RU2694669C1 - Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling - Google Patents

Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2694669C1
RU2694669C1 RU2018130219A RU2018130219A RU2694669C1 RU 2694669 C1 RU2694669 C1 RU 2694669C1 RU 2018130219 A RU2018130219 A RU 2018130219A RU 2018130219 A RU2018130219 A RU 2018130219A RU 2694669 C1 RU2694669 C1 RU 2694669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
gnt
stage
well
riser
Prior art date
Application number
RU2018130219A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Николаевич Плавский
Владимир Валентинович Шиманский
Марат Фаритович Нуриев
Ильшат Фаргатович Талипов
Original Assignee
Акционерное общество "Геологоразведка"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Геологоразведка" filed Critical Акционерное общество "Геологоразведка"
Priority to RU2018130219A priority Critical patent/RU2694669C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694669C1 publication Critical patent/RU2694669C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/12Underwater drilling

Abstract

FIELD: soil or rock drilling.
SUBSTANCE: group of inventions relates to deep-sea drilling and can be used in structural-mapping, prospecting and exploration drilling. At the preparatory stage, which involves lowering of the face mechanism, drilling under the conductor, its installation and cementing and installation of the riser and connection of its upper part to the vessel, and lower part to the conductor, drilling device with a drill string consisting of drill pipes with threaded connections is used. At the well deepening stage, a device is used, wherein the drill string is a GNT string. Prior to operation, device for each of stages is in its initial position. Before the beginning of the preparatory stage of the drilling, the device for this stage is moved along the frame and fixed in the working position. After preparatory stage drilling string is removed, device for preparatory stage of drilling is returned along frame into initial position and fixed. Well deepening device is placed and fixed on frame in working position above upper part of riser, device for deepening is attached to upper part of riser and deep is performed with the help of this device.
EFFECT: reduced mechanical effect on riser and walls of well, reduced requirements to compensators of vessel oscillations, increased time of its productive use, increased stability, reduced power consumption of installation and labor input.
9 cl, 3 dwg

Description

Относятся к области глубоководного бурения с морских судов и могут быть использованы при структурно-картировочном, поисковом и разведочном бурении установками глубокого бурения.They relate to the field of deepwater drilling from ships and can be used in structural-mapping, exploration and exploration drilling with deep-drilling installations.
При морском глубоководном бурении скважин применяют райзер (водоотделяющую колонну), предназначенный для размещения бурильной колонны и отвода бурового раствора из скважины в очистительное сооружение. Райзер соединяет буровую установку, размещенную на судне, с блоком подводного устьевого противовыбросового оборудования, устанавливаемого на кондукторе скважины, исключающего аварийный выброс газожидкостной смеси.For offshore deep-sea drilling, a riser (riser) is used to locate the drill string and drain the drilling fluid from the well to the treatment plant. A riser connects a drilling rig placed on a ship with a block of underwater wellhead blowout equipment installed on a well jig that excludes an emergency release of gas-liquid mixture.
Предусматривается установка на судне буровой вышки с бурильным станком и использование бурильной колонны, составленной из разъемных труб. На донном устье скважины размещают противовыбросовое устройство, управляемое с судна. Специфика морского бурения состоит в том, что положение вышки и бурового станка меняется вместе с колебаниями судна. При этом меняется нагрузка на породоразрушающий инструмент, что ухудшает условия его работы. Колебания судна отрицательно сказываются на состоянии райзера. Для обеспечения оптимальных условий работы инструмента требуется оснащение судна и бурового оборудования компенсаторами продольных и поперечных перемещений.It is planned to install a drilling rig on a ship with a drilling machine and to use a drill string made of detachable pipes. At the bottom of the wellhead is placed a blowout preventer controlled from the vessel. The specific nature of offshore drilling is that the position of the derrick and drilling rig varies with the vibrations of the vessel. This changes the load on the rock-destroying tool, which worsens the conditions of its work. Fluctuations of the vessel adversely affect the condition of the riser. To ensure optimal working conditions of the tool, it is necessary to equip the vessel and drilling equipment with compensators for longitudinal and transverse movements.
Известна установка для глубоководного бурения с райзером и используемая при этом технология, принятые за прототип (Гамсахурдия Г.Р., Вайнерман М.И., Басович Д.B., Бачурин А.А. «Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового научно-исследовательского судна». Технические науки: теория и практика: материалы II междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). - Чита: изд-во «Молодой ученый», 2014. - C. 65-74, httр://moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/). Для проведения спуско-подъемных операций используется буровая вышка с кронблоком и талевым блоком с верхним силовым приводом, перемещаемым по вертикальным рельсам, свечеприемником, крюком, на котором подвешен вертлюг-сальник, соединенный рукавом со стояком промывочного насоса, и раскатный стол. На буровой палубе размещен пост бурильщика, буровые лебедки, ротор, ключи для свинчивания бурильных труб, а также лебедки керноприемников и каротажного оборудования. Предусмотрено применение буровых лебедок с режимом активной компенсации вертикальных перемещений судна при качке. В носовой части на 2-й палубе размещается трюм для секций райзера, а в корме - запасы обсадных и бурильных труб. В носовой части на главной палубе расположены научно-исследовательские лаборатории, под ними в трюме - кернохранилище. В кормовой части за буровой вышкой в трюме размещены технологические комплексы приготовления буровых и цементных растворов. Между буровой и главной палубами под вышкой организовано помещение для размещения крупногабаритного оборудования: воронки бурильной колонны, подводного устьевого оборудования. В центре судна в трюме врезана буровая шахта, предназначенная для размещения верхней части райзера, а нижняя его часть соединена с блоком скважинного донного устьевого оборудования.Known installation for deepwater drilling with a riser and used in this technology, taken as a prototype (Gamsakhurdia G. R., Vainerman M. I., Basovich D. B., Bachurin A. A. "Technology of exploratory drilling for oil and gas from the drilling scientific research vessel ". Technical Sciences: Theory and Practice: Materials of the II International Scientific Conference (Chita, January 2014). - Chita: Young Scientist Publishing House, 2014. - p. 65- 74, https: //moluch.ru/conf/tech/archive/88/4697/). For carrying out hoisting operations, a drilling rig with a crown block and a traveling block with an upper power drive, which is moved along vertical rails, a candle box, a hook on which a swivel gland connected by a sleeve with a pump stand and a roll table is suspended, is used. On the drilling deck the post of the driller, boring winches, a rotor, keys for screwing up drill pipes, and also the winch of core receiver and logging equipment is placed. The use of drawworks with the active compensation of the vertical movements of the vessel during rolling is envisaged. In the bow on the 2nd deck is the hold for riser sections, and in the stern - stocks of casing and drill pipes. The research laboratories are located in the bow on the main deck, and under them in the hold is the core storage. In the stern behind the drilling rig, technological complexes for the preparation of drilling and cement mortars are located in the hold. Between the drilling and the main decks under the tower there is a space for accommodating large equipment: a drill string funnel, underwater wellhead equipment. In the center of the vessel, a drilling shaft is embedded in the hold, designed to accommodate the upper part of the riser, and its lower part is connected to the borehole bottom wellhead equipment.
Технология бурения предполагает, что на подготовительном этапе работ на бурильных трубах с резьбовыми соединениями (ТРС) спускают и заглубляют в дно моря направление (направляющее шарнирное самоустанавливающееся центрирующее устройство) в сборе с воронкой повторного ввода бурильной колонны в скважину, бурение проводят до проектной глубины, затем освобождают и поднимают бурильные трубы. Обсаживают и цементируют устье скважины, создавая кондуктор. К кондуктору присоединяют блок противовыбросового устройства и систему управления им, присоединяют нижнюю часть райзера к противовыбросовому устройству, формируя подводное устьевое оборудование.The drilling technology assumes that at the preparatory stage of work on drill pipes with threaded joints (TPC), the direction (directing pivoting self-aligning centering device) assembled with a funnel to re-enter the drill string into the well is drilled down into the sea bottom, drilling is carried out to the design depth, then free and lift the drill pipe. Casing and cementing the wellhead, creating a jig. A blowout preventer unit and a control system are attached to the conductor, the lower part of the riser is connected to the blowout preventer, forming an underwater wellhead equipment.
