8 800 333-39-37
Ваше имя:
Номер телефона:

Наклонно направленное бурение технология


ОСОБЕННОСТИ И ВИДЫ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

Аннотация. Применение наклонно-направленного бурения является наиболее эффективным способом разведочных работ и повышение производительности скважин. В статье автор анализирует особенности строения и виды наклонно-направленного бурения скважин.

 

В процессе наклонно-направленного бурения создаются специальные профиля, при этом ставится обязательное условие, при котором исходный профиль направляется вертикально. Для выполнения геолого-разведочных работ используются буровые установки, которые находятся на поверхности земли или буровые установки глубинной выработки [3].

Так как прочностные характеристики пород отличаются друг от друга, в процессе бурения скважин, происходит смещение направленности бурения.

Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:

  • Роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению. Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.
  • Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.
  • Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов. В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей. Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком [2].

Ответвления скважин от устья с направленным бурением можно выполнять в пирамидальной или конической форме, а основания имеют округлую или полигональную форму. При разработке многослойных месторождений возможно увеличение скважин в кусте пропорционально существующим. Количество действующих буровых установок выбирается с учетом максимальной производительности разработки продуктивного пласта [3].

Минимальное количество скважин при кустовом наклонно-направленном бурении в одном кусте равно двум, а максимальное ограничено технико-геологическими факторами. В качестве методов кустового бурения можно выделить следующие:

  • Двухствольное последовательное.
  • Двухствольное параллельное.
  • Трёхствольное [4].

 

Рисунок 1. Методы наклонно-направленного бурения скважин

 

Наиболее оптимальным и выгодным является метод многозабойного наклонно-направленного бурения. Суть данного способа бурения заключается в том, что с основной скважины с определенной глубины проводится один или несколько стволов, т. е. основной ствол используется многократно [1].

Преимуществом данного способа бурения скважин служит то, что в процессе бурения используется один и тот же ствол, при этом значительно сокращается временной период бурения скважины и тем самым, увеличивается скорость добычи нефти. Существуют, следующие типа многозабойных скважин:

  • Радиальные. Состоят из горизонтального основного ствола, который разветвляется на несколько вспомогательных, расположенных радиально.
  • Разветвлённые. Согласно технологии, дополнительные стволы располагаются под определённым наклоном к основному.
  • Разветвлённые по горизонтали. Отличаются от предыдущего вида только наличием дополнительных стволов, расположенных под углом в 900 [1].

В качестве перспективной области развития технологий наклонно-направленного бурения можно выделить разработку разветвленных скважин, потому что использование подобных скважин в промышленных целей способствует решению таких важных задач скважинного бурения и освоения нефтяных месторождений, как:

  • эффективная разработка нефтяных месторождений с низкими коллекторскими
  • свойствами продуктивного пласта, горизонтальной направленности;
  • значительное сокращение числа скважин, необходимых для разработки месторождения нефти и газа;
  • добыча высоковязкой нефти с больших глубин;
  • строительство геотермальных станций в районах с невысокими температурами пластов горных пород [2].

Процесс бурения дополнительного ствола методом многозабойного наклонно-направленного бурения, производится двумя способами – снизу вверх или сверху вниз.

Использование способа снизу вверх позволяет уплотнить разведочный  слой, при этом можно произвести уточнение оставшегося запас полезных ископаемых [1].

Способ сверху вниз применяется в процессе бурения скважин на воде, что делает его наиболее эффективным при обнаружении полезного образования ниже исследуемого уровня, поэтому основное назначение метода - исследование близко расположенных слоев.

Методы строительства многозабойной скважины могут существенно отличаться в зависимости от конкретного месторождения и его геологических характеристик, но в целом технология остается практически неизменной. Процедура выглядит следующим образом:

  • К продуктивному пласту бурится традиционная скважина.
  • Уже в самом пласте пробуриваются горизонтальные ответвления, с первоначальным строительством ствола, имеющего максимальный угол отклонения.
  • Строительство остальных стволов – последовательное, от нижнего к верхнему [4].

Большое количество стволов допускается только в пластах с высокой устойчивостью породы. Если породы неустойчивы, то разрешается строить только одну ветвь, которая войдет в пласт горизонтально [2].

Таким образом, методы наклонно-направленного бурения способствуют наиболее эффективной разведке и разработке продуктивных пластов. При выборе того или иного метода опираются на технические возможности буровых установок, геологические особенности месторождений и типы породных слоев. Их главное преимущество заключается в быстром прохождении скальных пород путем изменения направления бурения.

 

Список литературы:

  1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2001. - 679 с.
  2. Бастриков С.Н., Харламов К.Н., Харламов А.К., Шешукова Т.Н. Системный подход к проектированию схем разбуривания месторождений горизонтальными и многоствольными скважинами // Нефтяное хозяйство. -2005.-№5.-С. 55-57.
  3. Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967 г.
  4. Хисамов P.C., Ибатуллин P.P., Хакимзянов И.Н., Фазлыев Р.Т. Опыт строительства и эксплуатации многозабойных скважин // Нефть и жизнь.- 2005.- №3. С.42-43.

sibac.info

НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ

Что это такое?

Наклонно-направленное бурение (ННБ) — это современная технология бестраншейного строительства и ремонта газопроводов.

