Материал: Григорян, Н. А. Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров

Имея в виду, что My = PL, предельное значение отклоняющей силы для забуривания наклонного ствола определяют из выра­ жения

На рис. 27 представлена зависимость изменения критической величины отклоняющей силы от длины турбобура Т12М1-65 /8,/ при забуривании наклонного ствола долотами диаметром 214 и 190 мм для случая Р ос= 1 0 тс, при уширении ствола относительно диаметра долота на 1 0 % и при отсутствии уширения скважины.

Из формулы (76) и рис. 27 следует, что с увеличением разности между ди­ аметрами скважины, долота и турбо­ бура, снижением длины последнего и осевой нагрузки величина предельной отклоняющей силы, при которой пре­ кращается отклоняющая способность

Рис. 27. Изменение предельного (критического) значения отклоняющей силы в зависимости от длины турбобура с долотом:

компоновки, возрастает. Наибольшее влияние на величину пре­ дельной отклоняющей силы оказывает уменьшение расстояния от долота до отклонителя. При этом Рпр возрастает не пропорци­ онально уменьшению указанного расстояния в степени 3, а в боль­

Для определения предельных значений основных размеров низа бурильной колонны с отклонителем, при которых возможно искрив­

Уравнение (77) является исходным выражением, которое поз­ воляет определить предельные значения угла перекоса осей резьб отклонителя, длины турбобура с долотом и т. д. при данных раз­ мерах скважины, долота, турбобура, отклонителя и т. д. Для этого достаточно уравнение (77) решить относительно искомого пара­ метра.

Для случая бурения 214-мм долотом с турбобуром Т12МЗ-65/8"

146-мм кривом переводнике 3°15/, а при 178-мм кривом перевод­ нике— 2°05/. Если же бурение в указанных условиях осуществля­ ется 190-мм долотом, то в случае применения 146-мм кривого пере­ водника предельный угол перекоса осей резьб составляет 1°27'. Таким образом, чтобы в указанных условиях имело место искрив­ ление ствола, необходимо, чтобы угол перекоса осей резьб откло­ нителя был меньше 3° 15' и 2° 05' соответственно при работе 146 и 178-мм кривыми переводниками с 214-мм долотом и 1°27'— при работе 146-мм кривым переводником с 190-мм долотом.

Искривление ствола в случае приведенных значений угла пере­ коса осей резьб отклонителя возможно при условии, что длина турбобура с долотом будет меньше 8 м или же DC~>D.

Если в процессе бурения 214-мм долотом угол перекоса осей резьб кривого переводника диаметром 178 мм составит 2; 2.5 н 3°, то компоновка низа бурильной колонны будет обладать отклоня­ ющей способностью, если длина турбобура Т.^МЗ-б5,^" с долотом не превысит соответственно 8,2;- 6,9 и 5,7 м.

В случае же бурения 190-мм долотом и 146-мм кривым пере­ водником с углами перекоса осей резьб 2; 2,5 и 3° предельная длина турбобура Т12МЗ-65 /8" с долотом не должна превышать со­ ответственно 6,3; 5,0 и 4,2.

Полученные расчетные данные полностью подтверждаются ■ практикой проходки наклонных скважин 65/в" турбобурами с доло­ тами диаметром 214 и 190 мм. Так, например, в скв. 186 площади банка Дарвина при работе следующей компоновкой: 214-мм до­ лото, турбобур Т12М1-65/8", 178-мм кривой переводник с углом перекоса осей резьб 2° и 178-мм УБТ длиной 12 м не удалось ис­ кривить ствол скважины от вертикали в интервале более чем 150 м проходки. При этом длина турбобура с долотом составила

8,90 м.

В скв. 879 УБТ Туймазабурнефть при забое 692 м колонну за­ клинило оставленным в скважине долотом. Для ликвидации ава­ рии необходимо было забурить новый ствол. Использование компо­ новки, состоящей из 190-мм долота, нижней секции турбобура ТС4-65 /8" и 146-мм кривого переводника с углом перекоса осей резьб 3° (L = 8 м), не имело успеха. Ствол скважины удалось ис­ кривить и обойти конец залитой колонны благодаря применению нижней секции турбобура ТС4-5", т. е. после трехкратного увели­ чения зазора между стенкой скважины и турбобуром.

