Поиск

Бурение с обсадной трубой — это передовая технология бурения, при которой для передачи крутящего момента и нагрузки на долото используется обсадная труба вместо бурильной трубы. Она заменяет буровые долота внутри обсадной трубы с помощью проволочной системы, полностью исключая многократные операции по подъему и опусканию долот, необходимые при традиционном бурении. Эта технология была впервые успешно протестирована канадской корпорацией Tesco в 1996 году, и к 2000 году было пробурено более 20 эксплуатационных скважин. Хотя концепция была предложена еще в 1950-х годах, она не применялась на практике до 1990-х годов из-за ограничений в технологиях и оборудовании того времени. Благодаря быстрому развитию новых материалов, электронных технологий и бурового оборудования, бурение с обсадкой постепенно созрело и получило широкое распространение в мировой нефтедобыче, став одним из основных направлений эффективного бурения. недорогое и безопасное бурение.  1. Что такое технология обсадного бурения? Основная идея бурения с обсадной трубой заключается в использовании обсадной трубы вместо... бурильную трубу приложить крутящий момент и осевую нагрузку к сверло, что позволяет вращать сверло и осуществлять бурение.Корпус вращается с помощью верхняя приводная система для прямой передачи энергии.Буровое долото устанавливается на переднем конце специального скважинного инструментального узла, который фиксируется на конце обсадной колонны.Инструментальный узел соединен с надводной лебедкой с помощью троса, что позволяет быстро извлекать и заменять буровое долото.Процесс бурения аналогичен спуску обсадной трубы: обсадная труба спускается в скважину по секциям и, как правило, не извлекается.Цементирование может быть выполнено сразу после завершения бурения, что позволяет осуществлять синхронные операции бурения и заканчивания скважины. Полная система бурения обсадных труб со сменным долотом состоит из трех основных компонентов: Инструменты для поверхностной намотки/вытягиванияЗабойная колонна инструментовПосадочный кожухПри необходимости замены долота, забойный механизм просто разблокируется, инструментальный узел быстро извлекается с помощью проволочного троса, устанавливается новое долото, после чего узел задвигается обратно и фиксируется на конце обсадной трубы — и все это без натяжения обсадной колонны. 2. Технические особенности бурения обсадных труб Синхронное бурение и спуск обсадной трубы: Комплексная операция по бурению и обустройству скважин.Быстрое извлечение BHA: Забойный узел (BHA) можно быстро извлечь с помощью проволочного каната.Сплошная обсадная труба до забоя: Обсадная труба проходит от поверхности до забоя на протяжении всего процесса бурения.Одностороннее движение обсадной трубы: Обсадная труба спускается в одном направлении и, как правило, не отключается.Совместимость с традиционными операциями: Совместимо с наклонно-направленным бурением, цементированием, каротажем, отбором керна, испытанием скважин и другими стандартными процессами.Изменение битов с помощью проводной связи: Замена долота осуществляется с помощью проволочного троса, а не путем спуска бурильной трубы.Модифицированный стандартный корпус: Используется стандартная нефтепромысловая обсадная труба, но резьба и муфты модернизированы для повышения устойчивости к крутящему моменту.Эффект укрепления ствола скважины: Узкое кольцевое пространство и вращение обсадной трубы способствуют прилипанию бурового шлама к стенке скважины, создавая «эффект укрепления стенки», который повышает прочность ствола скважины.Расширяемая конструкция бита: Соответствующие расширяющиеся буровые долота могут раскрываться после бурения, обеспечивая проход для следующего бурового долота, что еще больше снижает частоту срабатываний. 3. Основные преимущества бурения с обсадной трубой Значительно сократить цикл строительства скважин: Интегрированная конструкция бурильной колонны и обсадной трубы исключает частые спуски и замену инструмента, что позволяет осуществлять синхронное бурение и обустройство скважины. По расчетам компании Tesco, бурение скважины глубиной 10 000 футов позволяет сэкономить примерно 30% времени бурения.Значительно повышает устойчивость ствола скважины: Обсадная труба постоянно находится в скважине, обеспечивая поддержку стенки скважины в режиме реального времени и снижая риски обрушения, потери циркуляции и застревания бурильной трубы. Это также исключает необходимость промывки и скачки давления, вызванные спуском бурильной трубы, что повышает безопасность контроля скважины.