Это интересно:

Применение способа наклонно-направленного бурения ограничивают некоторые виды грунта: гравийные, с включениями валунов и гальки, а также песчаные и глинистые. Невозможна прокладка газопроводов и в водонасыщенных грунтах (плывунах) без создания стабильной скважины. Также обустройство методом ННБ газовой магистрали затруднено в рыхлых песках из-за сложности формирования прочных стенок бурового канала.

Для чего это нужно?

Технология наклонно-направленного бурения применяется, как правило, при строительстве переходов газовых магистралей через водные и дорожные преграды. Работы отличаются повышенным уровнем сложности и требуют особенно тщательной инженерной подготовки объекта. ННБ как метод бестраншейной прокладки газопроводов имеет целый ряд преимуществ перед традиционными способами.

Применение наклонно-направленного бурения позволяет исключить выполнение дноуглубительных, подводных, водолазных и берегоукрепительных работ, требующих дополнительных затрат, сберечь естественно-экологическое состояние водных ресурсов, дает возможность сохранить железнодорожные пути или автомобильные дороги в хорошем состоянии.

Как это происходит?

Сущность метода ННБ состоит в использовании специальных мобильных буровых установок, выполняющих предварительное (пилотное) бурение по заранее рассчитанной траектории. С помощью оборудования производят постепенное расширение скважины и протаскивание в образовавшуюся полость газопровода. Весь процесс бурения непрерывно мониторят и при необходимости корректируют маршрут прокладки газовой трассы. Технология включает в себя несколько этапов. На первом этапе выполняют бурение пилотной скважины вращающейся буровой головкой с закрепленным на ней резцом. Внутренняя полость буровых штанг используется для подачи раствора и стабилизации стенок канала. Затем буровую скважину калибруют вращающимся расширителем до нужного диаметра. Выбуренный грунт собирают в приемный котлован с последующей утилизацией. В финале работ газопровод протаскивают по буровому каналу и испытывают на герметичность.

Как у нас?

В ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» метод наклонно-направленного бурения впервые применили в начале 2000-х годов — при строительстве магистрального газопровода Россия - Турция «Голубой поток». Свою надежность и экономичность метод ННБ также подтвердил после разрушительного наводнения в Ставропольском крае при восстановлении пострадавших участков газовых магистралей через горные реки.

Технология наклонно-направленного бурения в зоне ответственности предприятия используется ежегодно при проведении капитального ремонта газопроводов. Метод ННБ применяют при прокладке подводных переходов и участков через автомобильные и железные дороги.

В этом году в ООО «Газпром трансгаз Ставрополь» технологию наклонно-направленного бурения применили при капремонте участка газопровода-отвода к Ставропольской ГРЭС. В зоне ответственности Изобильненского ЛПУМГ через реку Егорлык проложили подводный переход протяженностью 600 метров.

Служба по связям с общественностью и СМИ

ООО «Газпром трансгаз Ставрополь»

stavropol-tr.gazprom.ru

МЕТОД НАКЛОННО НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

Метод наклонно направленного бурения, это особый способ сооружения скважин, имеющих отклонение от вертикальной оси, согласно заранее заданному направлению. Наклонно-направленный способ бурения активно применяется при строительстве нефтяных, газовых скважин, разведке полезных ископаемых. Наибольшее распространение наклонно-направленное бурение получило при разработке месторождений полезных ископаемых в акваториях морей, болотистых районах, а так же в сильно пересеченной местности. Метод наклонно направленного бурения совершенно необходим в тех случаях, когда буровые работы могут нанести существенный вред окружающей среде, при необходимости бурения в заповедных зонах, парковой и сельскохозяйственной местности, в охранных специализированных зонах магистральных трубопроводов. Наклонно-направленное бурение применяют так же при строительстве скважин вспомогательного характера, например, для заглушки открытых фонтанов, при осуществлении многоствольного бурения или отклонениях нижних частей ствола вдоль продуктивных горизонтов с целью увеличения дренажных свойств.

Технология наклонного бурения применяется для строительства трубопроводов, прокладывания инженерных сетей и линий связи, особенно в случаях необходимости пересечения железнодорожного полотна, автомобильной трассы, водной преграды или наличия по соседству плотных сетей существующих коммуникаций и городских застроек.

Технология наклонного бурения имеет ряд значительных преимуществ перед классическими, традиционными способами бурения, в том числе и экономического характера. К преимуществам и достоинствам, которыми обладает метод наклонного бурения, относится надежность и долговечность построенных коммуникаций, отсутствие всякого негативного влияния на экологическую обстановку. Восстановительные работы после окончания бурения не требуются, что так же сказывается на экономической выгоде данного вида бурения.

Особое значение метод наклонного бурения имеет при необходимости пересечения водных преград. Прокладка трубопровода способом наклонного бурения производится, что крайне важно, ниже русла рек, что исключает всякое негативное воздействие на окружающую среду, а в процесс проведения работ никак не отражается на графике навигации судоходных рек.