98

Условия для проектирования радиальных отклоняющих компоновок

Основное требование, предъявляемое к отклоняющим компо­ новкам, заключается в том, чтобы использовать их максимальную отклоняющую способность при минимально требуемых для этой цели отклоняющих силах на долоте. Величина этой силы должна быть в пределах оптимальных значений, обеспечивающих фрезеро­ вание стенки ствола в боковом направлении на возможную вели­ чину.

Чрезмерное увеличение отклоняющей силы на долоте затруд­ няет запуск забойного двигателя на забое, приводит к ненужной потере части вращающего момента на долоте, ухудшает условия работы трехшарошечного долота и способствует преждевременному выходу его из строя. Если иметь в виду, что с ростом глубины скважин энергетические параметры турбобуров снижаются и пока­ затели работы трехшарошечных долот ухудшаются вследствие ро­ ста сопротивляемости пород к разбуриванию, то станет ясным, что указанные выше нежелательные явления требуют к себе серьез­ ного внимания. Обеспечение этого условия является обязательным, так как увеличение величины отклоняющей силы выше определен­ ных значений, как будет показано ниже, не может привести к по­ ложительным результатам в смысле искривления ствола от своего первоначального направления. Это вызывается тем, что любая от­ клоняющая компоновка обладает ограниченной фрезерующей спо­ собностью в боковом направлении.

Если иметь в виду, что на практике проходки наклонных сква­ жин одинаковыми турбобурами, УБТ и бурильными трубами при­ меняются, например, кривые переводники с углом перекоса осей резьб 1—4° с интервалами через 0° 15', то станет очевидным, что применение такого разнообразия отклоняющих компоновок при бу­ рении в одинаковых условиях не может считаться оправданным и рациональным. Из этих многообразных отклоняющих компоновок рациональным для данных конкретных условий будет применение лишь одной.

Использование же остальных компоновок для этих условий бу­ дет менее эффективным.

Рассмотрим условия, которые позволяют определить оптималь­ ные величины отклоняющей силы на долоте.

Допустим турбобур с долотом и отклонителем находится в пря­ молинейно-наклонном стволе (рис. 28). Поскольку задача сводится к установлению предельных отношений показателей фрезерования стенки ствола и бурения скважины, считаем, что в процессе ра­ боты забойный двигатель не подвергается упругой деформации. Если углубление ствола в интервале LT происходило бы с искрив­ лением скважины только в результате асимметричного разрушения забоя, то верхняя кромка долота из точки А переместилась бы

в точку /12. В этом случае угол искривления скважины увеличился бы на величину

А если процесс искривления ствола будет сопровождаться фрезе­ рованием стенки скважины и при этом полностью будет исполь­ зована способность отклоняющей компоновки, то рост искривления скважины в интервале LT произойдет на величину

При этом верхняя кромка долота переместится из точки А в точку А3, а точка касания отклонителя — из точки В в точку В 1 . Однократно заштри­ хованный участок на рис. 28 характери­ зует долю искривления ствола вследствие асимметричного разрушения забоя, а дву­ кратно заштрихованный участок — вслед­ ствие фрезерования стенки ствола. По­ следняя определяется как разность ме­ жду Да/, и Actac, т. е.

Таким образом, при углублении ствола на величину LT долото, помимо разрушения забоя своей торцевой поверхностью на эту величину, также фрезерует стенку ствола своей боковой поверх­ ностью на величину А2А3. Поскольку приращение искривления ствола является максимально возможным и при этом корпус тур­ бобура упирается в верхнюю стенку скважины, препятствуя даль­ нейшему росту интенсивности искривления скважины, перемещение системы долото-—турбобур в боковом направлении будет предельно возможным. Поэтому в этом случае отношение показателей фрезе­ рования стенки ствола к показателям бурения будет предельным.

Имея в виду, что /гф= 1 т^ - - ^ , получаем

где t — время механического бурения интервала LT.