположения ствол скважины.
Предыдущий опыт роторного бурения позволил установить несколько принципов конфигурации бурового оборудования в забое скважины («компоновка низа бурильной колонны» или «КНБК»), которое будет склонно к «бурению криволинейной скважины» (т.е. начальные случайные отклонения от вертикали будут увеличиваться. ). Контр-опыт также дал первым бурильщикам наклонно-направленного бурения («DD») принципы проектирования КНБК и практики бурения, которые помогли приблизить кривую скважину к вертикали. [ необходима цитата ]
В 1934 году Х. Джон Истман и Роман У. Hines из Лонг - Бич, штат Калифорния , стал пионерами в наклонно - направленного бурения , когда они и Джордж Failing из Энид, штат Оклахома , сохранили Conroe, Техас , нефтяное месторождение . Неудачник недавно запатентовал переносную буровую машину. Он основал свою компанию в 1931 году, соединив буровую установку с грузовиком и коробкой отбора мощности. Нововведение позволило быстро пробурить серию наклонных скважин. Эта способность быстро пробурить несколько разгрузочных скважин и сбросить огромное давление газа сыграла решающую роль в тушении пожара Конро. [2] В мае 1934 г., Popular Science MonthlyВ статье было заявлено, что «только горстка людей в мире обладает странной способностью делать долото, вращаясь на милю под землей на конце стальной бурильной трубы, змеиться по кривой или огибать ногу. угол, чтобы достичь желаемой цели ". Eastman отклонитель, Inc., станет крупнейшей направленной компанией в мире в 1973 г. [ править ]
В совокупности эти геодезические инструменты и конструкции КНБК сделали возможным направленное бурение, но это воспринималось как загадочное. Следующее крупное достижение произошло в 1970-х годах, когда стали обычным явлением забойные буровые двигатели (также известные как забойные двигатели , приводимые в действие гидравлической силой бурового раствора, циркулирующего по бурильной колонне). Это позволяло буровому долоту продолжать вращаться на режущей кромке на дне скважины, в то время как большая часть бурильной трубы оставалась неподвижной. Кусок изогнутой трубы («изогнутый переводник») между неподвижной бурильной трубой и верхней частью двигателя позволил изменить направление ствола скважины без необходимости вытаскивать всю бурильную трубу и устанавливать другой клин-отклонитель. В сочетании с разработкой средств измерения при бурении (с использованием гидроимпульсной телеметрии, сетевая или проводная трубная или электромагнетическая (ЭМ) телеметрия, которая позволяет инструментам в стволе скважины отправлять данные о направленности обратно на поверхность, не мешая буровым работам), направленное бурение стало проще.
Некоторые профили трудно просверлить во время вращения бурильной трубы. Для направленного бурения с помощью забойного двигателя необходимо время от времени останавливать вращение бурильной трубы и «продвигать» трубу через канал, когда двигатель пересекает криволинейную траекторию. «Сползание» может быть затруднительным в некоторых пластах, и оно почти всегда медленнее и, следовательно, дороже, чем бурение при вращении трубы, поэтому желательна возможность управлять долотом во время вращения бурильной трубы. Несколько компаний разработали инструменты, позволяющие управлять направлением вращения при вращении. Эти инструменты называются роторными управляемыми системами (RSS). Технология RSS сделала возможным доступ и управление направлением в ранее недоступных или неконтролируемых формациях.
Преимущества [ править ]
Скважины бурятся наклонно-направленно для нескольких целей:
- Увеличение длины открытого участка через пласт путем бурения пласта под углом
- Бурение пласта, где вертикальный доступ затруднен или невозможен. Например, месторождение нефти под городом, под озером или под труднодоступным пластом.
- Группирование большего количества устьев скважин в одном месте на поверхности может позволить уменьшить количество перемещений буровой установки, уменьшить возмущение площади поверхности, а также упростить и удешевить завершение и добычу скважин. Например, на нефтяной платформе или на морской платформе 40 или более скважин могут быть сгруппированы вместе. Скважины будут выходить веером с платформы в резервуар (и) ниже. Эта концепция применяется к наземным скважинам, позволяя достичь нескольких подземных участков с одной площадки, что снижает затраты.