Сам метод наклонного бурения представляет собой три основных этапа, это направленное бурение пилотной скважины по заданной траектории, затем расширение пилотной скважины и протаскивание расширителей обратного действия.

ugpc.ru

Бурение наклонно направленных скважин

Бурение скважин представляет собой очень сложный и трудоемкий процесс, требующий специальной техники, а также определенных знаний и умений. Несмотря на свой опыт и профессионализм, люди, осуществляющие бурение, периодически сталкиваются со множеством трудностей. Например, при бурении скважины подвергаются естественному искривлению, в связи с чем могут не выйти на необходимые слои, содержащие залежи нефти или газа. Это является проблемой, поскольку в данном случае скважина не выполняет своих прямых назначений – она не становится инструментом для добычи полезных ископаемых. Однако, на протяжении многих лет, люди изучали данную проблему, в результате чего накопили определенный опыт, который позволяет сегодня проходить скважины в строго направленном направлении. Таким образом, создается искусственное отклонение скважины, т.е. ствол скважины во время бурения направляется согласно определенному плану, в результате чего он доводится до заданной точки.

В настоящее время существует несколько видов искусственно искривленных скважин, среди которых:

  • наклонно-направленные скважины;
  • горизонтальные скважины;
  • многозабойные скважины;
  • многоствольные скважины (куст скважин).

Наклонно-направленными скважинами называются такие скважины, которые имеют специальное направление в любую точку, находящуюся на определенном расстоянии от вертикальной проекции ее устья. К таким видам скважины относятся в том случае, если их отклонение по вертикали составляет:

  • более 20 при вращательном бурении;
  • более 60 во время глубокого бурения.

Бурением наклонно-направленных скважин называется такой метод строительства скважин, во время которого скважины характеризуются сложным пространственным профилем, который включает в себя вертикальный верхний интервал, с дальнейшими участками, имеющими заданные отклонения от вертикали. Такой вид скважин зачастую формируется во время как разведки, так и добычи нефти и газа, особенно, при многоствольном бурении.

Строительство наклонно-направленных скважин впервые начали практиковать, начиная с середины ХХ века. Авторство данной технологии принадлежит американским нефтяникам Джону Истману, Роману Хайнсу, а также Джорджу Фейлингу. Именно они впервые использовали этот метод с целью добычи нефти из Техасского месторождения Конро в 1934 году. Спустя семь лет данная технология была применена в СССР для добычи полезных ископаемых на суше, а еще через некоторое время е также применили во время разработки месторождения в Каспийском море.

Развитие технологии контролируемого бурения происходило постепенно. Чтобы осуществить отклонение компоновки нижней части бурильной колонны от вертикали во время строительства наклонно-направленных скважин использовались клиновые отклонители. После этого бурение происходило роторными компоновками, как и обычно. Но такая технология формирования необходимых скважин зачастую не давала необходимых результатов, так как отклонения от целевых азимутов были значительно больше.

Начиная со второй половины ХХ века при строительстве данного вида скважин стали активно использовать компоновки, имеющие кривой переходник и забойный двигатель. Изначально угол кривых переходников был фиксированным и составлял от 0,5 до 1 градуса. Спустя некоторое время появились переходники, в которых стало возможно изменять уровень изгиба от 0 до 4 градусов. При этом не было необходимости поднимать компоновку на поверхность для изменения изгиба. Такие компоновки использовались совместно с забойным двигателем, формируя управляемы двигатель, способный работать в двух режимах – вращательном и скользящем. При работе в первом режиме роторный стол или верхний привод создает усилие, которое вращает бур. Во время второго режима бурильная колонна остается неподвижной, а забойный двигатель приводит в движение долото. При этом поворот колонны задает азимутальный угол отклонения, а изгиб управляемого переходника задает зенитный угол.

Конец ХХ века ознаменовался началом развития роторных управляемых систем – РУС. Благодаря появлению таких систем становится возможным управление наклоном скважины непосредственно при роторном бурении, при этом не прибегая к периодам скольжения. Сначала такие системы применялись исключительно с целью бурения скважин, имеющих большие отклонения от вертикали. Однако, спустя некоторое время РУС стали использоваться для строительства скважин любых профилей.

Наклонно-направленные скважины формируются для:

  • разведки, а также эксплуатации нефтегазовых месторождений, которые находятся под масштабными объектами промышленности, а также в гористой или заболоченной местности, в водоемах;
  • увеличения поверхности фильтрации продуктивного слоя в отдельных скважина или во время многозабойного вскрытия пласта;
  • экономии плодородных земель и лесных массивов;
  • глушения фонтанов и тушения пожаров, возникших в других скважинах;
  • погружения второго ствола на определенной глубине для того, чтобы обойти инструмент, который был оставлен в скважине;
  • вскрытия пластов, если есть сброс, а также в стратиграфических ловушках и во время обходя соляных куполов.

Наклонно-направленное бурение скважин имеет как свои преимущества, так и определенные недостатки. К преимуществам можно отнести следующие моменты:

  • большая часть скважины проходит по продуктивному пласту в том случае, если наклон конечного участка четко совпадает с наклоном пласта;
  • есть возможность сформировать скважину в залежах, к которым трудно или невозможно подобраться вертикально. К таким залежам относятся те, которые находятся под городами, озерами и т.д.;
  • возможность осуществлять кустовое бурение, когда группирование устья скважин осуществляется на относительно маленькой площадке и они могут буриться одной буровой установкой с незначительным изменением ее местоположения. Отличным примером такого бурения является морская буровая платформа, на которой может находится около 40 скважин;
  • благодаря использованию наклонного бурения становится возможным формировать глушащие скважины во время ликвидации аварий (например, с целью остановки фонтанирующей скважины). Начало формирования такой скважины осуществляется на расстоянии, считающимся безопасным, после чего постепенно она направляется в аварийную скважину с целью закачивания глушильного раствора.

