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

10)некоторое, хотя и незначительное, снижение производитель­ ности скважин малых диаметров;

11)увеличение возможности самопроизвольного искривления вертикального ствола за счет меньшей жесткости элементов ком­ поновки низа бурильной колонны.

Ко второй группе факторов, улучшающих технико-экономиче­

ские показатели при уменьшении диаметра наклонных скважин, относятся:

1)уменьшение объема выбуренных пород, улучшение очистки забоя скважины и выноса частиц выбуренных пород;

2)снижение расхода металла, цемента, глины, химических ре­ агентов, утяжелителя, электроэнергии, топлива и других матери­ алов;

3) снижение интенсивности уменьшения отклоняющей силы с ростом угла искривления скважины и интенсивности падения угла искривления скважины за счет уменьшения веса турбобуров уменьшенных и малых диаметров;

4) облегчение предупреждения и борьбы с поглощениями про­ мывочной жидкости, с обвалами пород, с прихватом инструмента и с газо-нефте-водопроявлениями вследствие уменьшения объема

6) увеличение возможного приращения угла искривления при работе ниппельными отклонителями и допустимого прираще­ ния угла искривления скважины за счет большей гибкости турбо­ буров;

7) уменьшение интенсивности падения угла и азимута искрив­ ления скважины при работе на прямой трубе за счет снижения зазора между стенками скважины и турбобуром, веса последнего и боковой фрезерующей способности трехшарошечных долот уменьшенных и малых диаметров в результате меньшего завеса шарошек;

8)уменьшение времени спуско-подъемных операций вследст­ вие снижения веса бурильной колонны;

9)увеличение показателей работы алмазных и лопастных до­

лот уменьшенных и малых диаметров; 10) снижение возможности самопроизвольного искривления

вертикального ствола в результате уменьшения зазора между стенками скважины и элементами компоновки низа бурильной ко­ лонны;

11)повышение возможностей применения компоновок для безориентированного бурения за счет увеличения их гибкости;

12)увеличение механических скоростей бурения с уменьше­ нием диаметра долота.

Безусловно изложенным полностью не исчерпывается пере­ чень положительных и отрицательных факторов, влияющих на

27

ПРОЦЕСС ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН УМЕНЬШЕННЫХ И МАЛЫХ ДИАМЕТРОВ

Искусственное искривление стволов наклонных скважин в за ­ данном направлении осуществляется при помощи отклоняющих компоновок. Ввиду того что технико-экономические показатели и качество проводки наклонных скважин во многом зависят от эф­ фективности производства этих операций, необходимо установить качественное и количественное влияние всех факторов на процесс искривления ствола и учитывать их при проектировании и бурении наклонных скважин.

Особенностями искривления скважин уменьшенных и малых диаметров являются значительно меньшая жесткость и низкие энергетические параметры применяемых турбобуров, малые за ­ зоры между ними и стенками ствола, высокая скорость восходя­ щего потока промывочной жидкости. Последняя увеличивает эррозионное действие на стенки ствола, что приводит к значительному расширению скважины по сравнению с диаметром применяемого долота. Изменение этих факторов оказывает существенное влия­ ние на процесс искривления ствола.

Процесс искривления скважины при асимметричном разрушении забоя

Теория процесса искривления ствола за счет асимметричного

долото не действует отклоняющая сила и отсутствует фрезерова­ ние стенки ствола, скважина искривляется за счет наклонного по­ ложения оси долота относительно оси скважины.

При искривлении скважины В' результате асимметричного разрушения забоя роль отклонителя сводится к компенсации от­ рицательного влияния нормальной составляющей веса системы долото—турбобур и поддержанию наклона оси долота к оси скважины.

Искривление ствола за счет асимметричного разрушения забоя может происходить также при наличии отклоняющей силы на до­ лоте, величина которой в данном случае настолько мала, что удельная контактная нагрузка в боковом направлении значительно

29

(Меньше сопротивляемости пород стенок скважины к разруше­ нию. В этом случае фрезерования стенок скважины не происходит, отклонитель просто слегка прижимает долото к стенке скважины. Кроме того, искривление ствола только вследствие асимметричного разрушения забоя возможно также при наличии отклоняющей силы значительной величины, когда долото теряет свою боковую фрезерующую способность в результате потери калибрующего диаметра. Обычно это может происходить к концу рейса, когда вследствие потери завеса шарошек и возникновения значительного осевого и радиального люфта шарошек диаметр долота становится равным диаметру его корпуса. В силу этого долото уже не обла­ дает боковой фрезерующей способностью и независимо от вели­ чины отклоняющей силы фрезерования стенки ствола не произой­ дет, а будет иметь место интенсивное трение корпуса долота о стенки скважины. Ствол искривится только вследствие асиммет­

1. Улучшение условий запуска турбобура и максимальной пе­ редачи мощности и вращающего момента на процесс разрушения забоя (углубление скважины).

