Ferramentas convencionais de perfuração direcional

Três questões a serem abordadas no controle da trajetória do poço:

① Projetar adequadamente o conjunto do fundo do poço (BHA) para controlar a taxa de variação do ângulo de desvio do furo.

② Projetar ou selecionar adequadamente ferramentas de fundo de poço com estruturas especiais para controlar a taxa de variação do ângulo azimutal do furo.

③ Selecionar e controlar adequadamente o peso sobre a broca (WOB) para regular a taxa de penetração vertical da broca e a magnitude das forças de formação, obtendo assim o controle da curvatura do poço.

As ferramentas convencionais de perfuração direcional incluem principalmente subdirecionais, colares de perfuração não magnéticos (NMDC), tubos de perfuração de grande porte (HWDP), estabilizadores, raspadores de sede de chaveta, etc.

I. Subdivisão Direcional

1. Tipos

Substrato reto direcional: Utilizado para perfuração direcional com brocas de cavidade progressiva (PCD) de corpo curvo.

Subdiretor direcional curvo: Utilizado para perfuração direcional com brocas de cavidade progressiva (PCD) de corpo reto.

2. Estrutura Básica

1) Subdivisão Direcional Reta

Componentes: Carcaça 4, bucha centralizadora 1, chave direcional 3, parafuso de fixação 2

2) Subconjunto curvado direcional

Componentes: Carcaça 4, bucha centralizadora 1, chave direcional 3, parafuso de fixação 2. Comparado com o sub direcional reto, possui um ângulo de curvatura estrutural λ, e a fórmula de cálculo é: λ = 57,3 × (a – b) / d

II. Colar de perfuração não magnético (NMDC)

1. Função

Proteja os instrumentos de medição magnética para evitar erros de medição.

Executar as funções de colares de perfuração comuns.

2. Materiais de Colares de Broca Não Magnéticos

Os principais tipos de aço incluem liga Monel (contendo cobre, níquel, cromo, etc.), liga cromo-níquel, liga austenítica à base de cromo-manganês, liga berílio-cobre, aço não magnético SMFI e aço manganês-cromo-níquel nacional.

3. Seleção do comprimento do colar de perfuração não magnético

Consulte o “Mapa da Intensidade do Campo Magnético Terrestre Horizontal”. A seleção adequada do comprimento da haste de perfuração não magnética permite a medição precisa do azimute magnético na seção do furo aberto. Quanto maior a intensidade magnética da área, maior deve ser o comprimento da haste de perfuração não magnética.

4. Inspeção e Utilização de Colares de Perfuração Não Magnéticos

1) A retilineidade da superfície cilíndrica externa do colar de perfuração não magnético deve ser ≤ 2 mm/m, e a retilineidade de todo o comprimento deve ser ≤ 5 mm/m.

2)Os riscos na superfície do corpo do tubo da bucha de perfuração não magnética não devem exceder o limite de riscos permitido especificado.

3)A superfície da rosca deve ser lisa, sem marcas irregulares, rachaduras, fissuras ou outros danos admissíveis.

4）O torque de aperto das roscas da bucha de perfuração não magnética deve ser ≥ ao torque de rotação mínimo especificado.

5)A permeabilidade magnética relativa e a uniformidade magnética da bucha de perfuração não magnética devem ser inspecionadas uma vez por ano, e os resultados da inspeção devem estar em conformidade com as especificações da Norma para Buchas de Perfuração Não Magnéticas (SY5145-86).

III. Tubos de perfuração de grande porte (HWDP)

É utilizado na parte inferior do BHA (conjunto de fundo de poço) para substituir os colares de perfuração na aplicação de pressão. Em operações direcionais com ferramentas de direcionamento, reduz a área de contato com a parede do poço, minimiza a resistência ao atrito, facilita as operações de deslizamento, aumenta a segurança no fundo do poço e contribui para o controle dos parâmetros direcionais do poço. Também serve como seção de transição entre os colares de perfuração e as colunas de perfuração para mitigar as variações de rigidez.

IV. Estabilizador

1.Aplicações de estabilizadores na perfuração direcional

Em conjuntos de fundo de poço (BHA) de construção e de descida, os estabilizadores atuam como fulcros. Ao ajustar a posição dos estabilizadores no BHA inferior, o estado de tensão deste pode ser alterado para controlar a trajetória do poço.