Недостатками наклонно-направленного бурения являются:

  • если углы большие и присутствуют горизонтальные участки, то во время бурения необходимо применять более сложные конструкции;
  • при больших углах профилактика подачи песка в скважину существенно усложняется.

Таким образом, бурение подобных скважин является популярным явлением во время добычи нефти и газа на территории Западной Сибири, севере европейской части, в Северном Кавказе, Татарстане, Башкортостане, Самарской области, а также многих других регионах.

На территории России наклонно-направленные скважины формируются, в большей степени, с применением роторного способа, а забойные двигатели, как правило, применяются исключительно на участках, где набирается кривизна в западном направлении. По мнению как отечественных, так и зарубежных специалистов, винтовые забойные двигатели имеют существенное преимущество во время набора кривизны в западном направлении. 

news-mining.ru

Наклонно-направленное бурение

НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ а. directional drilling; н. geneigtes Richtbohren; ф. forage dirige; и. sondeo dirigido (inclinado) — способ сооружения скважин с отклонением от вертикали по заранее заданному направлению. Наклонно-направленное бурение применяется как при бурении скважин на нефть и газ, так и при разведке твёрдых полезных ископаемых. Наиболее эффективная область использования наклонно-направленного бурения — при разработке месторождений в акваториях, в болотистых или сильно пересечённых местностях и в случаях, когда строительство буровых может нарушить условия охраны окружающей среды. Наклонно-направленное бурение применяют также при бурении вспомогательных скважин для глушения открытых фонтанов, при многоствольном бурении или отклонении нижней части ствола вдоль продуктивного горизонта с целью увеличения дренажа.

Наклонно-направленное бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется по специальным профилям. Профили скважин могут варьироваться, но при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, с последующим отклонением в запроектированном азимуте.

При геологоразведочных работах на твёрдые полезные ископаемые наклонно-направленное бурение осуществляется шпиндельными буровыми станками с земной поверхности или из подземных горных выработок. Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, а затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.

Существуют два способа наклонно-направленного бурения на нефть и газ. Первый (распространён в США) представляет собой прерывистый процесс проводки скважин с использованием роторного бурения (применяется с начала 20 в.). При этом способе с забоя скважины долотом меньшего диаметра, чем диаметр ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы (рис. 1) с помощью съёмного или несъёмного клинового либо шарнирного устройства (рис. 2, рис. 3).

Полученное таким образом направление углубляется и расширяется. Дальнейшее бурение ведётся долотом нормального диаметра с сохранением направления с помощью компоновки низа бурильной колонны, оснащённой стабилизаторами.

Второй способ (применяется в CCCP), предложенный Р. А. Иоаннесяном, П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым и М. Т. Гусманом в начале 40-х гг. 20 века, основан на использовании турбобура либо другого забойного двигателя. Этот способ представляет собой непрерывный процесс набора искривления и углубления скважины долотом нормального диаметра. При этом способе для набора искривления используется такая компоновка низа бурильной колонны, при которой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси (отклоняющая сила). В этом случае весь процесс наклонно-направленного бурения сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте. Создание отклоняющей силы может осуществляться различными путями. Если турбобур односекционный, то для получения необходимой отклоняющей силы достаточно иметь над турбобуром переводник с перекошенными резьбами, либо искривлённую бурильную трубу (рис. 4).

При пропуске турбобура в скважину изогнутая часть компоновки над турбобуром за счёт упругих деформаций стремится выпрямиться, а в сечении изгиба возникает момент силы. Отклоняющая сила в этом случае равняется моменту силы, разделённому на расстояние от сечения изгиба до долота. Интенсивность набора угла искривления при описанной выше компоновке будет невысокой, а предельный угол искривления — менее 30°. Для более интенсивного набора искривления сечение изгиба, где возникает момент упругих сил, переносят ближе к долоту. Для этой цели применяются специальные шпиндели и турбобуры. Так как при таких шпинделях резко увеличивается отклоняющая сила, то интенсивность набора угла искривления и предельная величина искривления существенно увеличиваются.

На интенсивность набора угла искривления влияет также частота вращения долота и скорость подачи бурильной колонны в процессе бурения. Чем выше частота вращения долота и чем меньше скорость подачи бурильной колонны, тем интенсивнее, под действием отклоняющей силы, происходит фрезерование стенки скважины и тем интенсивнее искривление. Наибольшая интенсивность искривления может быть получена при применении в нижней части турбобура эксцентричного ниппеля, который позволяет выводить ствол скважины в горизонтальное положение.

Прямолинейные наклонные участки ствола скважины бурятся с компоновками, оснащёнными стабилизаторами. Ориентирование отклоняющей силы в нужном азимуте может осуществляться визирным спуском бурильной колонны либо с помощью инклинометра при установке над турбобуром диамагнитной трубы и магнитным устройством, расположенным в плоскости действия отклоняющей силы. Указанные методы ориентирования отклоняющей силы должны учитывать угол закручивания бурильной колонны, возникающий из-за реактивного момента турбобура, что в некоторой степени отражается на точности ориентирования.