Затем устанавливают райзер и присоединяют его верхнюю часть к судовой буровой установке, а нижнюю - к кондуктору. Основной этап бурения - углубку скважины (перемещение забоя под действием породоразрушающего инструмента на горные породы) - производят с помощью бурильной колонны, работающей внутри райзера. Колонна на обоих этапах бурения составлена из разъемных бурильных труб повышенной прочности и забойных механизмов с породоразрушающим инструментом.Then install the riser and attach its upper part to the ship's drilling rig, and the lower - to the conductor. The main stage of drilling - the dredging of the well (the movement of the face under the action of rock cutting tool on the rocks) - is carried out using a drill string working inside the riser. The column at both stages of drilling is composed of split drill pipes of increased strength and downhole mechanisms with rock cutting tools.
Применяемые бурильные трубы имеют резьбовые соединения, наружный диаметр которых превышает диаметр тела трубы. Поэтому собранная из таких труб бурильная колонна не является гладкоствольной и не сбалансирована по массе. В процессе работы колонна вращается с высокой частотой.Used drill pipes have threaded connections, the outer diameter of which exceeds the diameter of the pipe body. Therefore, the drill string assembled from such pipes is not smooth-bore and is not balanced in mass. During operation, the column rotates at a high frequency.
Основная техническая проблема использования традиционного способа при глубоководном бурении с судна состоит в том, что при вращении и спуско-подъемных операциях с несбалансированной бурильной колонной за счет крутильных ударов и вибрационных нагрузок происходит механическое воздействие колонны на райзер, приводящее к снижению его надежности и увеличению вероятности разрушения и, соответственно, снижению экологической безопасности буровых работ (загрязнение водной среды). В то же время в процессе бурения происходит механическое воздействие бурильной колонны на стенки скважины, из-за чего повышается вероятность их обрушения, приводящая к авариям. Еще одна проблема состоит в том, что из-за жесткости бурильной колонны колебания судна передаются на породоразрушающий инструмент. Это исключает обеспечение основного технологического условия - сохранения постоянства осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Для уменьшения колебаний применяют судовые системы компенсации, которые конструктивно сложны и дорогостоящи. Поэтому возникают ограничения по гидрометеорологическим условиям применения (ветер и волнение водной поверхности), что существенно уменьшает время использования судна непосредственно для буровых работ. И, наконец, используется большое количество конструктивно сложного крупногабаритного тяжелого энергоемкого палубного бурового оборудования: буровая вышка (в арктических условиях закрытая для поддержания заданных климатических условий эксплуатации) высотой 30 м и более, лебедка, ротор, верхний силовой привод, ключи для свинчивания, трюмные стеллажи с бурильными трубами и т.д. Это приводит к увеличению парусности и понижению остойчивости судна. Обслуживание оборудования требует больших трудовых, временных и материальных затрат. Тем самым снижается экономическая эффективность морских глубоководных буровых работ.The main technical problem of using a traditional method for deep-water drilling from a ship is that during rotation and tripping operations with an unbalanced drill string due to torsional shocks and vibration loads, a mechanical effect of the string on the riser occurs, leading to a decrease in its reliability and an increase in the probability of failure. and, accordingly, reduce the environmental safety of drilling operations (water pollution). At the same time, in the process of drilling, the mechanical action of the drill string on the walls of the well occurs, which increases the probability of their collapse, leading to accidents. Another problem is that, due to the rigidity of the drill string, the oscillations of the vessel are transmitted to the rock-destruction tool. This eliminates the provision of the main technological condition - maintaining the constancy of the axial load on the rock-destroying tool. To reduce fluctuations, shipboard compensation systems are used that are structurally complex and expensive. Therefore, there are restrictions on the hydrometeorological conditions of use (wind and waves of the water surface), which significantly reduces the time the vessel is used directly for drilling. And, finally, a large number of structurally complex large-sized heavy energy-intensive deck drilling equipment is used: a derrick (in arctic conditions closed to maintain specified climatic conditions of operation) 30 m or more in height, winch, rotor, upper actuator, make-up keys, bilge racks with drill pipes, etc. This leads to an increase in the sail area and lower ship stability. Equipment maintenance requires large labor, time and material costs. This reduces the economic efficiency of offshore deepwater drilling.
Технической задачей изобретения является разработка установки и способа глубоководного бурения, при использовании которых обеспечивается постоянство нагрузки на забой, уменьшается механическое воздействие буровой колонны на райзер и на стенки скважины, снижаются требования к системе компенсации колебаний судна, повышается остойчивость судна, снижаются габариты, общий вес и энергоемкость бурового оборудования.An object of the invention is to develop an installation and method of deep-sea drilling, using which ensures the constant load on the bottom, reduces the mechanical effect of the drill string on the riser and on the walls of the well, reduces the requirements for the vessel's vibration compensation system, increases the stability of the vessel, reduces the size, overall weight and energy intensity of drilling equipment.
Задача решается тем, что традиционное оборудование и инструмент используют только на подготовительном этапе (бурение под кондуктор, обустройство устья скважины и установка райзера и противовыбросового устройства). Углубка глубоководной скважины производится дополнительным буровым устройством с использованием бурильной колонны, составленной из гибких непрерывных труб (ГНТ), т.е. предлагается использовать на этапе углубки колтюбинговую технологию.The task is solved by the fact that traditional equipment and tools are used only at the preparatory stage (drilling for the conductor, setting up the wellhead and installing a riser and a blowout preventer). The depth of a deepwater well is produced by an additional drilling device using a drill string made up of flexible continuous pipes (GNT), i.e. It is proposed to use coiled tubing technology at the dredging stage.
Предлагаемая установка для бурения содержит устройство для подготовительного этапа бурения и устройство для этапа углубки скважины, которые размещены на общей раме с возможностью установить каждое из устройств во время выполнения задачи в рабочем положении, а после выполнения задачи вернуть каждое из них в свое исходное положение. Установка также содержит вспомогательную лебедку и промывочные насосы с системой обвязки, сбора и отвода для очистки бурового раствора. Это оборудование используется на обоих этапах бурения. Устройства для каждого из этапов содержат забойные механизмы (приводы) с породоразрушающим инструментом.The proposed installation for drilling contains a device for the preparatory stage of drilling and a device for the stage of well deepening, which are placed on a common frame with the ability to install each of the devices during the execution of the task in working position, and after completing the task return each of them to its original position. The installation also contains an auxiliary winch and flush pumps with a system of piping, collection and removal for cleaning mud. This equipment is used in both phases of drilling. The devices for each of the stages contain downhole mechanisms (drives) with rock cutting tools.
Устройство для подготовительного этапа бурения содержит буровую вышку с кронблоком, талевый блок с крюком, буровую и вспомогательную лебедки, ротор, вертлюг с ведущей трубой и бурильную колонну, составленную из ТРС.The device for the preparatory stage of drilling contains a drilling rig with a crown block, a traveling block with a hook, a drilling and auxiliary winch, a rotor, a swivel with a driving pipe and a drill string composed of TPC.
Использование при углубке скважины ГНТ снижает механическое воздействие не только на райзер, но и на стенки скважины, что повышает их устойчивость и исключает образование желобов при наклонно-направленном бурении.The use of GNT in the dredging of a well reduces the mechanical effect not only on the riser, but also on the walls of the well, which increases their stability and eliminates the formation of troughs during directional drilling.
Размещение устройства для подготовительного этапа бурения и устройства для углубки скважины на общей раме и возможность перемещения каждого из них в рабочее положение из исходного позволяет обеспечить соосность судового противовыбросового устройства и райзера на этапе углубки скважины после того, как выполнен подготовительный этап бурения.Placing the device for the preparatory drilling stage and the device for dredging the well on the common frame and the ability to move each of them to the working position from the initial one allows to ensure the coaxiality of the ship’s blowout preventer and the riser at the dredging well stage after the preparatory drilling stage has been completed.
Буровая вышка может быть выполнена складной. Тогда на этапе транспортирования и на этапе углубки скважины рама с вышкой и другим буровым оборудованием может быть полностью размещена под верхней палубой. Тем самым уменьшится зависимость от климатических условий эксплуатации, повысится надежность бурового оборудования и будут созданы более безопасные и комфортные условия работы для бурового персонала. Остойчивость судна дополнительно увеличится за счет уменьшения парусности палубного оборудования.The rig can be made collapsible. Then, at the stage of transportation and at the stage of dredging the well, the frame with the rig and other drilling equipment can be completely placed under the upper deck. This will reduce the dependence on the climatic conditions of operation, increase the reliability of drilling equipment and create safer and more comfortable working conditions for drilling personnel. The ship's stability will additionally increase due to a decrease in the sail area of the deck equipment.
