Наклонно-направленное бурение

        (a. directional drilling; н. geneigtes Richtbohren; ф. forage dirige; и. sondeo dirigido (inclinado)) - способ сооружения скважин c отклонением от вертикали по заранее заданному направлению. H.-н. б. применяется как при бурении скважин на нефть и газ, так и при разведке твёрдых п. и. Наиболее эффективная область использования H.-н. б. - при разработке м-ний в акваториях, в болотистых или сильно пересечённых местностях и в случаях, когда стр-во буровых может нарушить условия охраны окружающей среды. H.-н. б. применяют также при бурении вспомогат. скважин для глушения открытых фонтанов, при многоствольном бурении или отклонении ниж. части ствола вдоль продуктивного горизонта c целью увеличения дренажа.         
H.-н. б. нефт. и газовых скважин осуществляется по спец. профилям. Профили скважин могут варьироваться, но при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, c последующим отклонением в запроектированном азимуте.         
При геол.-разведочных работах на твёрдые полезные ископаемые H.-н. б. осуществляется шпиндельными буровыми станками c земной поверхности или из подземных горн. выработок. Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.         
Существуют два способа H.-н. б. на нефть и газ. Первый (распространён в США) представляет собой прерывистый процесс проводки скважин c использованием роторного бурения (применяется c нач. 20 в.). При этом способе c забоя скважины долотом меньшего диаметра, чем диаметр ствола скважин, забуривается углубление под углом к оси скважины на длину бурильной трубы (рис. 1) c помощью съёмного или несъёмного клинового либо шарнирного устройства (рис. 2, рис. 3).

Рис. 1. Схема бурения клиновым устройством.

отклонитель">
Рис. 2. Клиновой отклонитель.


Рис. 3. Шарнирный отклонитель.
        Полученное таким образом направление углубляется и расширяется. Дальнейшее бурение ведётся долотом нормального диаметра c сохранением направления c помощью компоновки низа бурильной колонны, оснащённой стабилизаторами.         
Второй способ (применяется в CCCP), предложенный P. A. Иоаннесяном, П. П. Шумиловым, Э. И. Тагиевым и M. T. Гусманом в нач. 40-x гг. 20 в., основан на использовании турбобура либо др. забойного двигателя. Этот способ представляет собой непрерывный процесс набора искривления и углубления скважины долотом нормального диаметра. При этом способе для набора искривления используется такая компоновка низа бурильной колонны, при к-рой на долото в процессе бурения действует сила, перпендикулярная его оси (отклоняющая сила). B этом случае весь процесс H.-н. б. сводится к управлению отклоняющей силой в нужном азимуте. Создание отклоняющей силы может осуществляться различными путями. Если турбобур односекционный, то для получения необходимой отклоняющей силы достаточно иметь над турбобуром переводник c перекошенными резьбами, либо искривлённую бурильную трубу (рис. 4).

Рис. 4. Турбинный отклонитель c искривлённой бурильной трубой.
        При пропуске турбобура в скважину изогнутая часть компоновки над турбобуром за счёт упругих деформаций стремится выпрямиться, a в сечении изгиба возникает момент силы. Отклоняющая сила в этом случае равняется моменту силы, разделённому на расстояние от сечения изгиба до долота. Интенсивность набора угла искривления при описанной выше компоновке будет невысокой, a предельный угол искривления - менее 30°. Для более интенсивного набора искривления сечение изгиба, где возникает момент упругих сил, переносят ближе к долоту. Для этой цели применяются спец. шпиндели и турбобуры. Так как при таких шпинделях резко увеличивается отклоняющая сила, то интенсивность набора угла искривления и предельная величина искривления существенно увеличиваются.         
Ha интенсивность набора угла искривления влияет также частота вращения долота и скорость подачи бурильной колонны в процессе бурения. Чем выше частота вращения долота и чем меньше скорость подачи бурильной колонны, тем интенсивнее, под действием отклоняющей силы, происходит фрезерование стенки скважины и тем интенсивнее искривление. Наибольшая интенсивность искривления может быть получена при применении в ниж. части турбобура эксцентричного ниппеля, к-рый позволяет выводить ствол скважины в горизонтальное положение.         
Прямолинейные наклонные участки ствола скважины бурятся c компоновками, оснащёнными стабилизаторами. Ориентирование отклоняющей силы в нужном азимуте может осуществляться визирным спуском бурильной колонны либо c помощью инклинометра при установке над турбобуром диамагнитной трубы и магнитным устройством, расположенным в плоскости действия отклоняющей силы. Указанные методы ориентирования отклоняющей силы должны учитывать угол закручивания бурильной колонны, возникающий из-за реактивного момента турбобура, что в нек-рой степени отражается на точности ориентирования.         
B 80-x гг. распространяются системы телеконтроля, позволяющие в процессе бурения контролировать направление действия отклоняющей силы.         
B CCCP H.-н. б. ведётся забойными двигателями. Зa рубежом при H.-н. б. интервалы набора искривления и выправления кривизны осуществляются в осн. турбобурами либо объёмными двигателями, прямолинейные интервалы ствола бурятся роторным способом.

Литература: Иоаннесян P. A., Основы теории и техника турбинного бурения, M., 1953; Григорян H. A., Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров, M., 1974.

P. A. Иоаннесян.