В 80-х гг. распространяются системы телеконтроля, позволяющие в процессе бурения контролировать направление действия отклоняющей силы.

В CCCP наклонно-направленное бурение ведётся забойными двигателями. За рубежом при наклонно-направленном бурении интервалы набора искривления и выправления кривизны осуществляются в основном турбобурами либо объёмными двигателями, прямолинейные интервалы ствола бурятся роторным способом.

www.mining-enc.ru

Наклонно-направленное бурение - это... Что такое Наклонно-направленное бурение?


Наклонно-направленное бурение
        (a. directional drilling; н. geneigtes Richtbohren; ф. forage dirige; и. sondeo dirigido (inclinado)) - способ сооружения скважин c отклонением от вертикали по заранее заданному направлению. H.-н. б. применяется как при бурении скважин на нефть и газ, так и при разведке твёрдых п. и. Наиболее эффективная область использования H.-н. б. - при разработке м-ний в акваториях, в болотистых или сильно пересечённых местностях и в случаях, когда стр-во буровых может нарушить условия охраны окружающей среды. H.-н. б. применяют также при бурении вспомогат. скважин для глушения открытых фонтанов, при многоствольном бурении или отклонении ниж. части ствола вдоль продуктивного горизонта c целью увеличения дренажа.         
H.-н. б. нефт. и газовых скважин осуществляется по спец. профилям. Профили скважин могут варьироваться, но при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, c последующим отклонением в запроектированном азимуте.         
При геол.-разведочных работах на твёрдые полезные ископаемые H.-н. б. осуществляется шпиндельными буровыми станками c земной поверхности или из подземных горн. выработок. Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.         
Существуют два способа H.-н. б. на нефть и газ. Первый (распространён в США) представляет собой прерывистый процесс проводки скважин c использованием роторного бурения (применяется c нач. 20 в.). При этом способе c забоя скважины долотом меньшего диаметра, чем диаметр ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы (рис. 1) c помощью съёмного или несъёмного клинового либо шарнирного устройства (рис. 2, рис. 3).

Рис. 1. Схема бурения клиновым устройством.

отклонитель">
Рис. 2. Клиновой отклонитель.


Рис. 3. Шарнирный отклонитель.
        Полученное таким образом направление углубляется и расширяется. Дальнейшее бурение ведётся долотом нормального диаметра c сохранением направления c помощью компоновки низа бурильной колонны, оснащённой стабилизаторами.         
Второй способ (применяется в CCCP), предложенный P. A. Иоаннесяном, П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым и M. T. Гусманом в нач. 40-x гг. 20 в., основан на использовании турбобура либо др. забойного двигателя. Этот способ представляет собой непрерывный процесс набора искривления и углубления скважины долотом нормального диаметра. При этом способе для набора искривления используется такая компоновка низа бурильной колонны, при к-рой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси (отклоняющая сила). B этом случае весь процесс H.-н. б. сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте. Создание отклоняющей силы может осуществляться различными путями. Если турбобур односекционный, то для получения необходимой отклоняющей силы достаточно иметь над турбобуром переводник c перекошенными резьбами, либо искривлённую бурильную трубу (рис. 4).

Рис. 4. Турбинный отклонитель c искривлённой бурильной трубой.
        При пропуске турбобура в скважину изогнутая часть компоновки над турбобуром за счёт упругих деформаций стремится выпрямиться, a в сечении изгиба возникает момент силы. Отклоняющая сила в этом случае равняется моменту силы, разделённому на расстояние от сечения изгиба до долота. Интенсивность набора угла искривления при описанной выше компоновке будет невысокой, a предельный угол искривления - менее 30°. Для более интенсивного набора искривления сечение изгиба, где возникает момент упругих сил, переносят ближе к долоту. Для этой цели применяются спец. шпиндели и турбобуры. Так как при таких шпинделях резко увеличивается отклоняющая сила, то интенсивность набора угла искривления и предельная величина искривления существенно увеличиваются.         
Ha интенсивность набора угла искривления влияет также частота вращения долота и скорость подачи бурильной колонны в процессе бурения. Чем выше частота вращения долота и чем меньше скорость подачи бурильной колонны, тем интенсивнее, под действием отклоняющей силы, происходит фрезерование стенки скважины и тем интенсивнее искривление. Наибольшая интенсивность искривления может быть получена при применении в ниж. части турбобура эксцентричного ниппеля, к-рый позволяет выводить ствол скважины в горизонтальное положение.         
Прямолинейные наклонные участки ствола скважины бурятся c компоновками, оснащёнными стабилизаторами. Ориентирование отклоняющей силы в нужном азимуте может осуществляться визирным спуском бурильной колонны либо c помощью инклинометра при установке над турбобуром диамагнитной трубы и магнитным устройством, расположенным в плоскости действия отклоняющей силы. Указанные методы ориентирования отклоняющей силы должны учитывать угол закручивания бурильной колонны, возникающий из-за реактивного момента турбобура, что в нек-рой степени отражается на точности ориентирования.         
B 80-x гг. распространяются системы телеконтроля, позволяющие в процессе бурения контролировать направление действия отклоняющей силы.         
B CCCP H.-н. б. ведётся забойными двигателями. Зa рубежом при H.-н. б. интервалы набора искривления и выправления кривизны осуществляются в осн. турбобурами либо объёмными двигателями, прямолинейные интервалы ствола бурятся роторным способом.