- Бурение вдоль нижней стороны разлома, ограничивающего коллектор, позволяет завершить формирование нескольких продуктивных песков в самых высоких стратиграфических точках.
- Бурение « разгрузочной скважины » для снятия давления в скважине, добывающей без ограничения (« выброс »). В этом сценарии можно пробурить еще одну скважину, начиная с безопасного расстояния от выброса, но пересекая проблемный ствол скважины. Затем тяжелый флюид (глушильный раствор) закачивается в ствол разгрузочной скважины для подавления высокого давления в исходном стволе скважины, вызывающего выброс.
Большинству бурильщиков, занимающихся наклонно-направленным бурением, перед началом бурения дается синий путь к скважине, который заранее определяется инженерами и геологами. Когда специалист по наклонно-направленному бурению начинает процесс бурения, с помощью скважинного прибора проводятся периодические исследования для получения данных исследования (наклона и азимута) ствола скважины. [3] Эти снимки обычно делаются с интервалом от 10 до 150 метров (30–500 футов), причем 30 метров (90 футов) обычно во время активных изменений угла или направления, а расстояние 60–100 метров (200–300 футов). ) является типичным при «бурении вперед» (без активных изменений угла и направления). Во время критических изменений угла и направления, особенно при использовании забойного двигателя, инструмент измерения во время бурения ) (MWD) будет добавлен кбурильная колонна для обеспечения постоянно обновляемых измерений, которые могут использоваться для корректировок (почти) в реальном времени.
Эти данные показывают, следует ли скважина по запланированной траектории и вызывает ли ориентация буровой компоновки отклонение скважины от запланированного. Корректировки регулярно производятся с помощью таких простых методов, как регулировка скорости вращения или веса бурильной колонны (вес на забое) и жесткости, а также более сложных и трудоемких методов, таких как установка забойного двигателя. Такие изображения или исследования строятся и хранятся в виде инженерных и юридических записей, описывающих траекторию ствола скважины. Снимки, сделанные во время бурения, обычно подтверждаются более поздней съемкой всей скважины, как правило, с использованием устройства «многокадровая камера».
Многокадровая камера продвигает пленку через определенные промежутки времени, так что, поместив инструмент камеры в герметичный трубчатый корпус внутри буровой колонны (вниз до уровня чуть выше бурового долота), а затем извлекая бурильную колонну через определенные промежутки времени, скважина может быть полностью обследованы с регулярными интервалами глубин (обычно примерно каждые 30 метров (90 футов), типичная длина 2 или 3 стыков бурильных труб, известная как опора, поскольку большинство буровых установок "отталкивают" трубу, извлеченную из скважины на такие приращения, известные как «стойки»).
Бурение до целей, удаленных от поверхности земли, требует тщательного планирования и проектирования. Текущие держатели рекордов управляют скважинами на расстоянии более 10 км (6,2 мили) от поверхности при истинной вертикальной глубине (TVD) всего 1,600–2600 м (5,200–8,500 футов). [4]
Эта форма бурения также может снизить экологические издержки и уменьшить повреждение ландшафта. Раньше приходилось удалять большие участки ландшафта с поверхности. Это больше не требуется при наклонно-направленном бурении.
Недостатки [ править ]
До появления современных забойных двигателей и более совершенных инструментов для измерения угла наклона и азимута ствола скважины, наклонно-направленное и горизонтальное бурение было намного медленнее, чем вертикальное бурение из-за необходимости регулярно останавливаться и выполнять трудоемкие исследования, а также из-за более медленного прогресса в бурении. само бурение (меньшая скорость проходки). Эти недостатки со временем уменьшились, поскольку забойные двигатели стали более эффективными и стали возможны полунепрерывные исследования.