Снижение общих затрат на бурение: Исключает затраты, связанные с бурильными трубами и буровой воротник Закупка, транспортировка, инспекция и техническое обслуживание. Сокращает трудозатраты, занимаемое оборудование и потребление материалов. Более легкие буровые установки также снижают затраты на перемещение и эксплуатацию.Повышение эффективности транспортировки шлама и гидравлической эффективности: Циркуляция бурового раствора может поддерживаться непрерывно во время замены долот в проволочном буровом инструменте, предотвращая накопление шлама и выбросы. Больший внутренний диаметр обсадной трубы снижает гидравлические потери, а меньшая площадь кольцевого зазора увеличивает скорость возврата бурового раствора вверх, улучшая очистку ствола скважины.Упростите конструкцию буровой установки и сократите инвестиции в оборудование: Устраняет необходимость в использовании страховочной платформы и трубной рамы. Высота вышки может быть уменьшена, а вес несущей конструкции снижен, что приводит к созданию более компактных и легких буровых установок с более высокой скоростью перемещения, меньшим количеством рабочей силы и меньшим энергопотреблением. 4. Эксплуатационные аспекты Контроль отклонения отверстия Без бурильных колонн и центраторов обсадная колонна склонна к изгибанию под давлением, что приводит к отклонению ствола скважины от заданного положения. Строго контролируйте осевую нагрузку в пределах разумного диапазона 10–30 кН.Для стабилизации обсадной колонны и контроля отклонений следует поддерживать низкую скорость вращения, как правило, в пределах 60–120 об/мин.Предпочтительное использование Биты PDC для повышения производительности.Для обеспечения вертикального положения устья скважины необходимо установить основание вышки ровно.Укрепить промежуточные методы геодезической съемки для мониторинга отклонения скважины и истинной вертикальной глубины (TVD) в режиме реального времени. Защита корпуса Поскольку обсадная колонна постоянно находится в скважине, эффективная защита имеет решающее значение: Для обеспечения надежной герметизации и прочности соединения используйте специальную резьбонарезную пасту для корпусов.Выберите корпус с внутренним и внешним антикоррозионным покрытием.Для минимизации износа наружной стенки используйте низкую скорость вращения и низкую осевую нагрузку.Для снижения давления насоса внутри обсадной трубы и минимизации эрозии внутренней стенки буровым раствором необходимо соответствующим образом увеличить размер сопла бурового долота. 5. Сравнительный анализ: бурение с обсадкой против традиционного бурения. ФункцииТрадиционное бурениеБурение обсадных трубРежимМногоступенчатая эстафета: разрушение породы долотом → демонтаж оборудования для замены → спуск обсадной колонны и цементирование.Комплексная бурильная колонна и обсадная труба, синхронное бурение и завершение работ.ПреимуществаЗрелая технология, широкая область применения.Высокая эффективность, стабильность ствола скважины, низкая стоимость, низкий уровень риска для безопасности.Болевые точкиДлительный цикл строительства скважины, умеренная устойчивость ствола скважины, высокие комплексные затраты.Требуется специализированное оборудование (верхний привод, система проволочного каната), строгий контроль отклонений.Сценарии примененияТрадиционные геологические формации, скважины средней и небольшой глубины, проекты без жестких временных ограничений.Низкозатратная разработка зрелых нефтяных месторождений, нестабильных пластов, неглубокое бурение, проекты, требующие высокой эффективности.  Бурение обсадных труб, благодаря своим основным преимуществам — эффективности, стабильности и низкой стоимости, — коренным образом меняет традиционный процесс бурения за счет интегрированного проектирования. Оно не только сокращает циклы строительства скважин и повышает безопасность ствола скважины, но и значительно снижает общие затраты, превращая многие ранее нерентабельные места бурения из «невозможных» в «возможные» — особенно предлагая новое решение для эффективной разработки зрелых нефтяных месторождений.В условиях отраслевой тенденции к снижению затрат, повышению эффективности, обеспечению безопасности и экологичности бурение с обсадкой становится предпочтительным методом для все большего числа нефтяных месторождений и будет продолжать стимулировать развитие буровых технологий в направлении автоматизации, интеграции и снижения себестоимости операций.