2.Aumentar a rigidez da parte inferior do conjunto de fundo de poço (BHA) estabiliza o desvio e o azimute do furo. Em conjuntos de fundo de poço com ângulo de retenção, a rigidez da parte inferior é aumentada reduzindo-se a distância entre a broca e o estabilizador, e entre os estabilizadores, de modo a limitar a deformação por compressão da parte inferior do conjunto e alcançar o efeito de estabilização do desvio.

3.O rebaixamento do poço visa tornar a mudança de curvatura suave e gradual, o que ajuda a reduzir a ocorrência de complicações no fundo do poço.

Atenção! Ao inserir e retirar o estabilizador do poço, meça cuidadosamente o diâmetro externo, verifique seu desgaste e a posição de instalação na coluna de fundo de poço (BHA). O desgaste do diâmetro externo do estabilizador não deve exceder 2 mm.

Tipos de estabilizadores:

Estabilizador simétrico de nervuras retas Estabilizador esférico de cinco lóbulos (três lóbulos)

Estabilizador espiral de cinco lóbulos (três lóbulos)Manga estabilizadora substituível

Estabilizador excêntrico de três lóbulosEstabilizador substituível

V. Limpador de assento de chave

O formato geométrico do raspador de sede de chaveta é semelhante ao de um estabilizador espiral. Suas dimensões gerais são menores que as de um estabilizador, mas maiores que as de um colar de broca. Diferentemente do estabilizador espiral, os ressaltos inclinados superior e inferior do raspador de sede de chaveta são soldados superficialmente com eletrodos de liga dura, formando um cone que desempenha as funções de corte, alargamento e limpeza das sedes de chaveta.

A posição do raspador da sede da chaveta na coluna de perfuração é a seguinte:

1. BHA Especializada na Limpeza de Assentos Chave

Configuração BHA para limpeza de assentos de chave geral: Broca + colar de perfuração de tamanho pequeno (50～60 m) + limpador de assento de chaveta + martelo de perfuração + tubo de perfuração pesado (HWDP).

Para a limpeza de assentos de chave mais longos, pode-se adotar o seguinte BHA: Broca + 1 conjunto de colar de perfuração de pequeno porte + limpador de assento de chave + 1 conjunto de colar de perfuração de pequeno porte + junta flexível + martelo de perfuração + tubo de perfuração pesado (HWDP).

O diâmetro externo do colar de perfuração de pequeno diâmetro na coluna de perfuração deve ser o mesmo que o diâmetro externo da junta da coluna de perfuração utilizada durante a perfuração. Ao descer a coluna de perfuração até aproximadamente 100 m acima da sede da chave, controle a velocidade de descida; ao encontrar resistência, inicie o alargamento e controle rigorosamente o peso sobre a broca (geralmente inferior a 49 kN).

2. Limpeza da sede da chaveta durante a perfuração

Na perfuração direcional, a partir da seção de formação, raspadores de sede de chave são frequentemente usados ​​no conjunto de fundo de poço (BHA). De acordo com a curvatura do poço perfurado e a litologia da formação, o raspador de sede de chave é usado para alargamento repetido nas seções em "curva" onde é provável que se formem sedes de chave, de forma a evitar a sua formação.

VI. Válvula de Flutuador

Suas principais funções são impedir o refluxo do fluido de perfuração (que pode danificar as ferramentas de medição no fundo do poço) e evitar o bloqueio dos bicos da broca.

VII. Submarino Hanger

O instrumento de Medição Durante a Perfuração (MWD, na sigla em inglês) é instalado dentro dele, proporcionando um ambiente de medição seguro e estável para o MWD.

Na parede externa do suporte de suspensão, há uma linha de escala de alta pressão utilizada para calibrar o lado superior da perfuração de cavidade progressiva (PCD) e medir o valor de offset entre o MWD e a PCD. A parede interna do suporte possui uma chaveta saliente, utilizada durante a instalação do MWD. ​​Quando o MWD não estiver em uso, deve-se ter cuidado ao remover o suporte de suspensão primeiro para evitar que a chaveta seja arrastada pela corrente excessiva (o que pode causar acidentes no fundo do poço).

VIII. Jar

Sua principal função é manter o equilíbrio de trabalho da broca e da coluna de perfuração, além de ajudar a liberar o tubo preso quando ocorre o travamento.

IX. Articulação flexível

Sua principal função é proteger o tambor e aumentar a elasticidade da coluna de perfuração durante o impacto.