Устройство для этапа углубки скважины, в котором бурильная колонна составлена из ГНТ, содержит лебедку для ГНТ с плавно регулиремым приводом, промывочным сальником и укладчиком ГНТ, устьевой блок, включающий гусак (изогнутую направляющую ГНТ), центратор бурильной колонны с выпрямляющим устройством и дефектоскопом, трубодержатель-податчик ГНТ и противовыбросовое устройство, и забойный механизм.The device for the well ditch stage, in which the drill string is composed of GNT, contains a winch for GNT with a smoothly adjustable drive, flushing seal and GNT paver, wellhead unit including a gander (curved guide GNT), a drill string centralizer with a straightening device and a flaw detector, a pipe holder GNT feeder and blowout preventer and bottomhole mechanism.
Забойный механизм соединен с ГНТ и включает гидравлический забойный двигатель вращательного типа и гидроударник с породоразрушающим наконечником. В качестве гидравлического забойного двигателя вращательного типа может быть использован турбобур или винтовой забойный двигатель (ВЗД). В гидравлических забойных двигателях вращательного типа энергия движущегося потока бурового раствора преобразуется во вращательное движение их роторов и валов. При бурении вертикальных скважин предпочтительно использовать турбобур, а при бурении наклонно-направленных и горизонтальных - ВЗД.The downhole mechanism is connected to the GNT and includes a hydraulic rotary-type downhole motor and a hydraulic hammer with a rock-breaking tip. As a hydraulic downhole motor of the rotary type, a turbo-drill or a downhole-helical engine (PDM) can be used. In hydraulic rotary-type downhole motors, the energy of the moving mud flow is converted into the rotational motion of their rotors and shafts. When drilling vertical wells, it is preferable to use a turbo-drill, and when drilling directional and horizontal wells, the PDM is used.
Забойный двигатель вращательного типа с гидроударником соединены друг с другом через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения, расширителем и демпфером. При углубке скважины колонна ГНТ не вращается. Углубка происходит за счет использования комплекса гидравлического забойного двигателя вращательного типа и гидроударника. Оборудование, обеспечивающее работу такого устройства, требует меньших затрат энергии, а, следовательно, и топлива.A rotary type downhole motor with a hydraulic hammer is connected to each other via a swivel adapter with an emergency disconnecting unit, an expander and a damper. With the dredging of the well, the GNT string does not rotate. The depth is due to the use of a rotary-type downhole hydraulic engine complex and a hydraulic hammer. The equipment providing the operation of such a device requires less energy, and, consequently, fuel.
По сравнению со стальными бурильными ТРС, ГНТ (из стальной ленты или металлополимерные) имеют существенно меньший вес. Поэтому в состав забойного инструмента введен гидроударник, что позволяет решить эту проблему за счет того, что площадь разрушения кольцевого породоразрушающего наконечника у гидроударника значительно меньше чем при бурении сплошным забоем с помощью долота трубобура, и он создает импульсные колебания на породоразрушающем наконечнике и в буровом растворе. Значит, величина необходимой нагрузки на забой уменьшается. Кроме того, снижаются силы трения инструмента о стенки скважины, в результате чего улучшаются условия передачи нагрузки на породоразрушающий наконечник. Все это вместе взятое позволит обеспечить необходимую величину нагрузки на породоразрушающий наконечник и, совместно с центраторами, обеспечить минимальное искривление скважины, особенно при наклонно-направленном и горизонтальном бурении, исключается образование шламовых подушек за счет импульсных колебаний бурового раствора.Compared with steel boring TPC, GNT (steel tape or metal polymer) have a significantly lower weight. Therefore, a hydraulic hammer is introduced into the bottomhole tool, which allows to solve this problem due to the fact that the destruction area of the rock drill tip at the hydraulic hammer is much less than during continuous bottom hole drilling with a drill bit and it creates pulse oscillations on the rock drill tip and in the drilling mud. This means that the value of the required load on the face decreases. In addition, the friction forces of the tool against the borehole walls are reduced, as a result of which the conditions for transferring the load to the rock-breaking tip are improved. All this taken together will provide the necessary amount of load on the rock-breaking tip and, together with centralizers, ensure minimal well curvature, especially during directional and horizontal drilling, prevents the formation of sludge pads due to impulse oscillations of the drilling mud.
Гусак может быть укомплектован индикатором веса спущенной в скважину ГНТ (указателем глубины скважины). Это позволит оценивать величину нагрузки на породоразрушающий инструмент. При этом нужно учитывать, что связь между весом и величиной нагрузки не прямая. На нее влияет величина гидростатического давления в скважине, прямолинейность скважины и ее глубина.The gander can be equipped with an indicator of the weight of the GNT lowered into the well (index of the depth of the well). This will allow to estimate the load on the rock-breaking tool. It should be borne in mind that the relationship between weight and load size is not direct. It is influenced by the magnitude of the hydrostatic pressure in the well, the straightness of the well and its depth.
В промывочном сальнике и во внутреннем канале гидравлического забойного двигателя могут быть установлены обратные клапаны, которые, в случае выброса бурового раствора, исключат самопроизвольное перемещение бурового механизма и колонны ГНТ от забоя к устью скважины.Check valves can be installed in the flushing gland and in the internal channel of the hydraulic downhole motor, which, in case of release of drilling mud, will prevent spontaneous movement of the drilling mechanism and GNT string from the bottom to the wellhead.
С этой же целью в наружной линии забойного двигателя вращательного типа может быть установлено распорное устройство.With the same purpose, an expansion device can be installed in the external line of the rotary-type downhole motor.
Если веса забойного механизма недостаточно для создания необходимой нагрузки на породоразрушающий инструмент, над ним может быть размещен утяжелитель. Утяжелитель может быть разъемным, надеваемым на ГНТ, или в качестве утяжелителя могут быть использованы утяжеленные бурильные трубы. Разъемный утяжелитель может в то же время являться центратором бурильной колонны, препятствующим в аварийных ситуациях выталкиванию колонны ГНТ газожидкостной смесью.If the weight of the bottomhole mechanism is not enough to create the necessary load on the rock-cutting tool, a weighting agent may be placed above it. The weighting agent can be detachable, put on the GNT, or weighted drill pipes can be used as a weighting agent. The detachable weighting agent may at the same time be a centralizer of the drill string, preventing in emergency situations the ejection of the GNT column by the gas-liquid mixture.
При бурении наклонно-направленных скважин при переходе с вертикального направления проходки на горизонтальное целесообразно включить в состав скважинного бурового инструмента ориентирующий инструмент, позволяющий поворачивать бурильную колонну под действием только величины гидростатического давления. Он может быть выполнен, например, как описано в статье А.С. Захаровой «Проведение работ по бурению скважин с применением ГНКТ» (Время колтюбинга, 2017 г., №2, стр. 33-34). В нижней части колонны ГНТ с этой же целью применяются гидравлические нагружатели, создающие осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент.When drilling directional wells when switching from the vertical direction of penetration to the horizontal, it is advisable to include an orienting tool in the composition of the well drilling tool, which allows the drill string to be rotated under the action of hydrostatic pressure only. It can be performed, for example, as described in the article A.S. Zakharova “Work on drilling wells using CT” (coiled tubing time, 2017, №2, pp. 33-34). For the same purpose, hydraulic loaders are used at the bottom of the GNT column, which create an axial load on the rock-destruction tool.
