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

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТРЕХШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ ПРИ БУРЕНИИ НАКЛОННЫХ СКВАЖИН

Рациональный выбор трехшарошечных долот для бурения наклонных скважин

Анализ показывает, что результаты многочисленных теоретиче­ ских определений интенсивности искривления наклонных скважин в значительной степени отличаются от практических данных. Объ­ ясняется это тем, что в проведенных исследованиях полностью не учитывается многообразие факторов, имеющих место при проходке наклонных скважин. Поэтому выявление таких факторов даст воз­ можность уточнить результаты теоретических исследований и вскрыть резервы, использование которых позволит в необходимых случаях увеличить или уменьшить интенсивность искривления ствола и тем самым повысить скорости бурения наклонных скважин.

Одним из таких факторов является учет типа и точности изго­ товления шарошечного долота как в случае бурения с отклоните­ лем, так и в случае бурения на прямой трубе.

Искривление скважины от фрезерования стенки ствола зависит от множества факторов, оказывающих влияние на величину откло­ няющей силы и характеризующих буримость проходимых пород, а также боковую фрезерующую способность долот. При прочих равных условиях интенсивность искривления ствола будет тем выше, чем больше величина завеса шарошек. Следовательно, для увеличения интенсивности искривления при работе турбобурами и отклонителями нужно применять долота с увеличенным завесом шарошек.

В случае бурения без отклонителя долото, помимо углубления скважины, также фрезерует стенку ствола. Здесь интенсивность фрезерования будет зависеть от величины завеса шарошек — чем больше эта величина, тем интенсивнее будет фрезероваться ниж­ няя стенка ствола и снижаться угол искривления скважины. По­ этому при бурении без отклонителя для некоторого уменьшения фрезерования стенки ствола следует применять долота с меньшей величиной завеса шарошек. Очевидно, что в этом случае интенсив­ ность трения между корпусом долота и стенкой скважины увели­ чится, и трение может привести к ускорению отработки и слома козырьков лап. Для предотвращения такого явления козырьки лап долота следует армировать твердым сплавом.

186

Безусловно, выпуск специальных долот — с увеличенным заве­ сой шарошек для работы с использованием отклонителя и умень­ шенным завесой шарошек для работы на прямой трубе — повысит эффективность проходки наклонных скважин.

Помимо этого, эффективность наклонного бурения может быть существенно повышена путем правильного выбора типа шарошеч­ ного долота и учета точности его изготовления. В свое время автор данной работы указывал [23], что машиностроительные заводы страны по нормали Н554-61 выпускают трехшарошечные долота одинакового назначения, но с различной величиной завеса шаро­ шек, и предлагал классификацию трехшарошечных долот нормаль­ ного и уменьшенного диаметра, а также методику их выбора для повышения эффективности проходки наклонных скважин.

В отраслевой нормали ОН26-02-128-69 в некоторой степени упо­ рядочено изготовление трехшарошечных долот различными маши­ ностроительными заводами страны в смысле величины завеса ша­ рошек [58]. Тем не менее и в новой нормали для некоторых типоразмеров трехшарошечных долот имеет место различие по ве­ личине завесов шарошек. Приведем несколько примеров для трех­ шарошечных долот нормального, уменьшенного и малого диа­ метров.

Трехшарошечные долота диаметром 243 мм согласно указанной отраслевой нормали должны иметь завес шарошек 3,5 мм (беа учета допуска на диаметр долота). Дрогобычский долотный и Поворовский опытный заводы выпускают трехшарошечные долота, указанных диаметра и завеса шарошек типов Т, ТК, К и ОК, Трехшарошечные долота этого диаметра типов М и С, выпускае­ мые Бакинским машиностроительным заводом им. С. М. Кирова, и Дрогобычским долотным заводом имеют завес шарошек 4,0 мм.

Трехшарошечные долота уменьшенного диаметра (214 мм) согласно указанной отраслевой нормали должны иметь завес ша­

2,0 мм. Верхиесергинский машиностроительный завод выпускает долота этого диаметра типов С, Т и К с завесом шарошек 2,0:

и 2,5 мм.

Это различие в величинах завесов шарошек долот, выпускае­ мых долотными заводами страны, должно быть учтено при про­ ходке наклонных скважин, исходя из цели предстоящего рейса. Например, в случае бурения наклонных скважин диаметром 214 мм в породах средней твердости из двух выпускаемых типов, долот: Б-214СГ и К-214СГ при работе с отклонителем предпочте­ ние следует отдавать первому долоту, а при работе на прямой

18?

трубе, наоборот, — второму. Это объясняется тем, что долото Б-214СГ, выпускаемое Бакинским машиностроительным заводом им. С. М. Кирова, имеет завес шарошек 3,5 мм, а долото К-214СГ, выпускаемое Куйбышевским долотным заводом, — 2,25 мм, т. е. в 1,55 раза меньше. Следовательно, в случае бурения с отклони­ телем применение трехшарошечного долота Б-214СГ, обладающего высокой боковой фрезерующей способностью, по сравнению с до­ лотом К-214СГ позволит более продолжительное время и интенсив­ нее фрезеровать стенку ствола и увеличить темп искривления скважины за рейс. При бурении же на прямой трубе использова­ ние долота К-214СГ, обладающего меньшей боковой фрезерующей способностью по сравнению с долотом Б-214СГ, позволит снизить темп фрезерования стенки ствола и падения ранее набранного ис­ кривления скважины. Если же в процессе бурения на прямой трубе возникает необходимость уменьшить кривизну скважины, то из двух указанных выше типов долот предпочтение следует отда­ вать долоту Б-214СГ.

