Разбуривание в полости скважины

Рассмотрим работы, связанные с функционированием породоразрушающего инструмента, приводимого в действие забойным двигателем, закрепленным на колонне гибких труб. Эта группа операций отнесена к подземному ремонту, а не к бурению, поскольку речь идет не о разрушении породы, а удалении пробок, цементных отложений, цементных мостов и других об­разований в колоннах лифтовых труб или эксплуатационных.

Для удаления плотных пробок, образованных из песка, парафина и кристаллогидратов, а также цемента применяют технологии, основанные на их разбуривании. Общая схема расположения внутрискважинного оборудования для его осу­ществления показана на рис.1., а схема для удаления пробок в колонне лифтовых труб – на рис.2. Последняя включает установленные на колонне гибких труб стабилизатор (он выполняет и функции центратора), забойный двигатель и инструмент, разрушающий пробку. В качестве последнего обычно используют долота истирающего типа с алмазным или твердосплавным вооружением. Выбор именно этих типов долот обусловлен особенностями режима работы забойного двигателя – большое число оборотов при малой осевой нагрузке. Для разбуривания с целью снижения реактивного момента применяют забойные двигатели с меньшим, чем для бурения на КГТ, крутящим моментом, поскольку для описываемых операций используют гибкие трубы диаметром 38 и 44 мм. Наиболее характерными являются следующие параметры двигателей:

Компоновка оборудования на забое может состоять из следующих элементов (сверху вниз): соединительного устройства, обратного клапана, гидравлического разъединителя, циркуляционного переводника, забойного двигателя, породоразрушающего инструмента. Данный набор соответствует ком­поновке, применяемой при выполнении ловильных работ. Основное отличие при реализации данной операции заключается в использовании циркуляционного переводника, который обеспечивает направление потока технологической жидкости в кольцевое пространство, минуя забойный двигатель и породоразрушающий инструмент. Переходник включают после выполнения работ по разбуриванию с целью эффективной промывки кольцевого пространства. Циркуляционный пе­реводник приводится в действие после посадки в седло сбрасываемого шарика и срезания шпилек.

Высокие обороты, обеспечиваемые забойным двигателем, предопределяют  необходимость  применения  стабилизатора, который предотвращает вибрацию нижней части КГТ и всего инструмента.

Наземное оборудование состоит из устьевого оборудования, агрегата с КГТ и насосного агрегата с емкостью для технологического раствора. Особенностью устьевого оборудования при разбуривании является наличие шлюза длиной до  12 м, с помощью которого комплект инструмента вводится в скважину.

При необходимости проведения бурения (см. рис.1.) в эксплуатационной колонне используют тот же комплект наземного и внутрискважинного оборудования, с тем лишь отличием, что в качестве породоразрушающего инструмента применяют расширитель, ниже которого устанавливают долото малого диаметра ("пилотная фреза"). Последнее служит для задания направления и центрирования расширителя при его работе (рис.3.).

В настоящее время разработаны и промышленно используются комплекты инструментов, позволяющие разбуривать пробки в колоннах диаметром до 168 мм при применении забойных двигателей диаметром 73 мм.

При выполнении операций на глубинах, удаленных от башмака колонны лифтовых труб, используют стабилизатор, обеспечивающий взаимодействие с большим, чем в предыдущем варианте компоновки, диаметром труб.

Одним из распространенных видов работ является расширение ствола скважины. Работы подобного типа выполняют при необходимости удаления цементного камня, оставшегося после цементирования перфорационных отверстий, цементных мостов, остатков цемента, который успел затвердеть до того, как раствор был вымыт из полости труб. Достаточно эффективна операция по расширения ствола с целью удаления плотных песчаных пробок. 

В качестве технологической (промывочной) жидкости может использоваться техническая или морская вода с небольшими добавками полимеров, например, биозан. Закачка загущенной полимером жидкости может проводиться только в процессе интенсивной промывки скважины. После выполнения разбуривания для выполнения этих работ применяют породоразрушающий инструмент типа фрез и расширителей. Из последних наиболее эффективны раздвижные расширители. 