Способ морского глубоководного бурения включает подготовительный этап и этап углубки скважины. Для каждого этапа предназначено собственное буровое устройство, причем оба устройства размещены на общей раме. До начала использования каждое из буровых устройств находится в своем зафиксированном исходном положении. Перед началом подготовительного этапа бурения устройство для этого этапа перемещают по раме в рабочее положение. Подготовительный этап бурения включает спуск скважинного инструмента, бурение под кондуктор, его установку и цементирование, установку противовыбросового устройства и установку райзера. На подготовительном этапе применяют буровое устройство с использованием бурильной колонны, составленной из ТРС. После этого собирают райзер и присоединяют его нижнюю часть к кондуктору, а верхнюю - к буровой установке на судне. Затем буровое устройство для подготовительного этапа бурения возвращают по раме в исходное положение и фиксируют. Перед началом этапа углубки скважины устройство для углубки, в котором бурильная колонна составлена из ГНТ, перемещают по раме и фиксируют в рабочем положении над верхней частью райзера и производят углубку скважины с помощью этого устройства.The offshore deepwater drilling method includes a preparatory stage and a well dredging stage. Each stage has its own drilling device, both of which are located on a common frame. Prior to use, each of the drilling devices is in its fixed starting position. Before starting the preparatory stage of drilling, the device for this stage is moved along the frame to the working position. The preparatory stage of drilling includes the lowering of the downhole tool, drilling under the conductor, its installation and cementing, the installation of a blowout preventer and the installation of a riser. At the preparatory stage, a drilling device is used using a drill string composed of TPC. After that, assemble a riser and attach its lower part to the conductor, and the upper part to the drilling rig on the vessel. Then the drilling device for the preparatory stage of drilling is returned to the starting position along the frame and fixed. Before the beginning of the dredging stage, the dredging device, in which the drill string is composed of GNT, is moved along the frame and fixed in the working position above the upper part of the riser and dredge is produced using this device.
Использование колонны ГНТ в процессе углубки скважины обеспечивает возможность расположения нижней части бурильной колонны в сжатом по длине (винтообразном) состоянии. Тем самым при качке уменьшается влияние вертикальных перемещений судна на величину осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Это позволит упростить конструкцию судовых компенсаторов и повысить производительность бурения.The use of GNT string in the process of dredging wells provides the possibility of the location of the lower part of the drill string in a compressed along the length (helical) state. Thus, when rolling, the effect of vertical movements of the vessel on the amount of axial load on the rock-destroying tool is reduced. This will simplify the design of ship compensators and improve drilling performance.
Поскольку на подготовительном этапе бурение производится на относительно небольшую глубину, то используемые для этого этапа буровая вышка, талевый блок с крюком и верхним силовым приводом, буровая лебедка, ротор имеют значительно меньшую грузоподъемность и, соответственно, габариты, чем если бы углубка скважины на всю глубину (многократно превышающую глубину бурения на подготовительном этапе) велась традиционным способом. Свечеприемник (устройство для упорядоченной установки бурильных свечей) и трубный склад при выполнении этого этапа также значительно меньше по размерам и общему весу труб, чем если бы бурение этим способом производилось на всю глубину скважины. Соответственно снижаются требования к компенсаторам колебаний судна.Since at the preparatory stage drilling is carried out at a relatively shallow depth, the drilling rig used for this stage, a traveling block with a hook and top power drive, a drawworks, rotor have a much smaller loading capacity and, accordingly, dimensions than if the well depth to the full depth (many times greater than the depth of drilling at the preparatory stage) was conducted in the traditional way. The sugar receptacle (a device for the orderly installation of drill candles) and a tubular storage when performing this stage are also much smaller in size and total weight of the pipes than if drilling was done this way to the entire depth of the well. Accordingly, the requirements for vessel oscillators are reduced.
В целом на обоих этапах работ потребуется оборудование меньших габаритов, грузоподъемности и энергоемкости, чем если бы бурение велось на всю глубину скважины только традиционным способом.In general, at both stages of the work, equipment of smaller dimensions, carrying capacity and energy intensity will be required than if drilling was carried out to the entire depth of the well only in the traditional way.
Технический результат прежде всего состоит в том, что в процессе работы буровой установки на этапе углубки бурильная колонна не вращается, и тем самым уменьшается механическое воздействие на райзер и на стенки скважины за счет исключения крутильных колебаний и вибрационных нагрузок. Повышается механическая скорость бурения породоразрушающего наконечника и его ресурс и уменьшаются требования к конструкции компенсаторов вертикального перемещения колонны при качке судна. Увеличивается время производительного использования судна. Остойчивость судна возрастает за счет уменьшения высоты буровой вышки, снижения габаритных размеров бурового оборудования, размещенного на буровой палубе, ниже главной палубы. Снижается энергоемкость установки и трудоемкость обслуживания. Соответственно требуется энергетическое оборудование с более низкими параметрами и меньшим расходом топлива. Все эти преимущества достигаются благодаря тому, что традиционное буровое оборудование с ТРС используется только на подготовительном этапе бурения на ограниченную глубину в течение относительно короткого промежутка времени, а для длительной работы по углубке на всю глубину скважины используется буровая установка с колонной ГНТ, а в качестве забойного инструмента использована комбинация гидравлического забойного двигателя вращательного типа с гидроударником.The technical result primarily consists in the fact that during the operation of the drilling rig at the depth stage, the drill string does not rotate, and thereby reduces the mechanical effect on the riser and on the borehole walls due to the exclusion of torsional vibrations and vibration loads. The mechanical speed of drilling of the rock-breaking tip and its resource are increased, and the requirements for the design of compensators for the vertical displacement of the column during rolling of the vessel are reduced. Increases the time of productive use of the vessel. The stability of the vessel increases due to a decrease in the height of the oil rig, a reduction in the overall dimensions of the drilling equipment located on the drilling deck, below the main deck. Reduced energy consumption of the installation and the complexity of maintenance. Accordingly, power equipment with lower parameters and lower fuel consumption is required. All these advantages are achieved due to the fact that traditional drilling equipment with TPC is used only at the preparatory drilling stage to a limited depth for a relatively short period of time, and for long work on dredging for the entire depth of the well a drilling rig with GNT is used, and as a downhole The tool used a combination of a hydraulic downhole motor of the rotational type with a hydraulic hammer.
На чертежах показана установка для бурения в состоянии, соответствующем этапу углубки скважины. Изображения на фиг. 1 и на фиг. 2 совмещаются по стрелкам а, б, в. Фиг. 1 - устройство для подготовительного этапа бурения, размещенное на раме, промывочный насос с системой обвязки и очистки раствора и вспомогательная лебедка. Фиг. 2 - устройство для углубки скважины, размещенное на той же раме, райзер и скважинный инструмент (фиг.3) в скважине для случая с использованием турбобура.The drawings show the installation for drilling in the state corresponding to the stage of the dredging of the well. The images in FIG. 1 and in FIG. 2 are combined along arrows a , b, c. FIG. 1 - a device for the preparatory stage of drilling, placed on the frame, flushing pump with a system of strapping and cleaning solution and auxiliary winch. FIG. 2 is a device for dredging a well, placed on the same frame, a riser and a downhole tool (FIG. 3) in the well for a case using a turbo-drill.
На буровой палубе судна установлена рама 1 с амортизаторами 2 колебаний судна, на которой размещены устройство 3 для подготовительного этапа бурения и устройство 4 для углубки скважины. Предусмотрены узлы перемещения и закрепления на раме устройств 3 и 4, обеспечивающие возможность размещения и фиксации каждого из этих устройств на время его использования в рабочем положении. Для устройства 3 - это размещение над заданной точкой бурения. Для устройства 4 - размещение над верхней частью уже установленного райзера 5 и его соединения с уплотнительным устройством верхнего (судового) комплекта оборудования 6 райзера (комплект включает компенсатор колебаний судна, уплотнительное устройство, гибкую муфту, систему натяжения райзера, узел аварийного отсоединения судна от райзера; на чертеже не показаны). После использования каждое из устройств 3 и 4 может быть перемещено и зафиксировано в своем исходном положении. Райзер 5 через нижний (донный) комплект оборудования 7 (комплект включает противовыбросовый узел с системой управления им и с гибким узлом соединения с райзером и уплотнительное устройство; не показаны) соединен с кондуктором 8.On the drilling deck of the vessel, frame 1 is installed with shock absorbers; 2 oscillations of the vessel on which device 3 for the preliminary drilling phase and device 4 for well deepening are placed. Provided by the nodes of movement and fixing on the frame of the device 3 and 4, providing the possibility of placing and fixing each of these devices at the time of its use in the working position. For device 3, this is the location above a given point of drilling. For device 4 - placement above the upper part of the already installed riser 5 and its connection with the sealing device of the upper (ship) set of equipment 6 risers (the kit includes a vessel oscillation compensator, a sealing device, a flexible coupling, riser tension system, a unit for emergency disconnection of the vessel from the riser; not shown in the drawing). After use, each of the devices 3 and 4 can be moved and fixed in its original position. The riser 5 through the lower (bottom) set of equipment 7 (the kit includes a blowout unit with a control system and a flexible connection node with the riser and a sealing device; not shown) is connected to the conductor 8.
