Наклонно- направленное бурение

    В дальнейшем, по мере  развития нефтяной промышленности, проекты по пересечению рек  методом ННБ заняли важное  место на рынке строительства. 

Так к 1992 году было построено уже 2400 переходов:

- диаметр возрос до 1200мм;

- максимальнаядлинапереходадостигла1800м;

- суммарная длина превысила 800 км.

   Методы прокладки непрерывно  менялись и совершенствовались. Не всегда труба укладывалась  посредством затягивания буровой  установкой, до 1978 г. это производилось  только методом проталкивания. 

    В 1980 году в одну  скважину впервые осуществили  протяжку пучка из 3 труб. Значительно  расширилась география распространения  метода: США, Австралия, страны  Европы, Азии и Южной Америки.  При этом прокладка трубопроводов  осуществлялась через крупные  реки мира: Миссисипи, Миссури,  Ганг и др.

    Расширился круг компаний, освоивших производство буровых  установок, и сегодня поставщиками  на рынок оборудования ННБ,  помимо США, являются Германия, Франция, Голландия. Парк буровых установок разнообразен и включает в себя установки с тягово – толкающими усилиями, начиная от 1 тонны и до 450 тонн.

 В чем заключается метод строительства коммуникаций с применением метода ННБ.

    В сущности, идея красива и проста, по заданной траектории, под препятствием, бурится скважина, в которую укладывают трубопровод.

    Строительство, осуществляемое таким образом, имеет ряд преимуществ перед траншейным методом.

• Во-первых, в отличие от традиционной укладки, ННБ дает возможность выполнения работ в стесненных условиях, что актуально при строительстве, как в городских условиях, так и в полевых в существующем техническом коридоре коммуникаций.
• Во-вторых, это более сжатые сроки строительства.
• В-третьих, это независимость от вида препятствия без оказания, какого-либо влияния на само препятствие, будь то здание, автомобильная или железная дорога, водная преграда, дамба, набережная стенка  или же другие коммуникации. В любом случае, независимо от вида препятствия, метод обеспечивает надежную защиту трубопровода от внешних механических повреждений, возникающих в результате человеческой деятельности или действия природных сил.

    Наряду с преимуществами наклонное бурение имеет свои сложности, и даже ограничения по его применению.

    Основным ограничением является, прежде всего, большая протяженность и диаметр укладываемой трубы. В мировой практике, говоря о возможностях метода ННБ без уточнения диаметра, указывают предел - 2000 м.

     В России были построены единичные переходы протяженностью более 1000 м с диаметром труб не более 1020 мм. Основная масса построенных переходов диаметром 1020 – 1420 мм находится в диапазоне 500 – 700 м.

Другим ограничением метода ННБ являются сложные геологические условия. Сложными с этой точки зрения для метода ННБ являются галечниковые грунты, грунты с включением валунов, карстовых полостей, скальные, илистые грунты. Но с развитием технологии наклонно-направленного бурения и совершенствования оборудования, метод постепенно расширяет свои границы и область применения в сложных геологических условиях.

    В общем случае эти два ограничения в совокупности с конструктивными параметрами буровых установок и технологии бурения, находящихся на вооружении у подрядчика и являются основными критериями оценки возможности строительства того или иного объекта.

    В России как таковой метод прокладки трубопроводов посредством бурения возник в 30-е годы. В те годы прокладка осуществлялась под дорожными полотнами.  В 70-80-годы была реализована программа по созданию отечественной буровой установки.

    Разработки производились во ВНИИСТе  совместно с заводом «Уралмаш» и в отраслевой научно-исследовательской лаборатории сооружения трубопроводов при МИНГ им. Губкина.

ВНИИСТом совместно с «Уралмаш» была разработана и изготовлена мощная буровая установка с тяговым усилием 450 тонн, но установка вследствие не совсем верной технической стратегии оказалась мало приспособленной к работе .