Остается разница в эксплуатационных расходах: для скважин с наклоном менее 40 градусов инструменты для выполнения регулировок или ремонтных работ можно опустить под действием силы тяжести на тросе в скважину. Для более высоких наклонов необходимо мобилизовать более дорогое оборудование для проталкивания инструментов в скважину.
Еще одним недостатком скважин с большим наклоном было то, что предотвращение поступления песка в скважину было менее надежным и требовало больших усилий. Опять же, этот недостаток уменьшился, так что при условии, что борьба с пескопроявлением спланирована должным образом, ее можно надежно проводить.
Кража нефти [ править ]
В 1990 году Ирак обвинил Кувейт в краже иракской нефти с помощью наклонного бурения. [5] Организация Объединенных Наций изменила границу после войны в Персидском заливе 1991 года , положившей конец семимесячной оккупации Ираком Кувейта. В рамках реконструкции 11 новых нефтяных скважин были размещены среди существующих 600. Некоторые фермы и старая военно-морская база, которые раньше находились на иракской стороне, стали частью Кувейта. [6]
В середине двадцатого века на огромном нефтяном месторождении Восточного Техаса произошел скандал, связанный с наклонным бурением . [7]
Новые технологии [ править ]
В период с 1985 по 1993 год Лаборатория военно-морского строительства (NCEL) (ныне Центр инженерного обслуживания военно-морских сооружений (NFESC)) в Порт-Хенеме, Калифорния, разработала технологии управляемого горизонтального бурения. [8] Эти технологии способны достигать высоты 10 000–15 000 футов (3000–4500 м) и могут достигать 25 000 футов (7500 м) при использовании в благоприятных условиях. [9]
См. Также [ править ]
- Обследование отклонений
- Направленное скучно
- Геонавигация
- Гидроразрыв
- Каротаж при бурении
- Измерение при бурении
- Грязевой мотор
- Грязный блогер
- Роторная управляемая система
- Бестраншейная технология
Ссылки [ править ]
- ^ «Тенденции развития горизонтально-направленного бурения» . DC Твердый контроль . 6 июня 2013 г. Архивировано из оригинала 8 июля 2013 года .
- ^ "Технология и" Кратер Конро " " . Американское историческое общество нефти и газа . Проверено 23 сентября 2014 года .
- ^ «Глоссарий терминов геоуправления» . Проверено 5 сентября 2010 года .
- ^ "Maersk бурит самую длинную скважину на Аль-Шадине" . The Gulf Times . 21 мая 2008. Архивировано из оригинала 14 февраля 2012 года . Проверено 5 марта 2012 года .
- ^ «Как кризис в Персидском заливе начался и закончился (Кризис в Персидском заливе и внешняя политика Японии)» . Министерство иностранных дел Японии . Проверено 28 января 2014 .
- ^ «Ирак вновь откроет посольство в Кувейте» . ABC Inc. 4 сентября 2005 Архивировано из оригинала 2 -го января 2014 года . Проверено 5 марта 2012 года .
- ^ Julia Cauble Smith (12 июня 2010). "Восточно-Техасское нефтяное месторождение" . Справочник Техаса онлайн . Историческая ассоциация штата Техас . Проверено 23 сентября 2014 года .
- ^ Отчет о полевых испытаниях системы горизонтального бурения (HDS) - 91 финансовый год
- ^ Отчет по теории операций системы горизонтального бурения (HDS)
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме направленного бурения . |
- "Наклонные нефтяные скважины, новые чудеса" Научно-популярный журнал , май 1934 г., ранняя статья о технологии бурения.
- "Технология и кратер Конро" Американское историческое общество нефти и газа
- Короткое видео, объясняющее горизонтальное бурение для добычи газа из сланца. ( Американский институт нефти )
- Видео о горизонтальном бурении сланцев можно посмотреть здесь .
- «Механический крот протыкает кривые колодцы». Popular Science , июнь 1942 г., стр. 94–95.
- Незаметные мастера нефтяной отрасли 21 июля 2012 г. The Economist
| vтеНефтяная промышленность | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Commons