Литература: Иоаннесян P. A., Основы теории и техника турбинного бурения, M., 1953; Григорян H. A., Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров, M., 1974. P. A. Иоаннесян.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

  • Найниан
  • Наклонными слоями разработка

Смотреть что такое "Наклонно-направленное бурение" в других словарях:

  • НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ — бурение скважины с отклонением от вертикали (до неск. км). Применяется для вскрытия и эксплуатации залежей нефти, находящихся под участками, недоступными для установки буровых вышек (заболоч. места, реки, крутые овраги, бурение с берега под дно… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • наклонно-направленное бурение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN directional drilling of slant holesdirected drilling …   Справочник технического переводчика

  • наклонно-направленное бурение — 36 наклонно направленное бурение Примечание Кустовое бурение целесообразно при разработке месторождений нефти и газа, расположенных в акватории морей, сильно заболоченной местности или в местности со сложным рельефом поверхности. Примечания 1… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Наклонно-направленное бурение — способ сооружения скважин с отклонением по вертикали по заранее заданному направлению. Применяется при бурении на нефть, газ и твердые полезные ископаемые. Технологически связано с кустовым бурением, многозабойным бурением и горизонтальным… …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • Наклонно-направленное бурение —         способ проведения скважины с отклонением от вертикали по заранее заданной кривой. Н. н. б. впервые осуществлено в СССР на Грозненских нефтепромыслах (1934). В 1972 в СССР н. н. б. сооружено около 25% общего метража скважин на нефть. Н. н …   Большая советская энциклопедия

  • Наклонно направленное бурение — ► directional drilling Способ сооружения скважин с отклонением от вертикали по заранее заданному направлению. Применяется как при бурении скважин на нефть и газ, так и при разведке твердых полезных ископаемых. Наиболее эффективная область… …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • кустовое наклонно направленное бурение — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN cluster directional drilling of slant …   Справочник технического переводчика

  • направленное бурение — наклонно направленное бурение — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы наклонно направленное бурение EN directed drilling …   Справочник технического переводчика

  • Бурение —         процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы скважины (См. Скважина), Шпура или шахтного ствола путём разрушения горных пород на забое, Б. осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне,… …   Большая советская энциклопедия

  • Бурение — (Drilling) Бурение это процесс строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность Бурение: на воду, цена, виды бурения, типы бурения, нефть, газ Содержание >>>>>>>>>>>>>> Бурение… …   Энциклопедия инвестора

dic.academic.ru

Современные методы строительства ППМН - Транспортировка и хранение

Проанализированы основные методы строительства подводных переходов магистральных нефтепроводов (ППМН) через естествен- ные и искусственные преграды, указаны преимущества и недостатки каждого из них, а также ограничения в их использовании.

Проанализированы основные методы строительства подводных переходов магистральных нефтепроводов (ППМН) через естественные и искусственные преграды, указаны преимущества и недостатки каждого из них, а также ограничения в их использовании.

Обеспечение стабильного функционирования, надежности и безопасности магистральных нефтепроводов входит в ряд первоочередных задач при их строительстве и эксплуатации любой трубопроводной системы.

С точки зрения эксплуатационной надежности МН к участкам с повышенным риском эксплуатации можно отнести переходы через естественные и искусственные преграды.

Повышенный риск эксплуатации любого подводного перехода по сравнению с основной частью магистрального трубопровода определяется не сколько вероятностью возникновения аварийной ситуации, сколько большими экологическими проблемами и экономическими затратами на устранение ее
последствий.

Сроки ликвидации отказов на ППМН во много раз превышают аналогичные показатели на сухопутной части нефтепроводов, а их ремонт по сложности и затратам сопоставим со строительством нового.
В настоящее время в системе ОАО «АК "Транснефть" эксплуатируется свыше тысячи ППМН общей протяженностью около 2 тыс км (включая пойменные участки).

Более 400 переходов представляют собой двух- и трехниточные конструкции, более 1200 сооружены траншейным методом, в том числе переходы через такие крупные реки, как Волга - протяженностью от 2300 до 8200 м (8 ниток), Енисей - 800 м (3 нитки), Обь - от 735 до 1230 м (14 ниток), Кама - от 830 до 5090 м (10 ниток).
При выборе места пересечения трубопроводом водных и других преград учитываются многие факторы: направление и особенности трассы, а также характеристики преграды. Например, в случае пересечения МН водной преграды - это тип руслового процесса, ширина и глубина водоема, водный режим, состояние береговых склонов, геологическое строение русла, берегов, поймы и пр.
При проектировании ППМН через водные преграды разработчики опираются на данные гидрологических, инженерно-геологических и топографических изысканий с учетом специфики эксплуатации в данном районе ранее построенных подводных переходов, существующих и проектируемых гидротехнических сооружений, которые могут оказать влияние на режим водной преграды в месте перехода, планируемых дноуглубительных работ, а также на требования по охране водных ресурсов.

ТРАНШЕЙНЫЙ МЕТОД

В мировой практике строительства ППМН наиболее широкое применение получили методы их прокладки, которые условно можно разделить на две группы: траншейные и бестраншейные.