    Практически более применимые  результаты были получены в МИНГ им Губкина.

    А именно, к 1991 году  была разработана технология  и создано два типа буровых  установок, применение которых  позволило построить 5 опытно  – экспериментальных, промышленных  переходов трубопроводов через  реки Клязьму, Нару, Сетуньку и Москву (диаметром от 150 до 720 мм и длиной от 104 до 180 м).

     Произошедшие в государстве  экономические и политические  изменения негативно сказались  на дальнейшем развитии отечественной  технологии ННБ. Однако полученный  практический опыт и знания  не пропали зря и в начале  девяностых годов сразу три  фирмы (СКМ – Гейзер, НПП «Дромукс», Магистраль/Магма) сооружают малые переходы установками отечественного производства. Эти установки отличаются от западного оборудования, тем, что в качестве забойного оборудования для бурения пилотной скважины использовался электробур.

      Более эффективно  в освоении наклонно – направленного  бурения развивались российские  предприятия, выбравшие путь приобретения  зарубежного оборудования и технологии.

      В период 1994 –  1995 г.г. на рынке бывшего СССР  появилось много компаний, предлагающих  свои услуги по направленному  бурению, это как компании имеющие  мощное оборудование и прокладывающие  трубопроводы через водные преграды (среди которых  можно отметить Российско – германскую фирму ВИС МОС, внешнеэкономическую ассоциацию «Внештрубопроводстрой» (ВТПС), Мострансгаз и др.), так и фирмы имеющие оборудование для выполнения работ в городских условиях.     Сегодня, наверное, в каждом областном центре Европейской части России и западной Сибири есть предприятие способное выполнить если не большие через реки, то небольшие в городских условиях объекты.

    Отдельного внимания  заслуживает вопрос о применении  метода ННБ в ведомствах трубопроводного  транспорта нефти и газа, при  строительстве подводных переходов. 

     Возрастающие требования  к безопасности и надежной  эксплуатации магистральных трубопроводов  диктуют освоение новых методов  ремонта.   Траншейный способ  строительства подводных переходов  имеет ряд недостатков и не  в полной мере отвечает современным  требованиям: а именно необходимому  уровню конструктивной надежности, безопасной эксплуатации и сохранению  окружающей среды.

      Очевидно, что эффективность и целесообразность использования ННБ на водных преградах, кроется в его преимуществах по отношению к традиционному способу:

• во-первых, работы  не оказывают помех судоходству;
• во-вторых; большая экологическая безопасность при строительстве и эксплуатации, меньшее воздействие на водный объект и объекты водопользователей;
• в-третьих, в случае большой глубины и ширины реки применение ННБ освобождает от необходимости использования специальных плавсредств, способных вести разработку грунта на глубине 15-20 м и имеющих высокую производительность. Которая необходима для своевременного завершения строительства перехода в период навигации. Особенно актуален этот вопрос для района Западной Сибири, где этот период составляет 4-5 месяцев;
• в-четвертых, применение метода ННБ, в силу его большого заглубления, целесообразно на водных преградах с интенсивным прогнозируемым размывом дна реки и плановыми  деформациями берегов до 5 – 10 м /год, так как  не требуется проведение берегоукрепительных работ, вторичных затрат на ликвидацию размывов и оголения трубопровода.

 

 

 

 

Глава 2. Особенности технологии бурения наклонно-направленных скважин

 

     При бурении направленной скважины верхнюю часть скважины бурят обычным методом. При этом режим бурения, как правило, ничем не отличается от режима бурения для вертикальных скважин.

  При бурении искривленного участка ствола можно получить вполне определенный, заранее заданный темп набора зенитного угла, определяющий интервал работы с отклонителем.

    Минимально возможный радиус искривления выбирают в зависимости от целевого назначения скважины; возможного спуска (прохождения) приборов, необходимых для исследования или испытания скважин на продуктивность; технологических условий бурения.

