Элементы КНБК

Элементы КНБК

Под компоновкой низа бурильной колонны понимают определенную конструктивную совокупность элементов, расположенных в нижней части скважины, вблизи забоя. Сюда входит нижняя часть бурильной колонны, породоразрушающее оборудование, приспособления для вертикального перемещения колонны, цементации и т. д. КНБК отличаются конструктивными особенностями, принципом действия и назначением.

Элементы

Низ бурильной колонны включает следующие узлы.

  • Забойные двигатели. Это погружные приводы породоразрушающего инструмента, используемые как альтернатива ротору. Принцип функционирования состоит в преобразовании подающейся к ним по бурильной колонне или кабелю с поверхности энергии в механическую работу. По способу работы забойные двигатели дифференцируют на вращательные и ударные, по используемой энергии – на гидравлические, пневматические и электрические.
  • Внешние узлы забойного двигателя. Для гидравлического двигателя представлены фильтром (отделяет частицы бурового раствора), обратным (разобщает бурильную колонну ниже места расположения двигателя и препятствует его шламованию при спуске) и переливным (обеспечивает в заполнении и опорожнении бурильной колонны при СПО) клапанами.
  • Породоразрушающий инструмент. Представлен долотами, которые подразделяют по нескольким критериям: конструкции (шарошечные, алмазные лопастные, фрезерные), назначению (для сплошного бурения, для колонкового бурения, специальные), способу воздействия (дробящие, дробяще-скалывающие, режуще-скалывающие, истирающе-режущие).
  • Утяжеленные бурильные трубы. Используются над породоразрушающим инструментом вместо обычных бурильных труб для доведения жесткости этого участка как минимум до уровня перспективной обсадной колонны. Плавный переход от обычных труб к утяжеленным обеспечивают постепенным повышением диаметра последних. Разработаны коэффициенты для подбора утяжеленных труб по диаметру относительно долота и бурильных труб.
  • Переводники. Это муфтовые замки, служащие для соединения бурильных и обсадных труб, имеющих разную резьбу.
  • Башмак. Стальной толстостенный патрубок, устанавливаемый на низ колонны. Повышает жесткость конструкции, что обеспечивает соблюдение направления при спуске, и обеспечивает защиту.
  • Направляющие пробки. Это металлические детали с бетонным наконечником, поддерживающие направление спуска колонны по стволу.
  • Скребки. Подразделяются на пружинный, тросовый, корончатый виды. Удаляют глинистый материал со ствола при вертикальном перемещении колонны.
  • Цементирующие пробки. Используются при цементировании для продавки тампонажного раствора и отделения его от бурового раствора и продавочной жидкости.
  • Упорное кольцо. Обеспечивает установку цементировочной пробки и сообщает о завершении продавки цементного раствора.
  • Центраторы-турбулизаторы. Центрируют колонну в стволе для турбулизации потока жидкости и равномерного распределения цементного камня.
  • Компоненты системы телеметрии. Отражает параметры бурения в реальном времени для корректировки процесса и прогнозирования траектории.

Некоторые из приведенных узлов универсальны, другие используются в определенных КНБК.

Компоновки

Компоновками низа бурильной колонны называют определенные конструктивные сочетания его элементов. В их систематике используется 2 основных критерия.
Один из них – принцип функционирования.

  • Неориентируемые
    • Жесткие. Нацелены на предельное сокращение интенсивности искривления ствола. Для этого создают максимальные значения жесткости и диаметра и используют рациональное размещение опорно-центрирующих элементов. Последние размещают между утяжеленными бурильными трубами вблизи долота. Они повышают жесткость, предотвращая прогиб труб. Это обеспечивает совмещение осей компоновки и скважины.
    • Отвесные. Основаны на использовании эффекта маятника, который возрастает с повышением зенитного угла скважины. Оси компоновки и ствола не совпадают почти по всему протяжению. Такие компоновки применяют по достижении предельно допустимого зенитного угла с применением жесткой компоновки и в неустойчивых породах.
    • Динамические. Включают эксцентрически расположенные трубы. Стабилизация оси достигается прилеганием большей части компоновки к стенке ствола и возникающими при вращении центробежными силами.
    • Для бурения со ступенчатым забоем. Оснащены расширителем большего диаметра, чем долото.
    • Сверхтяжелые. Рассчитаны на скважины большого диаметра и реактивно роторный метод с использованием 2-3 запараллеленных забойных двигателей.
  • Ориентируемые
    • Активные. Оснащены устройствами автоматической регулировки направления ствола в пределах минимального зенитного угла.
    • Прямые. Включают эксцентрический ниппель на шпинделе ротора, обеспечивающий возможность периодической правки направления ствола.
    • С забойными двигателями и кривыми переводниками. Последние размещены между шпинделем и корпусом двигателя или между утяжеленными бурильными трубами и верхним концом двигателя и также служат для периодической корректировки направления ствола.

К тому же КНБК подразделяют по назначению – типу скважин.

  • Вертикальные. Основное назначение таких компоновок состоит в поддержании прямолинейного вертикального направления ствола и исправлении искривлений. Это достигается несколькими способами. Один из них – создание эффекта маятника путем повышения интенсивности фрезеровки стенок ствола боковой поверхностью породоразрушающего инструмента. В результате на последнем возрастает отклоняющая сила, направленная противоположно искривлению. Меньшую роль играет оптимальное центрирование нижней части НБК. Оно влияет на зенитный угол скважины. Для центрирования используют опорно-центрирующие элементы, размещая их на определенном расстоянии относительно породоразрушающего инструмента. В случае возникновения искривления его компенсируют отклоняющей силой или изменением направления оси породоразрушающего инструмента.
  • Наклонные, горизонтальные, искривленные. В таких компоновках ведущее значение имеют диаметр центратора и длина направляющей секции. Эти параметры поддерживают заданное значение кривизны и зенитного угла. Направление стабилизируют путем устранения отклоняющей силы на долоте, совмещая ось последнего с осью ствола.
    Эти классификации КНБК взаимосвязаны: для вертикальных скважин используются неориентируемые варианты, для горизонтальных, наклонных, искривленных – ориентируемые.