Бурение наклонно-направленных скважин

Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:

1. Роторное наклонно-направленное бурение. Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению.
   
   Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.

2. Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины. По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении.
   
   То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте. Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.

   Турбобур при наклонно-направленном бурении за счёт сил деформации стремится выровняться, но из-за наличия изгиба образуется момент силы, которая зависит от момента вращения бура. То есть, чем больше вращающий момент, тем больше угол наклона бурения. Предельный угол при этом составляет до 30⁰. Для увеличения угла применяют шпиндели, позволяющие перенести момент отклоняющей силы в точку размещения долота. Горизонтальные участки скважины можно получить при использовании эксцентриковых ниппелей.

3. Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов. В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей.
   
   Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком.

В Советском Союзе подобный метод впервые применил азербайджанский нефтяник Ага Нейматулла - для добычи нефти из труднодоступного месторождений: на суше - в 1941 году (район Баку Бибиэйбат), и в Каспийском море - в 1946-47 годах.

Технология контролируемого наклонного бурения развивалась постепенно.

Для отклонения компоновки низа бурильной колонны от вертикали в скважину устанавливались клиновые отклонители. Бурение производилось традиционными роторными компоновками. Однако направленные скважины, созданные по такой технологии, часто не достигали целевых пластов, имея значительные отклонения от целевых азимутов.

В невертикальных участках скважин с наклоном более 12 градусов при необходимости дальнейшего изменения зенитного угла может применяться забойная роторная компоновка со стабилизаторами и утяжеленными бурильными трубами, которая создает на долоте отклоняющую нагрузку.

Опорная компоновка (build assembly) применяется для набора угла, маятниковая (pendulum assembly) для уменьшения. Для сохранения набранного угла используется стабилизированная компоновка (tangent, packed assembly).

С 1960-х годов для направленного бурения стали применяться компоновки с кривым переходником и забойным двигателем (например, использующими гидравлический привод винтовым забойным двигателем или турбобуром). Изначально кривые переходники имели фиксированный угол наклона от 0,5 до 1 градуса. Направление в таких компоновках задавалось поворотом бурильной колонны, однако для изменения угла наклона требовалось поднятие на поверхность и замена переходника.

Позже были изобретены и внедрены переходники с управляемым изгибом (от 0 до 4 градусов), задаваемым с поверхности без поднятия компоновки из скважины. Они также использовались совместно с забойными двигателями, образуя управляемый двигатель (steerable motor).

Такой двигатель может использоваться в двух режимах: роторного (вращательного) бурения, при котором усилие создается роторным столом или верхним приводом, и скользящем режиме, в котором бурильная колонна не вращается, а долото приводится в действие забойным двигателем.

В скользящем режиме поворотом колонны задается азимутальный угол отклонения, а зенитный угол задается изгибом управляемого переходника.

С 1990-х развиваются роторные управляемые системы, позволяющие управлять наклоном скважины во время роторного бурения без периодов скольжения. Изначально они использовались для бурения скважин с большими отклонениями от вертикали, но затем стали широко применяться для бурения скважин любых профилей.

Преимущества метода:

• При наклоне конечного участка, совпадающим с наклоном пласта, большая часть скважины проходит по продуктовому пласту
• Возможно бурение в залежи, вертикальный доступ к которым затруднен или невозможен (залежи под городами, озёрами, бурение оффшорных залежей с берега)
• Возможность кустового бурения, когда устья скважин группируются на небольшой площадке и они могут буриться одной буровой при незначительном её передвижении. К примеру, морская буровая платформа может подготовить порядка 40 скважин с одной площадки.
• Наклонное бурение позволяет создавать глушащие скважины при предотвращении аварий, например, для остановки фонтанирующей скважины. Глушащую скважину начинают бурить с безопасного расстояния, затем направляя её точно в аварийную для закачки глушильного раствора.