2. Улучшение условий работы опор трехшарошечного долота и повышение его долговечности, так как при этом отсутствует дей­ ствие на опоры знакопеременной силы, вследствие чего условия их работы не отличаются от условий работы в вертикальных сква­ жинах.

3. Снижается интенсивность износа периферийных зубьев, ша­ рошек и потеря диаметра долота, так как в этом случае отсутст­ вует эффект фрезерования стенки скважины. Потеря диаметра долота будет происходить лишь за счет износа тыльной части пери­ ферийных зубьев шарошек вследствие калибровки стенки сква­ жины, а величина осевого люфта не будет влиять на фактический диаметр долота, так как шарошки под влиянием равнодействую­ щей силы от осевой нагрузки и нагрузки от вращающего момента постоянно прижаты к стенке скважины.

4.Интенсивность искривления скважины не зависит от пара­ метров режима бурения и механической скорости проходки, поэ­ тому бурение можно осуществлять с максимальной скоростью про­ ходки.

5.Ввиду отсутствия момента упругих сил возможности упругой деформации турбобура, а следовательно, степень ухудшения его характеристики снижаются. Это имеет особо важное значение при бурении турбобурами уменьшенных и малых диаметров.

Недостатком искривления скважины только за счет асиммет­ ричного разрушения забоя является небольшая величина прира­ щения угла искривления скважины. Это приводит к увеличению интервала бурения с отклонителем, а следовательно, объема работ

30

и затрат, связанных с применением отклоняющих приспособле­ ний.

Следует также отметить, что искривление скважины за счет асимметричного разрушения забоя в результате отсутствия откло­ няющей силы на долоте возможно лишь в тех случаях, когда от­ клонители используются для увеличения угла искривления сква­ жины и изменения азимута искривления в пределах 0 4-90° и 270ч-360° относительно азимута скважины, т. е. когда угол уста­ новки отклонителя относительно азимута скважины изменяется в пределах 04-90° и 270-4-360°. Если же отклонитель используется для уменьшения угла искривления скважины или изменения ази­ мута в пределах 904-270°, то в этих случаях на долоте возникает отклоняющая сила от нормальной составляющей веса системы до­ лото—турбобур. Поэтому общее приращение искривления сква­ жины в данном случае будет больше, чем когда отклонитель уста­ навливается в пределах 04-90° и 2704-360° относительно азимута искривления скважины. Отклоняющая сила на долоте возникает также при искривлении ствола при выходе из прямолинейного участка.

Принято считать, что искривление ствола в результате асим­ метричного разрушения забоя происходит по дуге окружности с радиусом, зависящим от геометрических размеров системы до­ лото-—турбобур

где LT — длина турбобура с долотом в м; D — диаметр долота в м; с?т —-диаметр турбобура в м.

Такое положение является справедливым для условий бурения в крепких породах и сравнительно жесткими турбобурами, т. е. когда диаметр скважины равен диаметру долота и турбобур не изогнут.

Если бурят в порода» мягкой и средней твердости, то фактиче­ ский диаметр скважины превышает диаметр применяемого долота на величину коэффициента уширения ствола. При работе турбобу­ рами уменьшенных и малых диаметров, ввиду их значительно меньшей жесткости, они могут иметь или первоначальную искрив­ ленность, или упруго деформироваться в процессе бурения под действием возникающих продольных и поперечных нагрузок. По­

размеров системы долото—турбобур, будет зависеть также от со­ стояния этой системы и диаметра скважины.

Если турбобур изогнут, то плоскость искривления его может, занимать относительно плоскости изгиба отклонителя любое поло­ жение. Рассмотрим случай, когда турбобур своей выпуклостью направлен в сторону искривления ствола. Изменение плоскости ис­ кривления турбобура относительно плоскости изгиба отклонителя

31