1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Поэтому полученные данные можно проэкстраполировать, чтобы определить время, затрачиваемое на одну такую операцию при глубине 12,2 км. Оно составляет 26-28 ч в предположении, что срок службы головок буров и другие параметры также изменяются линейно (согласно опубликованным в литературе данным„это предположение является ненадежным). Обычно бурильные трубы поднимают и спускают секциями общей длиной "27,4 м, так что на длине-300 м потребуется одиннадцать остановок и передвижений. Так как соединительные муфты действуют на стенки скважин, как поршень на цилиндр, то каждое динамическое воздействие на бурильную трубу неизбежно приводит к воздействию на всю скважину. головки из скважины, ее смену и установку новой головки на место, является непроизводительным.
Но именно эти операции занимают значительную часть общего времени, затрачиваемого при бурении любой скважины (табл. 2А). Множество осложнений в нижней части скважины связано со сменой головок. Поэтому основной задачей является исключение этой операции. До сих пор сделать это не удавалось. Имеется много идей и предложений по уменьшению числа операций спуска и подъема бурового инструмента и сокращению времени на их выполнение. Следует упомянуть следующие: 1) улучшение буровых головок, заключающееся в увеличении скоростей бурения и времени их службы; 2) создание головок, которые могли бы извлекаться и заменяться через бурильную трубу с помощью канатов, и 3) создание средств для подъе. ма более длинных бурильных труб, Например, спуско-подъемные операции займут меньше времени, если бурильную трубу можно наматывать на катушку или поднимать частями длиной понт300 м, а не как обычно длиной в 28 м.
Действительное времй спуско-подъемных операций на различных глубинах для одной из самых глубоких скважин мира таково: 12В Гневе 2 гухие гестермвпьные месторождения 129 Выло установлено, что скважины, бурение которых проводится в очень сжатые сроки, не только являются самыми дешевыми, но при этом возникает наименьшее число трудностей. Увеличение времени бурения часто приводит и к дополнительным трудностям, и к увеличению затрат. Поэтому одной из основных задач при глубоком бурении является сокращение времени бурения. Зависимссиь между сисрссвью буренке и общим временем бурения, Имеется несколько способов повышения скорости бурения.
Так, рабочие скорости бурения при использовании роторного и других методов в условиях пробного бурения в породах средней прочности составляют 10- 60 м/ч. Даже при дроблении и других методах обеспечиваются скорости 3- 9 м/ч (фиг. 2.13). В специальныхиспытаниях с помощью водяных струй удалось получить скорости бурения 15 — 85 м/ч (фиг. 2.14).
В соответствии с классификацией буровых головок Американского нефтяного института эффективные скорости бурения составляют 40- 210 м/ч, но даже при таких высоких скоростях бурения действительные эффективные скорости завершения скважин оказываются намного меньшими. 7+В и вв м »и тв вв сммти йи»им,и/» Фи г. 2.14. Бурение с помощью водяных струй [1, 4).
Время на бурение скважины Лоун-Стар в шт. Оклахома заняло 540 сут при средней скорости бурения 0,67 м/ч. Согласно некоторым оценкам, для завершения скважины глубиной 12-15 км потребуется 5-7 лет, а средняя скорость бурения при этом составит 0,25 м/ч. Но если даже эта оценка является неточной, то все равно время бурения не может быть меньше половины указанного срока в зависимости от места для бурения.
Совершенно очевидно, что при столь продолжительном бурении на столь большие глубины даже незначительное увеличение эффективной скорости бурения может привести к значительной экономии. Секции бурильной врубы увеличенной длины (и ° 305 м). При глубоком бурении в океане длинные колонны бурильных труб могут быть подвешены к специально оборудованной платформе на корабле, и это позволит сократить время спуско-подъемной операции. При бурении на суше большие секции бурильной трубы могут быть подняты целиком лишь при условии, что буровая вышка достаточно высока; трубу можно сделать гибкой и наматывать ее на катушку; буровую вышку можно опустить в шахту, обеспечив доступ в забой человека или необходимого оборудования. Но до сих пор ни одно из этих предложений не было реализовано. Однако проблемы, связанные с весом столба бурового раствора, можно разрешить путем подбора соответствующей плотности этого раствора или с помощью механических средств.
Увеличение скорости спуска и подъема бурового инструментал зависит от парового давления, вязкости бурового раствора, конструкции соединительных муфт и других параметров, которые необходимо учитывать, чтобы избежать динамических возмущений, влияющих на устойчивость скважины. Влияние уменьшения времени спуско-подъемной операции на общее время бурения показано на фиг. 2.15. При глубине 9,0 км на одну такую операцию требуется 22 ч, а при больших глубинах это время возрастает до 1 — 2 сут.