Одним из самых распространенных методов строительства ППМН является траншейный метод (рис. 1). Он включает в себя подводную разработку траншеи специальной землеройной техникой (земснаряды, грунтососы, гидромониторы, скреперы и т. д.) и одновременно с этим подготовку дюкера (дюкер - часть магистральной трубы, проходящая через водную преграду, изолированная, обернутая футеровочной рейкой и утяжеленная пригрузами). Применяются три основных метода укладки трубопровода в подводные траншеи: протягивание по дну; погружение с поверхности воды трубопровода полной длины и укладка с плавучих средств и опор.
Каждый из перечисленных методов укладки имеет свои недостатки, основным из которых является большой объем подводно-технических и земляных работ, связанных с разработкой траншеи, однако при определенных условиях имеют ряд преимуществ. Чаще всего траншейный метод строительства подводных переходов применяется в случаях невозможности использования бестраншейных методов, характеризующихся рядом ограничений.

БЕСТРАНШЕЙНЫЕ МЕТОДЫ
В настоящее время широкое распространение получили бестраншейные методы строительства подводных переходов магистральных трубопроводов: наклонно направленное бурение, микротоннелирование, тоннелирование, вантовые и др.
При использовании бестраншейных технологий строительства подводных переходов отсутствуют недостатки традиционных методов, уменьшается неблагоприятное воздействие на окружающую среду, в том числе гидрологию водоемов, повышается надежность трубопровода.

Наклонно направленное бурение Строительство подводных переходов методом наклонно направленного бурения (ННБ), в зависимости от характеристик водных преград, технических характеристик используемых буровых установок, технологии бурения, конструктивных параметров протаскиваемого трубопровода (длины криволинейного участка, диаметра и др.), осуществляется по различным технологическим схемам.

Общими для всех технологических схем являются основные этапы ННБ:
- бурение пилотной скважины;
- расширение скважины в один или несколько приемов в различных направлениях;
- протягивание трубопровода в разрабатываемую скважину.

Данный метод позволяет обеспечить высокую надежность построенного объекта; сохранение природного ландшафта и экологического баланса в месте проведения работ, исключение техногенного воздействия на флору и фауну, размыва берегов и донных отложений водоемов; значительное уменьшение риска аварийных ситуаций и, как следствие, гарантию длительной сохранности трубопроводов в рабочем состоянии.
Применение ННБ имеет ряд ограничений: сложные инженерно-геологические условия, большая протяженность перехода и диаметр укладываемой трубы.
В России были построены единичные переходы протяженностью более 1000 м с диаметром труб не более 1020 мм. Основная масса построенных переходов диаметром труб 1020-1420 мм имеет протяженность не более 500-700 м. Другим ограничением метода ННБ являются сложные геологические условия: галечниковые грунты, грунты с включением валунов, карстовых полостей, скальные, илистые грунты. Эти факторы в совокупности с конструктивными параметрами буровых установок и технологии бурения определяют возможность или невозможность строительства того или иного объекта методом ННБ. Микротоннелирование Метод микротоннелирования (рис. 2) основан на строительстве тоннеля с помощью дистанционного управляемого проходческого щита. Микротоннельный
щит работает из заранее подготовленной стартовой шахты в прямолинейном или криволинейном направлении. Выемка щита производится из приемной шахты.
Преимуществами микротоннелирования (так же как и метода ННБ) является отсутствие отрицательного воздействия на русловые процессы пересекаемой водной преграды; надежная защита руслового участка ППМН от размыва и высокая степень защиты трубопровода от механических повреждений, обеспечиваемая прокладкой трубопровода на глубине не менее 7 м от дна и значительно ниже линии предельного размыва русла реки; сохранение экологического баланса в месте проведения работ; отсутствие воздействия на режим судоходства и пр.
Однако микротоннелирование имеет следующие сложности при проходке:
- в трещиноватых доломитах есть большой риск заклинивания трубного става, в связи с относительно высокой прочностью породы и опасностью возникновения неравномерного горного давления;
- на границе перехода из прочных пород в зону карстового образования при малейшем отклонениищита от заданной траектории резко возрастают усилия продавливания всего трубного става (заклинивание), при превышении которых будет происходить разрушение секций трубного става;
- при преодолении карстовых участков возникает большая степень риска отклонения трубного става от проектной траектории прокладки микротоннеля, что повлечет за собой изменение проектного положения и расчетной схемы трубопровода;
- стандартная конструкция труб не предусматривает связи растяжения в стыках, поэтому заклинивание может привести к раскрытиюстыка и прорыва грунта вмикротоннель при проходке в слабых грунтах.
Тоннелирование

При сооружении ППМН тоннельным методом используют щитовую проходку защитного кожуха-обделки, состоящего из отдельных колец, которые, в свою очередь, собираются из блоков- сегментов (или тюбингов) под защитой проходческого щита. Для продвижения проходческого комплекса в конструкции щита предусматриваются щитовые домкраты, которые отталкиваются от каждого вновь собранного кольца обделки, тем самым разрабатывая грунт и освобождая место для монтажа следующего кольца обделки. При проходке тоннеля производится первичное и контрольное нагнетание, в результате которого заполняются возможные трещины и пустоты вокруг обделки тоннеля.
Преимущества тоннельного метода прокладки схожи с преимуществами метода микротоннелирования, но при сравнении этих двух методов оказывается, что у первого отсутствуют недостатки, присущие методу микротоннелирования. Тем не менее негативное воздействие на ППМН окружающего грунта, изменение инженерно-геологических условий, к примеру, образование или развитие карстовых полостей, может нарушить целостность сооружения и привести к серьезным экологическим последствиям. Во избежание возможных негативных последствий требуется разработка специальных мероприятий и технических решений, предотвращающих аварийные ситуации при строительстве и способствующих нормальной эксплуатации сооружения и сохранению окружающей среды.