     К технологическим условиям бурения, определяющим минимально возможный радиус искривления, относятся: нормальная работа бурильных труб; свободный спуск (прохождение) бурильного инструмента; минимальная перегрузка на крюке при подъеме инструмента из искривленного ствола скважины; отсутствие опасности формирования желобов или протирания обсадных колонн (если искривленный участок обсажен колонной).

     Набор и снижение зенитного угла скважины при бурении забойными двигателями осуществляются компоновками низа бурильной колонны, которые выбирают в соответствии с геолого-техническими условиями бурения.

 Рекомендуется применять при бурении скважины в устойчивых геологических разрезах, где не ожидается значительного увеличения диаметра ствола.

     При бурении наклонно направленной скважины турбинно-роторным способом набор зенитного угла необходимо проводить компоновкой с отклонителем на базе забойного двигателя, а проводку вертикального и наклонно-прямолинейного участков — роторным способом.

     До начала бурения буровые бригады должны освоить приемы работ и технологию бурения наклонно направленных скважин.

При длительной остановке буровой  после подъема инструмента вопрос о спуске отклонителя в скважину согласовывается с руководством бурового предприятия.

     При проходке искривленного участка режим бурения должен быть таким же, как и при бурении вертикальных скважин в этом же интервале.

     При бурении искривленного участка необходимо стремиться к тому, чтобы компоновка низа бурильной колонны оставалась неизменной.

     Бурение наклонно-прямолинейных участков забойными двигателями и роторным способом следует проводить жесткими компоновками, обеспечивающими стабилизацию зенитного угла и азимута.

     При бурении со стабилизаторами следует проворачивать инструмент через 3 —5 м проходки в зависимости от механической скорости.

    Следует заметить, что при бурении скважин забойными двигателями бурильная колонна воспринимает реактивный момент, равный по величине активному моменту, развиваемому на валу забойного двигателя.

     Если измерения связаны с вызовом инклинометрической партии, то первое измерение при зарезке наклонного ствола нужно проводить после бурения интервала, на протяжении которого зенитный угол возрастает до 5 — 6°, так как при меньших зенитных углах данные об измерениях азимута инклинометром недостоверны и по ним нельзя принимать каких-либо решений о необходимости изменения азимута ствола.

     При бурении прямолинейного наклонного участка ствола с применением стабилизирующих устройств интервалы между измерениями следует устанавливать в зависимости от геологических условий района.

     Интервалы между измерениями при бурении участков, на которых предусматривается уменьшение зенитного угла, следует принимать в зависимости от запроектированного темпа уменьшения зенитного угла и азимута ствола.

    При осуществлении измерений силами буровой бригады измерять зенитный угол и азимут бурящейся скважины у ее забоя следует через интервалы, кратные длине бурильной трубы.

   В зависимости от условий бурения эти измерения могут быть проведены при каждом наращивании бурильной колонны (через 12 м) или через одно наращивание (через 25 м).

    При бурении с компоновкой, обеспечивающей набор зенитного угла с небольшой интенсивностью в одном азимуте, и при отсутствии причин, которые могут вызвать его изменение на сравнительно малом интервале, измерения можно проводить через 25 м.

    Они позволяют судить о возможности дальнейшего бурения или необходимости детальных измерений силами инклинометрической партии.

При оперативном контроле силами буровой  бригады очень важно точно  измерять глубину скважины, так как  только при таком условии результаты могут быть хорошо сопоставлены с  данными контрольных измерений.

    При бурении скважин по любому профилю, как правило, фактическое положение ствола отличается от проектного.

   Допустимые отклонения стволов от проекта следует рассматривать с точки зрения разведки и разработки месторождений, а также бурения и эксплуатации скважин.

    Для нормальных условий бурения и эксплуатации наклонно направленных скважин, кроме допуска по интенсивности искривления ствола, необходимо учитывать допуск по суммарному углу, под которым понимается сумма углов искривления, имевших место при бурении скважин.