Устройство 3 для подготовительного этапа бурения содержит буровую вышку 9 с кронблоком 10, талевым блоком 11, крюком 12, вертлюгом-сальником 13, стояком 14 со шлангом 15, буровую лебедку 16, ротор 17, ведущую трубу 18 и бурильную колонну 19, составленную из ТРС.The device 3 for the preparatory stage of drilling contains a drilling rig 9 with a crown block 10, a traveling block 11, a hook 12, a swivel gland 13, a riser 14 with a hose 15, a drilling winch 16, a rotor 17, a driving tube 18 and a drill string 19 made up of TPC .
Устройство 4 для углубки скважины, содержит колонну ГНТ 20, лебедку для ГНТ 21 с системой упорядоченного сматывания и наматывания ГНТ с плавно регулируемым приводом (не показан на чертеже) и с промывочным сальником 22, устьевой блок, и соединенный с колонной ГНТ 20 и забойный механизм. Устьевой блок включает противовыбросовое устройство 23, трубодержатель-податчик ГНТ 24, гусак 25 и центратор 26 бурильных труб с выпрямляющим устройством (не показано). Забойный механизм содержит гидравлический забойный двигатель 27 вращательного типа и гидроударник 28 с породоразрушающим инструментом 29. Двигатель 27 соединен с колонной ГНТ 20 аварийным отсоединительным переходником (не показан), а с гидроударником 28 - через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения (не показаны). На корпусе шарнирного переходника размещен расширитель (не показан), на корпусах каждого из забойных двигателей размещены не менее двух центраторов (не показаны), а между гидравлическим забойным двигателем вращательного типа размещен демпфер (не показан).The device 4 for deepening wells, contains a column GNT 20, a winch for GNT 21 with a system of orderly winding and winding GNT with a continuously adjustable drive (not shown in the drawing) and with a flushing seal 22, wellhead unit, and connected to the column GNT 20 and a bottomhole mechanism . The wellhead unit includes a blowout preventer 23, a GNT 24 tube holder-feeder, a gander 25 and a drill pipe centralizer 26 with a straightening device (not shown). The bottomhole mechanism contains a hydraulic downhole motor 27 of the rotary type and a hydraulic shock pump 28 with a rock-destroying tool 29. The engine 27 is connected to the GNT 20 column with an emergency disconnect adapter (not shown), and to the hydraulic hammer 28 through an articulated adapter with an emergency disconnect assembly (not shown). A dilator (not shown) is placed on the articulated adapter housing, at least two centralizers (not shown) are placed on the bodies of each of the downhole motors, and a damper (not shown) is placed between the hydraulic rotary-type downhole motor.
Установка также содержит вспомогательную лебедку 30 с ручным управлением и промывочный насос 31 с регулируемым приводом и с системой обвязки, сбора, отвода и очистки бурового раствора (не показана). Указанное оборудование используется при работе как устройства 3, так и устройства 4. На подготовительном этапе насос 31 соединяют гидравлической линией 32 с вертлюгом-сальником 13, а на этапе углубки с промывочным сальником 26 лебедки 25. На расстоянии, доступном для вспомогательной лебедки 30 должны быть предусмотрены стеллажи для бурильных труб, забойных двигателей и другого инструмента.The installation also contains an auxiliary winch 30 with manual control and a flush pump 31 with an adjustable drive and with a system for tying, collecting, removing and cleaning drilling mud (not shown). The above equipment is used for operation of both device 3 and device 4. At the preparatory stage, pump 31 is connected by hydraulic line 32 to swivel gland 13, and at dredging stage to flushing gland 26 of winch 25. At a distance accessible for auxiliary winch 30 Racks for drill pipes, downhole motors and other tools are provided.
В случае недостаточной нагрузки нагрузки на породоразрушающий инструмент, над ним может быть размещен утяжелитель 32.In case of insufficient load on the rock-destroying tool, weighting agent 32 can be placed above it.
Для выполнения способа бурения необходимо произвести следующие операции.To perform the method of drilling it is necessary to perform the following operations.
1. После позиционирования судна на заданной точке бурения устройство для подготовительного этапа бурения 3 перемещают по раме 1 из исходного положения в рабочее над этой точкой и фиксируют его.1. After positioning the vessel at a given point of drilling, the device for the preparatory stage of drilling 3 is moved along frame 1 from the initial position to the working one over this point and fixed.
2. Для создания кондуктора выполняют бурение в донных породах с использованием колонны 19 из ТРС. Для этого на бурильных трубах с помощью лебедки 16 спускают и заглубляют в дне направление в сборе с воронкой повторного ввода бурильной колонны в скважину. Бурение проводят до проектной глубины, затем освобождают и поднимают бурильные трубы. Обсаживают и цементируют устье скважины.2. To create the conductor, drilling in bottom rocks is performed using column 19 of the TPC. To do this, on the drill pipe with the help of the winch 16 is lowered and buried in the bottom direction in the collection with a funnel re-enter the drill string into the well. Drilling is carried out to the design depth, then the drill pipes are freed and raised. Cased and cemented wellhead.
3. К созданному таким образом кондуктору 8 присоединяют нижний (донный) комплект оборудования 7 райзера и противовыбросовое устройство.3. To the conductor 8 thus created, a lower (bottom) set of riser equipment 7 and a blowout preventer are attached.
4. Собирают райзер 5 и присоединяют его нижнюю часть к нижнему комплекту оборудования 7 райзера 5, а верхнюю - к верхнему (судовому) комплекту оборудования 6 райзера 5.4. Assemble the riser 5 and attach its lower part to the lower set of equipment 7 of the riser 5, and the upper to the upper (ship) set of equipment 6 of the riser 5.
5. Устройство 3 для подготовительного этапа возвращают по раме 1 в исходное положение и фиксируют.5. The device 3 for the preparatory phase return on the frame 1 to its original position and fix.
6. Перемещают по раме 1 из исходного в рабочее положение устройство 4 для углубки скважины, позиционируют над райзером 5 и фиксируют его.6. Move the frame 1 from the source to the working position of the device 4 for dredging wells, positioned above the riser 5 and fix it.
7. С помощью вспомогательной лебедки 30 компонуют забойный инструмент (забойный механизм, состоящий из гидравлического забойного двигателя вращательного типа 27 и гидроударника 28, с породоразрушающим инструментом 29) и фиксируют его в трубодержателе-податчике 24. Тип гидроударника и породоразрушающего инструмента выбирают в зависимости от геологических условий.7. Using an auxiliary winch 30, a bottomhole tool (a bottomhole mechanism consisting of a hydraulic downhole motor of rotational type 27 and a hydraulic hammer 28, with rock cutting tool 29) is assembled and fixed in a pipe hanger 24. The type of hydraulic hammer and rock demolishing tool is chosen depending on the geological conditions
8. Колонну ГНТ 20 наматывают на барабан лебедки 21 и присоединяют к промывочному сальнику 22. Промывочный сальник 22, установленный на лебедке 21, соединяют с системой обвязки промывочного насоса 31.8. A column of GNT 20 is wound on a drum of a winch 21 and connected to a flushing gland 22. A flushing epiploon 22 mounted on a winch 21 is connected to a strapping system of a flushing pump 31.
9. С лебедки 21 сматывают колонну ГНТ 20, пропускают ее через гусак 25 и открытый трубодержатель-податчик 24, центратор 26, выпрямляющее и противовыбросовое устройства и присоединяют колонну 20 ГНТ к гидравлическому забойному двигателю 27.9. The winch 21 winds the GNT string 20, passes it through the gander 25 and the open pipe-holder-feeder 24, centralizer 26, the rectifying and blowout preventer, and connect the GNT string 20 to the hydraulic downhole motor 27.
10. Раскрепляют трубодержатель-податчик 24 и, регулируя лебедкой 21 скорость сматывания колонны 20 ГНТ, а промывочным насосом 31 - расход и давление бурового раствора, опускают забойный инструмент до контакта с забоем скважины, затем выполняют углубку скважины на заданную глубину.10. The pipe holder-feeder 24 is released and, by adjusting the winch 21, the winding rate of the GNT string 20, and the flushing pump 31 - the flow and pressure of the drilling fluid, the bottomhole tool is lowered until it contacts the bottom of the well, then the well is recessed to a predetermined depth.
В начале работы после установки и фиксации в рабочем положении устройства 3 для подготовительного этапа бурения подготавливают к работе бурильную колонну 19, забойный механизм устройства 3, промывочный насос 31 и другое оборудование.At the beginning of work, after the installation and fixation of the device 3 for the preparatory stage of drilling, the drill string 19, the bottomhole mechanism of the device 3, the flushing pump 31 and other equipment are prepared for operation.