Роторная система бурового оборудования позволяет бурильной колонне и буровому долоту вращаться, тем самым проникая в пласты земли и буря скважину. Она в основном состоит из поворотный стол, устройство верхнего привода, буровая колонна, буровое долото и соответствующие системы управления. Ниже приведено подробное введение для вас:Ⅰ. Основные компонентыИсточник питания: обеспечивает питание для роторной системы. Обычно используются дизельные двигатели и электродвигатели. Крупномасштабные буровые платформы могут использовать несколько дизельных двигателей или электродвигателей, работающих совместно, чтобы удовлетворить потребности в мощности в различных условиях бурения.Трансмиссионное устройство: включает в себя зубчатую передачу, цепную передачу, гидравлическую передачу и другие устройства. Его функция заключается в передаче мощности источника питания на буровую колонну, так что буровая колонна приводит в движение буровое долото. Например, в В системе роторного стола мощность передается от источника питания к роторному столу через зубчатую передачу, а затем роторный стол приводит в движение ведущую трубу; в системе верхнего привода мощность передается непосредственно к верхний привод устройство в верхней части бурильной колонны посредством гидравлических или электрических трансмиссионных устройств.Бурильная колонна: состоит из бурильных труб, утяжеленных бурильных труб и т. д. и является важным компонентом, соединяющим буровую коронку и поверхностное оборудование. Она передает вращательную мощность с поверхности на буровую коронку на дне скважины. В то же время, во время процесса бурения, она также играет роль транспортировки бурового раствора и поддержки буровой коронки.Буровое долото: это инструмент, который напрямую воздействует на породу. В зависимости от различных геологических условий и требований к бурению существуют различные типы, такие как шарошечные долота, долота PDC (поликристаллические алмазные компактные) и т. д. Буровое долото с помощью различных режущих структур вращается и режет породу под приводом бурильной колонны, образуя ствол скважины.Ⅱ. Поворотный столСтруктура: в основном состоит из приводного устройства, поворотного стола, главного подшипника, звездочки, тормозного устройства и т. д. Приводное устройство обычно использует электродвигатель или гидравлический двигатель и передает мощность на поворотный стол через звездочку и цепь. Главный подшипник поддерживает поворотный стол, позволяя ему вращаться плавно. Тормозное устройство используется для остановки вращения поворотного стола при необходимости.Принцип работы: приводное устройство обеспечивает питание, вращает поворотный стол через звездочку и цепь. На поворотном столе имеются квадратные втулки, а келли вставляется в квадратные втулки. Когда поворотный стол вращается, келли заставляет бурильную колонну и буровое долото вращаться вместе, тем самым достигая цели разрушения породы.Сценарии применения: Широко используется в различных типах наземных и морских буровых платформ. Это широко используемый вращающийся компонент в традиционном буровом оборудовании, особенно показывающий хорошую применимость при бурении некоторых мелких и среднеглубоких скважин.Ⅲ. Устройство верхнего приводаСтруктура: Обычно состоит из a буровой вращающийся вертлюг, электродвигатель, редуктор, главный вал, система балансировки и т. д. Вертлюг обеспечивает проход для бурового раствора высокого давления для бурильной колонны. Электродвигатель служит источником питания и передает мощность на главный вал через редуктор, а главный вал приводит бурильную колонну во вращение. Система балансировки используется для балансировки веса верхнего приводного устройства и снижения нагрузки на вышку.Принцип работы: Электродвигатель приводит в действие редуктор, а выходной вал редуктора соединен с главным валом, приводя во вращение главный вал, а затем приводя во вращение бурильную колонну и буровое долото, соединенное под главным валом. В то же время буровой раствор поступает внутрь бурильной колонны через вертлюг и выбрасывается из бурового долота, реализуя функции циркуляции и переноса шлама буровым раствором.Сценарии применения: Широко используется при бурении глубоких скважин, сверхглубоких скважин и сложных пластов. Может повысить эффективность бурения и сократить время на сборку бурильных труб. Особенно подходит для ситуаций, когда требуется частое спускоподъемное устройство бурильной колонны и контроль сложных траекторий ствола скважины.