ПОДВОДНЫЕ ПЕРЕХОДЫ МН ВСТО
Целесообразность применения того или иного метода строительства ППМН определяется с учетом анализа всех возможных факторов, существенно влияющих нанадежность и безопасность трубопровода. Причем в рамках одного проекта строительства могут применяться практически все методыпрокладки ППМН. В этом плане показательным является реализация проекта нефтепровода ВСТО. Трубопровод пересекает около 530 водотоков, в том числе такие крупные реки, как Ангара, Лена, Алдан, Туолба, Чульман, Уда, Топорок, а также Усть-Илимское водохранилище и др.
Сооружение нефтепровода ведется в крайне сложных природно-климатических условиях, таких как заболачивание, наледи, карсты, криогенное пучение, оползневые участки, значительные температурные перепады (от -50 до +50 оС), в районах с повышенной сейсмичностью и наличием мерзлых грунтов.
Анализ характеристик естественных пересечений МН той или иной преграды, геологических условий и многих других факторов предопределил применение как траншейных, так и бестраншейных методов прокладки ППМН. Следует подчеркнуть,
что при проектировании объектов нефтегазотранспортных систем экологическая
составляющая в большинстве случаев является определяющим фактором при выборе
того или иного технического решения.
Технические решения по пересечению водных и других преград нефтепроводом ВСТО принимались применительно к каждому конкретному случаю.

ФОРСИРУЯ ЛЕНУ
Строительство ППМН ВСТО через р. Лену, а именно способ прокладки перехода, вызвало широкий общественный резонанс. После анализа всех возможных способов прокладки проектировщики выбрали траншейный способ строительства перехода через р. Лену как наиболее апробированный в разных грунтовых условиях и имеющий хорошо отлаженную
технологию строительства.
На подготовительном этапе проектирования ППМН проработали пять вариантов местоположения пересечения нефтепроводом р. Лены. В результате анализа вариантов был принят переход ниже г. Олекминска. Выбор створа перехода в данном месте реки обусловлен несколькими причинами, наиболее существенными из которых являются устойчивость русла, его прямолинейность и симметричная форма поперечного сечения, что свидетельствует об отсутствии условий для изменения положения русла и наилучшей
пропускной способности данного участка.
По результатам геологических изысканий установлено, что особенности геологических пород в пределах русла не позволяют осуществить строительство ППМН бестраншейными методами проходки.
В прибрежной и подрусловой части на глубине 10 м и более отмечено наличие карстовых проявлений, дресвяных и щебенистых грунтов. Проходка микротоннельного щита по сильнотрещиноватым породам создает избыточное давление, что ведет к чрезмерному нагружению и заклиниванию режущего инструмента. Эти же факторы являются ограничениями применения метода наклонно направленного бурения при строительстве данного перехода. Кроме того, отсутствует опыт строительства ППМН бестраншейными методами в данных природно-климатических условиях.
При траншейном методе прокладки трубопровод не попадает в зону карстового поражения, расположенную на глубине ниже 10 м, тем самым исключаются его просадка, оголение и провисы.
Для безопасности эксплуатации ППМН через р. Лену был разработан ряд технических решений:
- применение трубы из стали повышенной прочности с увеличенной толщиной стенки до 29 мм;
- диагностика сварных поперечных швов в объеме 200% радиографическим методом, 100-процентный контроль визуально-измерительным методом и 100-процентный ультразвуковой контроль.
Кроме того, был разработан специальный Регламент технической эксплуатации подводного перехода магистрального нефтепровода ВСТО через р. Лену, в котором определены требования по контролю за техническим состоянием ППМН при эксплуатации и природоохранные мероприятия, в том числе мониторинг состояния водного объекта, атмосферного воздуха и почвы, а также мероприятия, направленные на сохранение растительного сообщества и предотвращение развития возможных опасных экзогенных геологических процессов.

Из вышеизложенного следует, что принятый комплекс инженерно-технических мероприятий при траншейном способе прокладки подводного перехода через р. Лену гарантирует обеспечение экологической и промышленной безопасности эксплуатации нефтепровода в соответствии с требованиями законодательства Российской Федерации. Другие методы строительства подводного перехода в данных геологических условиях не
обеспечивают безопасного производства работ и эксплуатации перехода в дальнейшем.
Проект перехода получил положительное заключение экологической экспертизы, экспертизы промышленной безопасности, Ростехнадзора РФ, а также федеральных и
региональных органов власти.
Таким образом, при проектировании, строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов необходимо уделять особое внимание сооружаемым подводным переходам, учитывать срок их эксплуатации, изменения микроструктуры металла во времени, воздействие циклических нагрузок на изменение физико-механических свойств стали; разрабатывать методы и способы, повышающие надежность ППМН, что увеличит срок их безотказной работы.

neftegaz.ru


Смотрите также