Herramientas de perforación direccional convencionales

Tres cuestiones a abordar en el control de la trayectoria del pozo:

① Diseñar razonablemente el conjunto de fondo de pozo (BHA) para controlar la tasa de cambio del ángulo de desviación del pozo.

② Diseñar o seleccionar de forma razonable herramientas de fondo de pozo con estructuras especiales para controlar la tasa de cambio del ángulo azimutal del pozo.

③ Seleccionar y controlar razonablemente el peso sobre la broca (WOB) para regular la tasa de penetración vertical de la broca y la magnitud de las fuerzas de la formación, logrando así el control de la curvatura del pozo.

Las herramientas convencionales de perforación direccional incluyen principalmente adaptadores direccionales, portamechas no magnéticos (NMDC), tuberías de perforación de gran peso (HWDP), estabilizadores, limpiadores de asiento de chaveta, etc.

I. Subdireccional

1. Tipos

Subbarrera recta direccional: Se utiliza para la perforación direccional con brocas de cavidad progresiva (PCD) de carcasa curvada.

Subbarrera direccional curvada: Se utiliza para la perforación direccional con brocas de cavidad progresiva (PCD) de carcasa recta.

2. Estructura básica

1) Subrecta direccional

Componentes: Carcasa 4, manguito de centrado 1, llave direccional 3, tornillo de fijación 2

2) Subdivisión direccional curvada

Componentes: Carcasa 4, manguito de centrado 1, chaveta direccional 3, tornillo de fijación 2. En comparación con el subconjunto recto direccional, tiene un ángulo de curvatura estructural λ, y la fórmula de cálculo es: λ = 57,3 × (a – b) / d

II. Collarín de perforación no magnético (NMDC)

1. Función

Proteja los instrumentos de medición magnética para evitar errores de medición.

Realizan las funciones de los portabrocas de perforación convencionales.

2. Materiales de los portabrocas no magnéticos

Principalmente incluyen aleación Monel (que contiene cobre, níquel, cromo, etc.), aleación de cromo-níquel, aleación austenítica a base de cromo-manganeso, aleación de berilio-cobre, acero no magnético SMFI y acero nacional de manganeso-cromo-níquel.

3. Selección de la longitud del collar de perforación no magnético

Consulte el “Mapa de intensidad del campo magnético terrestre horizontal”. Una selección adecuada de la longitud del collar de perforación no magnético permite medir con precisión el acimut magnético en la sección del pozo abierto. Cuanto mayor sea la intensidad magnética de la zona, mayor será la longitud necesaria del collar de perforación no magnético.

4. Inspección y uso de portabrocas no magnéticos

1) La rectitud de la superficie cilíndrica exterior del collar de perforación no magnético deberá ser ≤ 2 mm/m, y la rectitud de toda la longitud deberá ser ≤ 5 mm/m.

2)Los arañazos en la superficie del cuerpo de la tubería del collar de perforación no magnético no deberán exceder el límite de arañazos admisible especificado.

3)La superficie de la rosca deberá ser lisa, sin marcas irregulares, grietas, fisuras u otros daños.

4）El par de apriete de las roscas del collar de perforación no magnético deberá ser igual o superior al par de rotación mínimo especificado.

5)La permeabilidad magnética relativa y la uniformidad magnética del collar de perforación no magnético deberán inspeccionarse una vez al año, y los resultados de la inspección deberán cumplir con las especificaciones de la Norma para Collares de Perforación No Magnéticos (SY5145-86).

III. Tubería de perforación de gran capacidad (HWDP)

Se utiliza en la parte inferior del conjunto de fondo de pozo (BHA) para reemplazar los collares de perforación y aplicar presión. En operaciones direccionales con herramientas de dirección, reduce el área de contacto con la pared del pozo, minimiza la resistencia por fricción, facilita las operaciones de deslizamiento, mejora la seguridad en el fondo del pozo y contribuye al control de los parámetros direccionales del pozo. También sirve como sección de transición entre los collares de perforación y las tuberías de perforación para mitigar los cambios de rigidez.

IV. Estabilizador

1.Aplicaciones de los estabilizadores en la perforación direccional

En los conjuntos de fondo de pozo (BHA) de tipo ascendente y descendente, los estabilizadores actúan como puntos de apoyo. Al ajustar la posición de los estabilizadores en el fondo del BHA, se puede modificar el estado de tensión de este para controlar la trayectoria del pozo.