Ⅳ. Буровая колоннаСтруктура: в основном состоит из бурильная трубас, воротник бураs, тяжелые бурильные трубы и т. д. Бурильная труба является основным компонентом бурильной колонны, обычно изготавливается из высокопрочных стальных труб и используется для соединения буровой коронки и оборудования устья скважины, передачи крутящего момента и бурового раствора. Утяжеленная бурильная труба расположена в нижней части бурильной колонны, близко к буровой коронке. Она имеет относительно большой вес и используется для приложения давления бурения к буровой коронке, чтобы гарантировать, что буровая коронка может эффективно разрушать породу. Тяжелая бурильная труба используется между бурильной трубой и утяжеленной бурильной трубой для регулировки веса и жесткости бурильной колонны. Принцип работы: В роторной системе бурильная колонна вращается вместе с вращением роторного стола или верхнего привода, передавая крутящий момент от устья скважины к буровому долоту, позволяя буровому долоту резать породу. В то же время внутренняя часть бурильной колонны является проходом для бурового раствора. Буровой раствор течет вниз изнутри бурильной колонны под действием насоса и после выброса из бурового долота переносит шлам обратно к устью скважины.Сценарии применения: Применимо к различным средам буровых работ. Бурильные колонны незаменимы для буровых работ от неглубоких скважин до глубоких скважин, а также от наземных до морских буровых платформ. Различные глубины скважин, условия пласта и требования к процессу бурения потребуют выбора бурильных колонн с различными спецификациями и материалами.Ⅴ. СверлоСтруктура: Структура различается в зависимости от различных типов. Обычное шарошечное долото состоит из шарошек, ножек, подшипников и т. д. На шарошках имеются зубья, и порода разрезается посредством качения шарошек и разрушающего действия зубьев. Долото PDC использует алмазные компактные пластины в качестве режущих элементов, которые закреплены на корпусе долота.Принцип работы: Во время вращения шарошечного долота, конусы катятся и входят в контакт с поверхностью породы, а зубья производят удар и выдавливание на породу, заставляя породу разрушаться. Долото PDC использует высокую твердость и износостойкость алмазных компактных пластин для разрушения породы путем резки и имеет относительно высокую эффективность бурения.Сценарии применения: Шарошечное долото подходит для пород различной твердости, особенно хорошо работает в твердых и абразивных породах. Долото PDC имеет очевидные преимущества в мягких и среднетвердых породах и может обеспечить быстрое бурение.Ⅵ. Система управления роторной системойСтруктура: включает в себя пульт управления работой, датчики, контроллер и т. д. Пульт управления работой — это интерфейс для операторов для управления роторной системой. Он оснащен различными кнопками, ручками и экраном дисплея, которые используются для установки таких параметров, как скорость вращения и крутящий момент. Датчики распределены по различным ключевым частям роторной системы, таким как электродвигатель, коробка передач, бурильная колонна и т. д., и используются для мониторинга рабочего состояния системы в реальном времени, такого как скорость вращения, крутящий момент, температура и т. д. Контроллер точно управляет каждым компонентом роторной системы в соответствии с настройками оператора и информацией, возвращаемой датчиками.Принцип работы: Оператор устанавливает рабочие параметры роторной системы через пульт управления работой. Контроллер, в соответствии с этими установленными значениями и фактическими данными о работе, полученными от датчиков, регулирует скорость вращения электродвигателя, управляет пуском и остановкой тормозного устройства и т. д., чтобы роторная система работала в установленном рабочем состоянии. Например, когда датчик обнаруживает, что крутящий момент бурильной колонны слишком велик, контроллер автоматически снижает скорость вращения электродвигателя, чтобы предотвратить повреждение бурильной колонны из-за перегрузки.Сценарии применения: В различных буровых работах система управления играет жизненно важную роль. Она может обеспечить безопасную и эффективную работу роторной системы и адаптироваться к различным требованиям процесса бурения и изменениям в условиях пласта.Ⅶ. Распространенные неисправности роторной системы бурового оборудования и способы их устранения:Неисправности поворотного столаПоворотный стол вращается негибко или происходит заклиниваниеПричины: Изношен или поврежден главный подшипник поворотного стола, что приводит к увеличению сопротивления вращению; цепь слишком натянута или изношена звездочка, что влияет на передачу мощности; между поворотным столом и основанием застрял посторонний предмет; зазор между квадратной втулкой и ведущей трубой слишком мал или износ неравномерный.Решения: проверьте главный подшипник и замените его вовремя, если он изношен или поврежден; отрегулируйте натяжение цепи, проверьте состояние износа звездочки и замените звездочку при необходимости; удалите посторонние предметы между поворотным кругом и основанием; проверьте соответствие квадратной втулки и ведущей трубы, отрегулируйте зазор или замените изношенные детали.