Они бывают двух типов – с фиксируемыми и не фиксируемыми в рабочем положении режущими элементами. Расширители первого типа обеспечивают прохождение суженных участков. Во внутренней полости КГТ создается давление, которое, воздействуя на поршень и перемещая его, обеспечивает перевод режущих элементов в рабочее положение. К недостаткам таких конструкций следует отнести сложность извлечения расширителя после выполнения операций. У расширителей второго типа режущие элементы находятся в выдвинутом положении только при наличии давления в полости КГТ.

Как правило, расширители снабжают пилотной фрезой с меньшим диаметром, чем он сам, и устанавливают ее ниже расширителя. Эта фреза направляет работу расширителя и исключает разрушение стенок колонн труб, в полости которых выполняют бурение.

К описываемой группе работ относятся и случаи использования механических резаков (рис.4.). Их использование оказывается более эффективным, чем применение взрывных, химических и пескоструйных устройств. Целесообразная область их применения ограничена диаметрами труб до 112 мм.  Схема компоновок внутрискважинного оборудования при этом соответствует рассмотренным выше.

Резак представляет собой металлорежущий инструмент с шарнирно закрепленными резцами. Последние имеют гидравлический привод и выдвигаются при включении забойного двигателя. Время выполнения операции для НКТ диаметром 78 мм составляет 10 – 20 мин.

Все перечисленные работы можно выполнять как при функционировании скважины, так и при ее закрытии. В любом случае глушения скважины не требуется. Спуск инструмента в нее проводят на максимальной скорости, а подача технологической жидкости должна быть такой, чтобы не вызвать раскрытие инструмента. Перед посадкой на забой подачу технологической жидкости следует уменьшать до 0,5 – 0,7 л/с. После этого инструмент поднимают в ту зону скважины, где гарантировано отсутствие пробки, цементного камня на стенках труб и других наростов. Именно в этой зоне должен раскрываться инструмент, в противном случае режущие элементы могут не занять своего рабочего положения . Далее увели чивают подачу технологической жидкости до значения, при котором происходит раскрытие инструмента. После этого при номинальной для конкретного применяемого забойного двигателя подаче технологической жидкости начинают разбуривание. В том случае, если породоразрушающий инструмент не нуждается в переводе  его в рабочее положение, описанная операция отсутствует.

Наиболее оптимальным режимом работы является непрерывный, т.е. при отсутствии резких падений числа оборотов по­родоразрушающего инструмента и скачков давления на вы ­ходе промывочных насосов. Если вдруг происходит остановка забойного двигателя, то необходимо уменьшить подачу технологической жидкости, приподнять КГТ на 5 – 10 м, возобновить циркуляцию технологической жидкости и медленно опустить колонну до соприкосновения инструмента с забоем. Одним из показателей остановки забойного двигателя является резкое уве­личение давления технологической жидкости на 4 – 5 МПа.

Твердые интервалы разбуривают со скоростью 0,3 – 0,6 м/ч, сплошной цемент – при 4,5 – 9 м/ч, остатки цемента на стен­ках или цементное кольцо – до 15 м/ч. Нагрузка на инструмент плавно повышается по мере начала разбуривания и выхода на установившийся режим и может быть доведена при разрушении песчаных пробок до 4 – 4,5 кН, а твердых интервалов – до 1 кН.

Для повышения эффективности очистки ствола скважины целесообразно после проходки каждых 15 – 30 м пробки  прекращать процесс ее разрушения, приподнимать инструмент и проводить интенсивную промывку.

Через 8 – 15 ч работы по разрушению пробки необходимо сделать остановку, поднять инструмент и отрезать 20 – 30 м колонны гибких труб. Эта операция аналогична операциям, выполняемым при ловильных работах. Ее цель – обеспечение дальнейшей работы транспортера и барабана на участке труб, не подверженных усталости. Одновременно с этим осуществляют замену породоразрушающего инструмента и проводят внешний осмотр устройств, входящих в компоновку.

Приведенные выше цифры являются ориентировочными и должны обязательно уточняться с учетом характеристик конкретного оборудования, применяемого при выполнении операции.

Выдержки из книги:
Вайншток С.М., Молчанов А.Г., Некрасов В.И., Чернобровкин В.И. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб. - М.: Издательство Академии горных наук, 1999. - 224 с.