Так как с ростом давления и температуры снижается срок службы буровых головок, то учащаются операции спуска и подъема инструмента. Поэтому при глубинах 12- 15 км около 50% общего времени бурения будет затрачиваться наэти операции. Следовательно, усовершенствование методов спуска и подъема может оказаться самым решающим фактором в снижении общего времени бурения и соответствующих затрат. Однако из предложенных решений представлено на фиг. 2.15. При глубине скважины 13,7 км на спуске-подъемную операцию можно было бы затрачивать 28 ч при донущении о средней скорости дни- 9 з»к мввь 130 Гяввв 2 Сухие гвотермвяьныв месторождения 131 ,литии лвлвле ляянвллл лкулЪ вЂ” ~ Сия>мал явелл-ллвмилллл лщаялл Фи г.
2.16. Время спуско-подъемных оперений бурового инструменте при гпубине 13,7 км 111. жения бурильной трубы. Увеличивая длину секций трубы, можно уменьшить общее время, затрачиваемое на эту операцию. Использование секций труб длиной ЗОО м (их можно использовать как при бурении в океане, применяя автоматическое соединение, так и в шахте) позволит сократить время подъема до 8 — 16 ч за счет сокращения времени на соединение и разьединение труб и обеспечения постоянных скоростей движения на длинах в несколько сот метров при условии, что проблемы, связанные с буровым раствором, решены.
(Поддержание постоянной скорости движения может быть выгодным и для всей скважины.) Дополнительное сокращение времени спуско-подъемных операций можно обеспечить за счет увеличения самих скоростей дви- жения. Были проведены расчеты для одной скважины при скоростях О,З вЂ” 1,8 м/с, а результирующие давления были представлены эквивалентным удельным весом бурового раствора. Например, передвижение колонны труб длиной 13,7 км с очень. небольшими остановками в течение 6 ч может происходить с постоянной скоростью О, 64 м/с. Но это время можно сократить до 5 ч, если применять лучшие конструкции соединительных муфт и поддерживать баланс между поровым давлением и напором бурового раствора При этом можно сэкономить около 80% времени на спуско-подъемные операции,или 40% общего времени бурения.
Если хотя бы часть этого сэкономленного времени превратить в активное время бурения, то общая производительность роторного бурения возрастет в 10 раз, доля времени фактического бурения от общего времени бурения увеличится от 2 до 20%, а скорость эффективного бурения от 0,6 до 6,0 м/ч.
Причем рост указанных величин может произойти на базе современной технологии. Экономия средств при бурении только одной сверхглубокой скважины может составить при этом до 10 млн. долл. При хорошо организованном бурении, продолжавшемся 228 суток и проведенном фирмой ифалкон-сибод-дриллингн по заказу фирмы иАмерцпа-Хесе" в графстве Виктория (шт. Техас), удалось достичь глубины 7,28км в мягких и средней проч1юсти достаточно нагретых породах, имеющих максимальную температуру 270'С.
Средняя скорость бурения составляла 1,81 м/ч, а распределение времени на различные операции приведено в табл. 2.6. Проведение бурения при высоких температурах потребовало применения охлажденного бурового раствора Комбинация буровой вышки большой мощности и скважины большого диаметра может быть использована для увеличения эффективного времени бурения современной бурильной установки в 10 раз и, следовательно, для снижения затрат и технических трудностей. Буровые раппе оры.
В настоящее время существуют две основные разновидности буровых растворов. Наиболее распространены растворы на водной основе. Однако во многих глубоких высокотемпературных скважинах используется жидкость на основе нефтяных компонентов благодаря ее стабильности при высоких температурах. Изучение буровых растворов ведется в трех основных исследовательских центрах фирм в Хьюстоне (шт.
Техас), занимающихся их производством, а также в основных исследовательских центрах нефтяных фирм. Целью этих исследований является получение буровых растворов для работы в глубоких скважинах при температурах на забое более 370'С. 132 Глввв 2 Сухие геотермвльные месторождении 133 Основная трудность при использовании буровых растворов при высоких температурах связана с их способностью сгущаться или затвердевать на забое глубокой скважины при осуществлении операции подъема и спуска бурильного инструмента. Предложено несколько различных решений этой проблемы; новые устойчивые полимерные буровые растворы на водной основе, новью растворы на нефтяной основе, охлаждение буровых растворов на поверхности и ускорение спуске-подьемных операций.
Любой новый буровой раствор, предназначенный для работы на глубинах 12 — 15 км, должен стабилизировать диаметр скважины, удалять из нее обломки породы, поддерживать реологические условия для обеспечения наилучших гидравлических условий и быть устойчивым к загрязняющим веществам. Роль буровых растворов, или буровых жидкостей, при глубоком бурении рассмотрена в работе Щ. Авторы этой работы являются сторонниками способов, обеспечивающих максимальную скорость бурения и снижение непроизводительного времени при бурении. В качестве буровых жидкостей с удельным весом 2,34 г/ем~, которые стабильны при температурах 400 С и выше, предлагается использовать взвеси тяжелых минералов в масляных жидкостях, стойких к таким высоким температурам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
