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

К настоящему времени каких-либо исследований по опрделению температуры, возникающей в бурильных трубах и замках, не проводилось. Автором совместно с А. X. Шахрамановым и Ю. В. Садыховым проведена первая попытка определения темпера­ туры нагрева колонны бурильных труб в процессе проходки на­ клонных скважин [27]. Для этой цели были использованы специаль­ ные термочувствительные краски, которые при определенной тем­ пературе, называемой температурой перехода или критической температурой, резко изменяют свой цвет. Скорость подъема темпе­ ратуры от 20° С до критической — 2 мин. По достижении поверх­ ностью критической температуры продолжительность ее воздейст­ вия от 30 с до 2 мин.

Отечественной промышленностью выпускаются термокраски следующих образцов: 1а, 2а, 3, 4, 8 , 6 а, 6 6 , 10, 12, 15 и 14. Они по­ зволяют замерять температуру окружающей среды в пределах от 45 до 610° С. Составив набор указанных термокрасок, можно опре­ делить температуру нагрева по шкале табл. 1 2 , построенной в по­ рядке возрастания температур. Погрешность определения макси­ мальной температуры нагрева исследуемой поверхности при по­ мощи указанных термокрасок составляет 10° С.

Таблица 12

Для определения температуры нагрева на обыкновенном пере­ воднике были высверлены четыре отверстия в диаметрально-про­ тивоположных направлениях (рис. 30). В отверстие диаметром 5 мм и глубиною 10 мм вставляется термоиндикатор, затем верх­

106

нее расширенное до 8 мм отверстие прикрывается тонкой стальной крышкой также диаметром 8 мм, а после завальцовывается с целью герметизации.

Термоиндикатор представляет собой тонкий лист латуни, на ко­ торый полосами нанесены все типы термокрасок. В соответствии с размером высверленных в переводнике отверстий разрезают лист по ширине. Для лучшей теплопередачи зазоры между термоинди­ каторами и стенками канала заполняются мелкими опилками или стружками латунного листа. Термокраски наносят на внутреннюю поверхность крышки.

Для выяснения возможности определения указанным способом температуры нагрева бурильного инструмента переводник с термонндикатором первоначально испытали в наклонной скв. 294 на

промывочной жидкости в период между спуско-подъемными опе­ рациями на указанной глубине составляла 63° С. Бурили в ука­ занном интервале долотом Б-269С, турбобуром Т12МЗ-9", УБТ диа­ метром 203 мм и длиной 12 м и бурильными трубами диаметром 140 мм при производительности насосов 324-38 л/с.

Ствол скв. 294 в интервале 0 4 - 1 7 0 0 м состоял из вертикального участка, а в интервале 1700-^2584 м — искривленного. Угол ис­ кривления скважины на глубине 2580 м 22° 30'.

После вскрытия термокамеры было установлено, что в процессе спуска и подъема колонны промывки скважины и бурения была обеспечена герметизация отверстий, где находились термоиндика­ торы. Анализ изменения цвета термокрасок показал, что макси­ мальная температура нагрева переводника на расстоянии 5 4 -10мм

в наклонной скв. 274 той же площади в интервалах глубин 27084 - 4-2716 м и 2 7 7 8 4 - 2 7 8 5 м. Параметры промывочной жидкости, ком­ поновка низа бурильной колонны, условия бурения и место уста­ новки переводника с термоиндикаторами те же, что и в скв. 294. Устьевая температура выходящей промывочной жидкости при ука­ занных глубинах и установившемся тепловом режиме составила 46° С, а максимальная забойная температура при отсутствии

107

циркуляции в период между спуско-подъемными операциями на; данной площади и в указанных глубинах составляла 67° С.

Ствол скв. 274 в отличие от скв. 294 имел меньший вертикаль­ ный участок (0ч-1300 м) и больший искривленный участок, кото­ рый вместе с тем характеризовался более высокой интенсивностью искривления ствола в интервале набора кривизны и большим от­ клонением от вертикали. Так, если в скв. 294 в интервале набора кривизны 17004-2150 м угол искривления был увеличен от 5° 45' до

в 2,25 раза больше, чем в скв. 294. Отклонение ствола от верти­ кали на глубине испытания переводника с термоиидикатором в скв. 274 составляло 390 м против 210 м в скв; 294. Эти обстоя­ тельства явились причиной того, что в данной скважине во время спуско-подъемных операций имело место более интенсивное тре­ ние между бурильной колонной и стенками скважины, вследствие чего была зафиксирована сравнительно большая температура на­ грева. Расшифровка изменения цветов термокрасок показала, что максимальная температура нагрева переводника оба раза в скв. 274 достигла 120° С (по изменению термокрасок типа 1а, 3 и 4).

Естественно, что температура на поверхности переводника вследствие контакта со стенкой скважины при спуске и подъеме по

от поверхности переводника. Учитывая, что максимальная забой­ ная температура в обоих скважинах не превышала 67° С, можно считать, что колонна бурильных труб в процессе их работы в на­ клонной скважине получила дополнительный нагрев.

Таким образом, опыты показали возможность использования термокрасок, выпускаемых отечественной промышленностью, для определения температуры нагрева бурильных труб в процессе их работы. При проходке наклонных скважин колонна бурильных труб в результате трения со стенкой скважины получает дополни­ тельный нагрев, который увеличивается с ростом интенсивности ис­ кривления ствола.

Температура нагрева беговых дорожек цапфы трехшарошечных долот при сварке пробки и лап

Анализ характера отработки трехшарошечных долот нормаль­ ных и уменьшенных диаметров показывает, что чаще всего преж­ девременному выходу из строя подвергается периферийная роли­ ковая опора. Было установлено, что'твердость периферийной роли­ ковой беговой дорожки у козырьков лап ниже, чем на остальных участках. Учитывая, что в процессе изготовления во время сварки пробки и лап трехшарошечные долота подвергаются нагреву, про­ водили исследования по определению возникающей при этом мак-

108

спмальной температуры н ее влияния на твердость периферийной роликовой дорожки.

Эксперименты проводили при сборке трехшарошечных долот Б-269С и Б-214С. В 'беговую дорожку каждой лапы долота вмон­ тировали термопару (горячий спай) и при помощи переключателя и гальванометра измеряли температуру нагрева. Исследования по­ казали, что температура нагрева беговых дорожек цапфы в про­ цессе сварки пробки выше, чем при сварке лап. Наибольшая тем­ пература нагрева возникает на периферийной роликовой дорожке со стороны козырьков лап. Максимальная температура нагрева на

указанном участке зависит от диаметра трехшарошечного долота, способа сварки и глубины утопления (длины) пробки.

В случае полуавтоматической сварки под слоем флюса макси­ мальная температура нагрева на периферийной роликовой до­ рожке цапф трехшарошечных долот Б-269С и Б-214С достигла со­ ответственно 140 и 210°С (рис. 31). Замеры показали, что если твердость роликовой дорожки до сварки составляла 58-1-60 HRC, то после сварки пробки они снизилась до 52-1-58 HRC. При наруж­ ном осмотре цапфы обнаружено, что на поверхности периферийной роликовой дорожки цапфы у козырька лап на площади примерно 50X10 мм цвет металла изменен. Это указывает на то, что в про­ цессе сварки пробки на указанном участке происходит местный на­ грев и твердость его уменьшается до 52 HRC.

В случае сварки пробки долота Б-269С на глубине 30 и 25 мм при силе тока соответственно 400 и 320 А максимальная темпера-

109