Аналогичный подход рекомендуется и в отношении долот, вы­ пускаемых одним и тем же долотным заводом. Например, при бурении наклонных скважин малого диаметра (151 мм) в средних, твердых и крепких породах для увеличения интенсивности искрив­ ления ствола необходимо использовать трехшарошечные долота соответственно 1В-151С, 1В-151Т и ЗВ-151К, имеющие завес шаро­

торые типы долот с гидромониторным эффектом имеют меньший

3,0 мм (2К-214СТ, 2К-214Т, 4К-214ТК и 2К-214К) и в гидромонитор­

имеют использование гидромониторного эффекта долот и умень­ шение интенсивности падения кривизны, то необходимо применять трехшарошечные долота гидромониторного исполнения. Если же для данных условий бурения в указанных породах основным явля­ ется увеличение интенсивности искривления ствола., то необходимо использовать трехшарошечные долота обычного исполнения.

Кроме того, в случае бурения наклонных скважин необходимо учесть также точность изготовления трехшарошечных долот. Со­ гласно отраслевой нормали ОН26-02-128-69 допуск на диаметр до­ лота составляет: для шарошечных долот диаметром 394 мм и выше ±2,0 мм; для долот диаметром 346ч-320 мм ±1,5 мм; для долот

188

знака и величины допуска будет иметь различный завес шарошек. Например, долото Б-214С с допуском минус 1 мм имеет завес ша­ рошек 3,0 мм, а с допуском плюс 1 мм —-4,0 мм, т. е. в 1,33 раза больше.

Учет допусков на изготовление долот различных моделей еще больше увеличивает разницу в величинах завеса шарошек, а сле­ довательно, и их боковых фрезерующих способностях. Например, для бурения пород средней твердости с гидромониторным эффек­ том долото Б-214СГ с допуском плюс 1 мм имеет завес шарошек 4,0 мм, а долото К-214СГ с допуском минус 1 мм — 1,75 мм, т. е. в 2,28 раза меньше.

Из изложенного выше становится ясно, что путем рациональ­ ного выбора типа долот с учетом модели и точности изготовления можно существенно повысить эффективность ориентированного и безориентированиого бурения наклонных скважин.

При проходке наклонных скважин необходимо сортировать долота по фактической величине завеса шарошек по крайней мере на две группы с положительным и отрицательным допусками. До­ лота с большими завесами шарошек следует использовать при работе с отклонителем, а с меньшими завесами при бурении без отклонителя. Если в процессе бурения на прямой трубе возникает необходимость увеличить интенсивность падения угла искривления скважины, то разумеется, что в этом случае нужно применять до­

скв. 211 на площади Песчаный-море отработали две партии трех­ шарошечных долот Б-269С с различными допусками изготовления [37]. Одна группа трехшарошечных долот имела плюсовый допуск на диаметр ( + 1,5 мм), а другая группа — минусовый (— 1,5 мм). Допуск этих долот соответствовал бывшей нормали Н556-55. Фак­ тический диаметр трехшарошечных долот с плюсовым допуском составлял 270,5 мм, а завес шарошек — 4,25 мм. Фактический диа­ метр трехшарошечных долот с минусовым допуском составлял 26,5 мм, а завес шарошек — 2,75 мм.

Отработку этих долот проводили методом чередования в интер­ вале 1283-^-1755 м с отклонителем. Компоновка низа бурильной колонны при этом была следующей: трехшарошечное долото Б-269С, турбобур Т12МЗ-9", 203-мм кривой переводник с углом перекоса осей резьб 3°, УБТ диаметром 203 мм и длиной 12 м, 140-мм бурильные трубы. Бурили с применением химически обра­ ботанного глинистого раствора с плотностью 1,30—1,38 г/см3 и вязкостью 40—70 с по СПВ-5. Производительность буровых насо­ сов 40—42 л/с. Указанный выше интервал бурения охватывает по­ роды низа сураханской свиты, верха и средней части сабунчинскоп

189

свиты. Результаты отработки этих долот и параметры искривления ствола представлены в табл. 23.

Ввиду того что в процессе бурения трехшарошечными долотами с различными завесами шарошек одновременно изменялись угол и азимут искривления скважины, сопоставление интенсивности искривления ствола производится по величине общего приращения искривления скважины на 10 м проходки, определенного по фор­ муле (10).

При спуске бурильного инструмента с чередованием долот диа­ метрами 267,5 и 270,5 мм случаев недохождения их до забоя, остановки или проработки ствола не наблюдали. Это свидетельст­ вует о том, что в процессе бурения указанного интервала уширялся ствол скважины.

Из табл. 23 следует, что во всех случаях при работе трехша­

10 м проходки значительно больше, чем при работе этими же до­ лотами со сравнительно меньшим завесой шарошек (2,25 мм). Причем, увеличение общего приращения искривления ствола в процессе работы трехшарошечными долотами с большим завесой шарошек сопровождается также ростом механической скорости бурения. Таким образом, хотя при работе трехшарошечными доло­ тами с большим завесом шарошек вследствие большей механиче­ ской скорости бурения время фрезерования стенки ствола умень­ шилось, тем не менее общая интенсивность искривления скважины увеличилась. Это является результатом повышения боковой фре­ зерующей способности трехшарошечных долот в результате уве­ личения величины завеса шарошек. Трехшарошечиые долота

190