2.Aumentar la rigidez del conjunto de fondo de pozo (BHA) para estabilizar la desviación y el azimut del pozo. En los BHA de ángulo fijo, la rigidez del BHA inferior se mejora reduciendo la distancia entre la broca y el estabilizador, y entre los estabilizadores, para limitar la deformación por compresión del BHA inferior y lograr el efecto de mantener la desviación.

3.Acondicionar el pozo para que la curvatura cambie de forma suave y uniforme, lo que ayuda a reducir la aparición de complicaciones en el fondo del pozo.

Nota: Al introducir y extraer el estabilizador del pozo, mida cuidadosamente su diámetro exterior, verifique su estado de desgaste y su posición de instalación en el conjunto de fondo de pozo (BHA). El desgaste del diámetro exterior del estabilizador no debe exceder los 2 mm.

Tipos de estabilizadores:

Estabilizador simétrico de nervadura recta Estabilizador esférico de cinco lóbulos (o tres lóbulos)

Estabilizador espiral de cinco lóbulos (tres lóbulos)Funda estabilizadora reemplazable

Estabilizador excéntrico de tres lóbulosEstabilizador reemplazable

V. Limpiaparabrisas con llave y asiento

La forma geométrica del limpiador de chavetas es similar a la de un estabilizador espiral. Sus dimensiones generales son menores que las de un estabilizador, pero mayores que las de un collar de perforación. A diferencia del estabilizador espiral, los hombros inclinados superior e inferior del limpiador de chavetas están soldados superficialmente con electrodos de aleación dura para formar una forma cónica, que cumple las funciones de cortar, escariar y limpiar las chavetas.

La posición del limpiador de asiento de chaveta en la sarta de perforación es la siguiente:

1. BHA especializado en la limpieza de asientos clave

Configuración BHA para limpiar asientos de llave generales: Broca + collar de perforación de tamaño pequeño (50～60 m) + limpiador de asiento de llave + martillo de perforación + tubería de perforación de peso pesado (HWDP).

Para limpiar asientos de llave más largos, se puede adoptar el siguiente BHA: Broca + 1 soporte de collar de perforación de tamaño pequeño + limpiador de asiento de llave + 1 soporte de collar de perforación de tamaño pequeño + junta flexible + martillo de perforación + tubería de perforación pesada (HWDP).

El diámetro exterior del collarín de perforación pequeño en la sarta de perforación debe ser igual al diámetro exterior de la junta de la tubería de perforación utilizada durante la perforación. Al bajar la sarta de perforación hasta aproximadamente 100 m por encima del asiento clave, controle la velocidad de avance; cuando encuentre resistencia, inicie el escariado y controle estrictamente el WOB (generalmente inferior a 49 kN).

2. Limpieza de la zona de la llave durante la perforación

En la perforación direccional, a partir de la sección de acumulación, se suelen utilizar limpiadores de asientos de llave en el conjunto de fondo de pozo (BHA). Según la curvatura del pozo perforado y la litología de la formación, el limpiador de asientos de llave se utiliza para realizar un escariado repetido en las secciones de "pata de perro" donde es probable que se formen asientos de llave, con el fin de prevenir su formación.

VI. Válvula de flotador

Sus funciones principales son evitar el reflujo del fluido de perforación (que puede dañar los instrumentos de medición del fondo del pozo) y evitar que se obstruyan las boquillas de la broca.

VII. Submarino de hangar

El instrumento de medición durante la perforación (MWD, por sus siglas en inglés) está alojado en él, lo que proporciona un entorno de medición seguro y estable para el MWD.

En la pared exterior del soporte del colgador hay una línea de escala de alta presión que se utiliza para calibrar la alta presión de la perforadora de cavidad progresiva (PCD) y medir el valor de desplazamiento entre el MWD y la PCD. La pared interior del soporte cuenta con una chaveta saliente que se utiliza al configurar el MWD. ​​Cuando el MWD no esté en uso, es fundamental retirar primero el soporte del colgador para evitar que la chaveta se desprenda debido a un caudal excesivo (lo que podría provocar accidentes en el fondo del pozo).

VIII. Jar

Su función principal es mantener el equilibrio de trabajo de la broca y la sarta de perforación, y ayudar a liberar la tubería atascada cuando se produce este problema.

IX. Junta flexible

Su función principal es proteger el martillo y aumentar la elasticidad de la sarta de perforación durante el proceso de impacto.