Подготовительный этап бурения проводят традиционным способом. Соединяют направление с направляющей воронкой, обеспечивающей соосность скважины и спускаемой колонны, и спускают на бурильных трубах до достижения морского дна. Производят заглубление направления в донные отложения, например, роторным способом до достижения твердых пород. Затем производят бурение в твердых породах на глубину обсаживания устья скважины. При необходимости для создания достаточной нагрузки на породоразрушающий инструмент используют утяжеленные бурильные трубы. Глубину обсаживания выбирают таким образом, чтобы обеспечить безаварийную работу противовыбросового устройства. Она зависит от физико-механических свойств пород, в которых закрепляется кондуктор.The preparatory stage of drilling is carried out in the traditional way. Connect the direction with the guide funnel, ensuring the alignment of the well and the descent column, and lower on the drill pipe to reach the seabed. The direction to the bottom sediments is deepened, for example, in a rotary way until hard rocks are reached. Then drill in hard rock to the depth of the wellhead. If necessary, weighted drill pipes are used to create a sufficient load on the rock-breaking tool. The depth of the casing is chosen in such a way as to ensure trouble-free operation of the blowout device. It depends on the physical and mechanical properties of the rocks in which the conductor is fixed.
По достижении твердых пород отвинчивают от направления бурильные трубы и поднимают на судно.Upon reaching hard rock, the drill pipes are unscrewed from the direction and lifted onto the vessel.
С помощью бурильных труб спускают колонну обсадных труб и цементируют их, образуя кондуктор 8.Using a drill pipe, the casing string is lowered and cement them, forming a jig 8.
Спускают на бурильных трубах и присоединяют к кондуктору 8 нижнее донное уплотнительное устройство 7 с противовыбросовым устройством. На бурильных трубах спускают и присоединяют к кондуктору устройство управления превенторами. Посекционно собирают и спускают райзер 5 и присоединяют его к противовыбросовому узлу донного уплотнительного устройства 7. По мере увеличения длины райзера соответственно уменьшается длина колонны бурильных труб. Поднятые на судно свечи бурильных труб разбирают и укладывают на трюмные стеллажи. В процессе сборки оборудуют райзер 5 системой натяжения и компенсаторами колебаний.Down on the drill pipe and attached to the conductor 8 lower bottom sealing device 7 with a blowout preventer. On the drill pipe is lowered and attached to the conductor control device preventers. Section by section assemble and lower the riser 5 and attach it to the blowout assembly of the bottom sealing device 7. As the length of the riser increases, the length of the drill pipe string decreases accordingly. The drill pipe plugs lifted onto the ship are disassembled and laid on the hold racks. In the process of assembling the riser 5 is equipped with a tensioning system and vibration compensators.
В процессе работы целесообразно периодически оценивать состояние внутренней поверхности райзера с использованием видеокамеры, спускаемой на колонне ГНТ.In the course of work, it is advisable to periodically assess the state of the internal surface of the riser using a video camera, which is lowered onto the GNT column.
Соединяют райзер 5 через верхнее уплотнительное устройство 6 с судном для обеспечения связи с устьем морской скважины.Connect the riser 5 through the upper sealing device 6 with the vessel to ensure communication with the mouth of the offshore well.
Отсоединяют стояк 14 от гидравлической линии промывочного насоса 31.Disconnect the riser 14 from the hydraulic line flushing pump 31.
Возвращают по раме 1 использованное устройство 3 из рабочего положения (над райзером 5) в исходное и фиксируют его.Return the frame 1 used device 3 from the working position (above the riser 5) to its original position and fix it.
При переходе к этапу углубки устройство 4 должно быть расконсервировано и подготовлено к эксплуатации. На лебедку для ГНТ 21 должна быть намотана колонна ГНТ 20. В нерабочем положении колонна ГНТ находится в законсервированном состоянии (например, она может быть заполнена инертным газом и закрыта заглушками). Перед началом работы колонну ГНТ расконсервируют.During the transition to the deepening stage, device 4 should be deprotected and prepared for operation. The winch for the GNT 21 should be wound around the GNT 20. In the off position, the GNT is in a preserved state (for example, it can be filled with an inert gas and closed with plugs). Before starting work, the GNT convoy will be released.
Рассмотрим работу устройства 4 для углубки скважины для варианта с турбобуром.Consider the operation of the device 4 for dredging wells for option with a turbo-drill.
По раме 1 перемещают устройство 4 для углубки и позиционируют и фиксируют его в рабочем положении над райзером 5. Соединяют промывочный сальник 22 с промывочным насосом 31. При необходимости очищают или заменяют буровой раствор в пробуренной скважине и в райзере 5. Гидроударник 28 с присоединенным к нему породоразрушающим инструментом 29 с помощью вспомогательной лебедки 30 пропускают через трубодержатель-податчик 24 и закрепляют его внутри трубодержателя. Захватывают со стеллажа турбобур 27 и присоединяют его к гидроударнику 28. При этом вал турбобура 27 соединяют с валом гидроударника через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения. На корпусе переходника закреплен расширитель, а на корпусе турбобура 2-3 центратора. Между турбобуром и гидроударником размещен демпфер. К верхнему концу турбобура 27 присоединяют колонну ГНТ 20, сматываемую с лебедки 21 для ГНТ, и пропускают через гусак 25, трубодержатель-податчик 24, центратор 26 и противовыбросовое устройство 23. Гусак должен иметь диаметр, достаточный для исключения механических повреждений ГНТ в результате перегиба при сходе с барабана лебедки 21. При использовании гибких труб не допускается применение в трубодержателе-податчике 24 плашек с насечкой, чтобы исключить механическое повреждение ГНТ.The frame 1 moves the device 4 for the cavity and positions it and fix it in the working position above the riser 5. Connect the flushing seal 22 to the wash pump 31. If necessary, clean or replace the drilling fluid in the drilled well and in the riser 5. The hydraulic hammer 28 attached to it using rock cutter tool 29 with the aid of an auxiliary winch 30, it is passed through a tube holder-feeder 24 and is fixed inside the tube holder. The turbo-drill 27 is grabbed from the rack and attached to the hydraulic hammer 28. In this case, the shaft of the turbo-drill 27 is connected to the hydraulic hammer shaft via a swivel adapter with an emergency disconnection assembly. The expander is fixed on the adapter body, and 2-3 centralizers on the case of the turbo-drill. A damper is located between the turbo-drill and the hydraulic hammer. To the upper end of the turbo-drill 27, an GNT 20 column is attached, reeled from the GNT winch 21, and passed through a gander 25, a tube holder-feeder 24, a centralizer 26 and a blowout preventer 23. The gander should have a diameter sufficient to prevent mechanical damage to GNT as a result of bending descending from the winch drum 21. When using flexible pipes, it is not allowed to use 24 dies with a notch in the tube holder-feeder in order to prevent mechanical damage to the GNT.
Целесообразно для предотвращения попадания инородных тел в забойный двигатель применять в колонне ГНТ фильтр. В гидроударнике для предотвращения попадания в него шлама может быть установлен фильтр.It is advisable to use an GNT filter in the column to prevent foreign bodies from entering the bottomhole motor. A filter can be installed in the hydraulic hammer to prevent slime from getting into it.
Для углубки скважины включают насос 31 и после установления непрерывной циркуляции потока бурового раствора раскрепляют трубодержатель-податчик 24 и производят углубку, при этом осуществляют управление скоростью сматывания колонны ГНТ 20 с барабана лебедки 21 и расходом и перепадом давления бурового раствора. При использовании технологии бурения с ГНТ исключается регулирование частоты вращения бурильной колонны. Это упрощает управление процессом бурения с использованием автоматизированной компьютеризированной системы, что снижает вероятность аварий, повышает безопасность работ и уменьшает риски нарушения технологии.For the well, the pump 31 is turned on and after a continuous circulation of the drilling fluid has been established, the tubular feeder 24 is released and the groove is produced, while controlling the rate of winding of the GNT 20 string from the winch drum 21 and the flow rate and pressure drop of the drilling mud. When using the technology of drilling with GNT, the regulation of the frequency of rotation of the drill string is excluded. This simplifies the management of the drilling process using an automated computerized system, which reduces the likelihood of accidents, increases work safety and reduces the risks of technology disruption.