Утечка масла из роторного столаПричины: Уплотнения состарились или повреждены, что приводит к утечке смазочного масла; уровень масла в масляной ванне слишком высок, и смазочное масло выливается из уплотнений; соединение масляной трубы ослаблено или повреждено, что приводит к утечке масла.Решения: Замените старые или поврежденные уплотнения; проверьте уровень масла в масляной ванне и отрегулируйте его до нужной высоты; затяните соединение масляной трубы и своевременно замените соединение, если оно повреждено.Неисправности верхнего приводного устройстваНеисправности двигателя верхнего приводаПричины: Двигатель перегружен или перегрет, что приводит к перегоранию обмотки двигателя; поврежден подшипник двигателя, что вызывает вибрацию и шум двигателя; имеются неисправности в системе электрического управления, такие как неисправности контакторов, короткие замыкания в линии и т. д., влияющие на нормальную работу двигателя.Решения: Проверьте состояние нагрузки двигателя, избегайте работы с перегрузками и улучшите условия отвода тепла двигателя; замените поврежденный подшипник двигателя; проверьте электрическую систему управления и отремонтируйте или замените неисправные контакторы, линии и другие компоненты.Верхний приводной шарнир пропускает водуПричины: Уплотнения вертлюга изношены или состарены, что приводит к утечке бурового раствора; промывочная труба изношена, что влияет на эффект уплотнения; соединительная часть между центральной трубой и трубой S-образного типа ослаблена или уплотнение повреждено.Решения: Замените уплотнения поворотного соединения; проверьте состояние износа промывочной трубы и своевременно замените ее; затяните соединительную часть между центральной трубой и трубой S-образного типа и замените уплотнение, если оно повреждено.Неисправности бурильной колонныРазрыв бурильной трубыПричины: Бурильная труба используется в течение длительного времени, и усталостные повреждения накапливаются; Бурильная труба подвергается чрезмерному крутящему моменту, растягивающему или изгибающему усилию в процессе бурения; имеются дефекты материала бурильной трубы или проблемы с качеством обработки.Решения: Регулярно проводить дефектоскопию бурильных труб, своевременно находить и заменять бурильные трубы с усталостными повреждениями; оптимизировать параметры бурения, чтобы избежать чрезмерных нагрузок на бурильные трубы; строго контролировать качество закупаемых бурильных труб и выбирать высококачественные бурильные трубы.Застревание бурильной колонныПричины: Неудовлетворительные эксплуатационные характеристики бурового раствора, большие фильтрационные потери, на стенке ствола скважины образуется толстая глинистая корка, что приводит к увеличению трения между бурильной колонной и глинистой коркой; траектория ствола скважины неровная, имеются места с большой интенсивностью искривления ствола скважины, что приводит к локальной концентрации напряжений в бурильной колонне; бурильная колонна остается неподвижной в течение длительного времени, и между бурильной колонной и стенкой ствола скважины происходит сцепление.Решения: Отрегулируйте производительность бурового раствора, сократите фильтрационные потери и улучшите качество глинистой корки; оптимизируйте траекторию ствола скважины и уменьшите интенсивность искривления ствола скважины; регулярно перемещайте бурильную колонну, чтобы избежать длительного простоя.Неисправности сверлаСверло изнашивается слишком быстроПричины: Буровое долото выбрано неправильно и не подходит для текущих условий пласта; параметры бурения не являются обоснованными, например, чрезмерное давление бурения и слишком высокая скорость вращения; эксплуатационные характеристики бурового раствора неудовлетворительны, а смазочное и охлаждающее действие на буровое долото неудовлетворительное.Решения: выбрать подходящий тип бурового долота в соответствии с литологией пласта; оптимизировать параметры бурения и разумно отрегулировать давление бурения и скорость вращения; улучшить характеристики бурового раствора и усилить его смазывающее и охлаждающее действие.Налипание сальника на сверлоПричины: Вязкость и предел текучести бурового раствора слишком высоки, шлам трудно выводится, и он прилипает к буровому долоту; отверстия для воды в буровом долоте заблокированы, вытеснение бурового раствора недостаточно, и буровое долото не может быть эффективно очищено; литология пласта склонна к водопоглощению и набуханию, и образуется глинистая корка, которая прилипает к буровому долоту.Решения: Отрегулируйте вязкость и предел текучести бурового раствора, чтобы улучшить его способность выносить шлам; проверьте водопропускные отверстия бурового долота, очистите засоры и обеспечьте нормальное перемещение бурового раствора; для пластов, склонных к водопоглощению и набуханию, добавьте противонабухающие вещества и другие обрабатывающие вещества, чтобы улучшить условия пласта.