В процессе бурения буровой раствор проходит через статоры турбобура 27, происходит закручивание потока жидкости и увеличение скорости его движения. В роторах турбобура 27 кинетическая энергия потока превращается в энергию вращения вала, соединенного с гидроударником 28 через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения и расширителем. При вращении гидроударника 28 при посредстве клапана, периодически перекрывающего поток жидкости, возникает кратковременный гидроимпульс, который передается на вращающийся породоразрушающий инструмент 29. Благодаря гидроимпульсу снижается необходимая величина нагрузки на породоразрушающий инструмент. Это делает возможным использование колонны ГНТ, имеющей значительно меньший вес, чем традиционная колонна из ТРС. Одновременно происходит разбуривание (расширение) ствола скважины на величину разности диаметров турбобура 27 и гидроударника 28, с одновременной калибровкой скважины по диаметру. Импульсы, возникающие в гидроударнике 28, гасятся в демпфере и не передаются на турбобур 27, что повышает надежность и ресурс турбобура. Для снижения площади контакта забойного механизма со стенками скважины на наружной поверхности турбобура и гидроударника могут быть размещены центраторы.In the process of drilling the drilling fluid passes through the stators of the turbo-drill 27, the fluid flow is twisted and its velocity increases. In the rotors of the turbo-drill 27, the kinetic energy of the flow is converted into the energy of rotation of the shaft connected to the hydraulic hammer 28 via a swivel adapter with an emergency disconnecting unit and a dilator. When the hydraulic hammer 28 is rotated by means of a valve, periodically blocking the fluid flow, a short-term hydraulic impulse occurs, which is transmitted to the rotating rock-breaking tool 29. The hydraulic pump reduces the required load on the rock-breaking tool. This makes it possible to use an GNT column that has a significantly lower weight than a traditional TPC column. Simultaneously drilling (expansion) of the wellbore occurs by the difference in diameter of the turbo-drill 27 and hydraulic hammer 28, with simultaneous calibration of the well by diameter. Impulses arising in the hydraulic hammer 28 are extinguished in the damper and are not transmitted to the turbo-drill 27, which increases the reliability and service life of the turbo-drill. To reduce the contact area of the downhole mechanism with the walls of the well, centralizers can be placed on the outer surface of the turbo-drill and hydraulic hammer.
Аналогично происходит работа устройства для углубки скважины при использовании ВЗД.Similarly, there is a device for dredging wells when using the PDM.
Сочетание конструктивных параметров забойных двигателей, гибких труб, промывочного сальника должны обеспечить режим промывки скважины при минимальном гидростатическом давлении бурового раствора с условием полной очистки забоя от шлама и сохранения устойчивости стенок скважины.The combination of design parameters of downhole motors, flexible pipes, flushing gland should ensure the mode of flushing the well with minimum hydrostatic pressure of the drilling mud with the condition of complete cleaning of the face from cuttings and preserving the stability of the walls of the well.
Должна быть предусмотрена возможность аварийного отсоединения судна от райзера.The possibility of emergency disconnection of the vessel from the riser should be provided.
При использовании установки для разведочного бурения конструкция гидроударника должна включать керноприемник. В случае разведочного бурения дополнительным преимуществом колтюбинговой технологии является возможность промывки скважины непосредственно в процессе геофизических исследований скважин. В зависимости от твердости разбуриваемых пород используют гидроударник низкочастотный или высокочастотный.When using the installation for exploration drilling, the design of the hydraulic hammer should include a core receiver. In the case of exploration drilling, an additional advantage of coiled tubing technology is the possibility of flushing the well directly in the process of geophysical surveys of wells. Depending on the hardness of the rocks being drilled, a low-frequency or high-frequency hydraulic hammer is used.
Возможно применение колтюбинговой технологии с использованием двойной концентричной ГНТ совместно с эжектором для добычи со дна Мирового океана железо-марганцевого концентрата, очистки забоя от посторонних предметов, исключения воздействия на продуктивный пласт.It is possible to use coiled tubing technology using a double concentric GNT together with an ejector to extract iron-manganese concentrate from the World Ocean, to clean the face from foreign objects, to eliminate the impact on the reservoir.
Для одновременного бурения пилот-скважины и ее разбуривания до большего диаметра скважинный забойный механизм может быть дополнен ступенчатым разбуривателем.For simultaneous drilling of the pilot well and its drilling to a larger diameter, the borehole bottomhole mechanism can be supplemented with a stepped drill.
Для снижения возможных напряжений на участке ГНТ, прилегающем к верхней части гидравлического забойного двигателя вращательного типа, может быть установлен амортизатор крутильных колебаний.To reduce the possible stresses on the GNT section adjacent to the upper part of the rotary-type downhole hydraulic motor, a torsional vibration damper can be installed.
Для исключения при наматывании на барабан лебедки колонны ГНТ деформации ее нижних рядов под действием верхних (при большой глубине и большом диаметре ГНТ) в конструкции лебедки могут быть предусмотрены межрядные амортизирующие разделители.To eliminate the deformation of its lower rows under the action of the upper (with a large depth and a large diameter of the GNT), in-line shock absorbers can be provided for winding the winch of the GNT column onto the winch drum.
Совместное использование забойного двигателя вращательного типа с гидроударником обеспечивает промывку скважины с насыщением бурового раствора тонкодисперсным шламом в отличии от грубодисперсного, получаемого при турбинном и роторном бурении. В сочетании с гладкоствольной ГНТ это способствует большей устойчивости стенок скважины, улучшает экологическую обстановку в море за счет возможности более тщательной очистки бурового раствора не только механическими, но и химическими способами.The joint use of a rotary-type downhole motor with a hydraulic hammer ensures flushing of the well with the saturation of the drilling fluid with finely dispersed sludge, unlike coarse dispersed, obtained by turbine and rotary drilling. In combination with a smooth-bore GNT, this contributes to greater stability of the borehole walls, improves the environmental situation in the sea due to the possibility of more thorough cleaning of the drilling mud not only by mechanical, but also by chemical methods.
Применение ГНТ при бурении наклонно-направленных скважин позволит уменьшить радиус искривления скважины, тем самым снизив затраты рабочего времени на ее проходку, а применение гидроударника исключает шламовые подушки и падение механической скорости бурения.The use of GNT in drilling directional wells will reduce the radius of curvature of the well, thereby reducing the cost of working time for its penetration, and the use of a hydraulic hammer eliminates slurry pads and a drop in the mechanical drilling speed.
В целом использование предлагаемого решения позволит повысить техническую и экологическую безопасность и повысить экономическую эффективность морского глубоководного бурения. Это достигается за счет повышения надежности и ресурса райзера и увеличения времени производительного использования бурового судна.In general, the use of the proposed solution will improve technical and environmental safety and increase the economic efficiency of offshore deepwater drilling. This is achieved by increasing the reliability and resource of the riser and increasing the time of productive use of the drilling vessel.

Claims (9)

1. Установка для морского глубоководного бурения, включающая устройство для подготовительного этапа бурения, содержащее буровую вышку с кронблоком, талевый блок с крюком, буровую и вспомогательную лебедки, ротор, вертлюг с ведущей трубой и бурильную колонну, составленную из труб с резьбовым соединением, а также промывочные насосы с системой обвязки и очистки бурового раствора и скважинный забойный механизм с породоразрушающим инструментом, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит устройство для углубки скважины, в котором бурильная колонна составлена из гибких непрерывных труб (ГНТ), и раму, установленную на амортизаторах, на которой каждое из устройств может быть размещено попеременно в своем исходном или в рабочем положении.1. Installation for offshore deepwater drilling, including a device for the preparatory stage of drilling, containing a drilling rig with a crown block, a traveling block with a hook, a drilling and auxiliary winch, a rotor, a swivel with a drive pipe and a drill string composed of pipes with a threaded connection, and flushing pumps with a drilling mud piping and cleaning system and a borehole bottomhole mechanism with a rock-breaking tool, characterized in that it additionally contains a device for dredging a well in which it drilled This column is composed of flexible continuous tubes (GNT), and a frame mounted on shock absorbers, on which each of the devices can be placed alternately in its original or working position.
2. Установка по п. 1, в которой буровая вышка является складной.2. Installation under item 1, in which the rig is collapsible.
3. Установка по п. 2, в которой рама и размещенные на ней устройства для подготовительного этапа бурения и для этапа углубки скважины расположены ниже главной палубы судна.3. Installation under item 2, in which the frame and the devices placed on it for the preparatory phase of drilling and for the depth of the well are located below the main deck of the vessel.
4. Установка по п. 1, в которой устройство для углубки скважины содержит колонну ГНТ, лебедку для ГНТ с системой упорядоченного сматывания и наматывания колонны с плавно регулируемым приводом и с промывочным сальником, устьевой блок и соединенный с колонной ГНТ забойный механизм, причем устьевой блок включает противовыбросовое устройство, трубодержатель-податчик ГНТ, гусак и центратор бурильных труб с выпрямляющим устройством, в качестве забойного механизма использована комбинация гидравлического забойного двигателя вращательного типа с гидроударником с породоразрушающим инструментом, забойный механизм соединен с ГНТ аварийным отсоединительным переходником, а гидравлический забойный двигатель вращательного типа соединен с гидроударником через шарнирный переходник с узлом аварийного отсоединения и демпфером, на корпусе шарнирного переходника размещен расширитель, на корпусах каждого из забойных двигателей размещено не менее двух центраторов.4. Installation under item 1, in which the device for deepening the well contains a string GNT, winch for GNT with a system of orderly winding and winding the column with a continuously adjustable drive and flushing seal, wellhead unit and connected to the GNT bottomhole mechanism, and the wellhead unit includes blowout preventer, GNT pipe holder-feeder, gander and drill pipe centralizer with a straightening device; a combination of hydraulic rotary downhole motor is used as a downhole mechanism with hydraulic hammer with rock-breaking tool, the downhole mechanism is connected to GNT by an emergency disconnecting adapter, and the hydraulic downhole motor of rotary type is connected to the hydraulic hammer via a swivel adapter with an emergency disconnecting unit and a damper, no more than one two centralizers.
5. Установка по п. 4, в которой гусак укомплектован индикатором веса спущенной в скважину колонны ГНТ.5. Installation according to claim 4, in which the gander is equipped with an indicator of the weight of the GNT column lowered into the well.
6. Установка по п. 4, в которой в промывочном сальнике и во внутреннем канале гидравлического забойного двигателя вращательного типа установлены обратные клапаны, а в наружной линии забойного двигателя вращательного типа установлено распорное устройство.6. Installation according to claim 4, wherein check valves are installed in the flushing gland and in the inner channel of the hydraulic downhole motor of the rotary type, and a spacer device is installed in the outer line of the downhole motor of the rotary type.
7. Установка по п. 4, в которой на колонне ГНТ над гидравлическим забойным двигателем вращательного типа размещен съемный утяжелитель.7. Installation according to claim 4, in which a removable weighting agent is placed on the GNT column above the rotary-type hydraulic downhole motor.
8. Установка по п. 4, в которой скважинный буровой инструмент включает ориентирующий инструмент, позволяющий поворачивать бурильную колонну.8. Installation under item 4, in which the downhole drilling tool includes an orienting tool that allows you to rotate the drill string.
9. Способ морского глубоководного бурения, включающий подготовительный этап бурения и этап углубки скважины, причем на подготовительном этапе, предусматривающем спуск забойного механизма, бурение под кондуктор, его установку и цементирование и установку райзера и соединение верхней его части с судном, а нижней с - кондуктором, используют устройство для бурения с бурильной колонной, составленной из бурильных труб с резьбовыми соединениями, отличающийся тем, что на этапе углубки скважины используют устройство, в котором в качестве бурильной колонны использована колонна ГНТ, причем перед началом работ устройство для каждого из этапов находится в своем исходном положении, перед началом подготовительного этапа бурения устройство для этого этапа перемещают по раме и фиксируют в рабочем положении, после выполнения подготовительного этапа колонну бурильных труб извлекают, устройство для подготовительного этапа бурения возвращают по раме в исходное положение и фиксируют, размещают и фиксируют на раме в рабочем положении над верхней частью райзера устройство для углубки скважины, присоединяют устройство для углубки к верхней части райзера, и производят углубку с помощью этого устройства.9. Method of offshore deepwater drilling, including a preparatory drilling stage and a well dredging stage, moreover, at the preparatory stage, which involves lowering the bottomhole mechanism, drilling under the conductor, installing it and cementing and installing a riser and connecting its upper part with the vessel, and the lower c - conductor , use a device for drilling with a drill string composed of drill pipes with threaded connections, characterized in that at the stage of dredging a well, use a device in which The first GNT column was used, and before starting work, the device for each of the stages is in its original position, before the beginning of the preparatory drilling stage, the device for this stage is moved along the frame and fixed in the working position, after the preparatory stage is completed, the drill pipe is removed, the device for of the preparatory stage of drilling, return the frame to its initial position and fix, place and fix on the frame in the working position above the riser upper part zhiny, uglubki attached device to the top of the riser, and produce uglubki using this device.
RU2018130219A 2018-08-20 2018-08-20 Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling RU2694669C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130219A RU2694669C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018130219A RU2694669C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694669C1 true RU2694669C1 (en) 2019-07-16

Family

ID=67309366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018130219A RU2694669C1 (en) 2018-08-20 2018-08-20 Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694669C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1086113A1 (en) * 1982-09-10 1984-04-15 Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова Floating drilling rig
EP1148206A2 (en) * 1996-05-03 2001-10-24 Transocean Sedco Forex Inc. Multi-activity offshore exploration and/or development drilling method and apparatus
KR20150073234A (en) * 2013-12-20 2015-07-01 대우조선해양 주식회사 Drill ship having unit type derrick structure and drilling method using the unit type derrick structure
US20160053558A1 (en) * 2013-04-05 2016-02-25 Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd Triple Activity System for Drilling Operations
RU2637678C1 (en) * 2016-07-06 2017-12-06 Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" Well drilling installation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1086113A1 (en) * 1982-09-10 1984-04-15 Ленинградский Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт Им.Г.В.Плеханова Floating drilling rig
EP1148206A2 (en) * 1996-05-03 2001-10-24 Transocean Sedco Forex Inc. Multi-activity offshore exploration and/or development drilling method and apparatus
US20160053558A1 (en) * 2013-04-05 2016-02-25 Keppel Offshore & Marine Technology Centre Pte Ltd Triple Activity System for Drilling Operations
KR20150073234A (en) * 2013-12-20 2015-07-01 대우조선해양 주식회사 Drill ship having unit type derrick structure and drilling method using the unit type derrick structure
RU2637678C1 (en) * 2016-07-06 2017-12-06 Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие "Геологоразведка" Well drilling installation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАМСАХУРДИЯ Г.Р. и др., "Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового научно-исследовательского судна". Технические науки: теория и практика: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Чита, январь 2014 г.). - Чита: изд-во "Молодой ученый", 2014. - C. 65-74. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2456947B1 (en) Offshore drilling system
US20110127040A1 (en) Assembly and method for subsea well drilling and intervention
CN1252373C (en) Well managment System
US20140190701A1 (en) Apparatus and method for subsea well drilling and control
WO2004018826A1 (en) Subsea drilling module for use in drilling of oil and gas wells
CN1930361A (en) A method and device for establishing an underground well
US20180355674A1 (en) Subsea Hydrocarbon Extraction System
RU2599112C2 (en) Installation for shelf drilling and method for shelf drilling
US3512592A (en) Offshore drilling method and apparatus
US3840079A (en) Horizontal drill rig for deep drilling to remote areas and method
US3252528A (en) Method of drilling from a fully floating platform
US3129774A (en) Method and apparatus for drilling and working in offshore wells
MXPA01003767A (en) Drilling method.
US10697245B2 (en) Seabed drilling system
US20130075102A1 (en) Mobile offshore drilling unit
RU2637678C1 (en) Well drilling installation
RU2694669C1 (en) Device for deep-sea drilling and method of deep-sea drilling
US3435906A (en) Method and apparatus for offshore deep drilling from a floating platform
US3315742A (en) Offshore deep drilling method from a floating platform
EP3690182A1 (en) Sediment core-boring drilling process suitable for submarine rope core-boring drill
RU2731010C1 (en) Processing system for sea cluster drilling
RU2449915C2 (en) Floating drilling and production offshore platform
US3341398A (en) Offshore deep drilling method from a floating platform
Spagnoli et al. Underwater drilling rig for offshore geotechnical explorations for Oil & Gas structures
Romagnoli et al. Innovative Drilling and Completion Technologies

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner