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

Выражения (14) и (15) для определения значений соответст­ венно R и Даю могут быть значительно упрощены, причем точность результата будет вполне достаточна для практических расчетов. Имея в виду, что стрела прогиба f отличается от прогиба турбо­ бура у на расстоянии a2=0,41LT незначительно, можно написать

0,171/.?

с учетом изменения также азимута скважины можно пользоваться выражением (10).

При определенных критических значениях прогиба турбобура f возможно качественное изменение процесса искривления ствола скважины. Это положение вытекает вследствие изменения взаим­

В первом случае произойдет увеличение угла искривления ствола, так как точки А, С и В будут расположены на дуге, напра­ вленной своей выпуклостью вниз. При этом искривление ствола может произойти как в результате асимметричного разрушения за ­ боя, так и фрезерования скважины. Во втором случае будет иметь место стабилизация угла искривления ствола, так как точки А, С и В будут располагаться на прямой АВ. Причем процесс фрезеро­

38

вания стенки ствола в сторону увеличения искривления скважины будет полностью компенсироваться процессом отрицательного асимметричного разрушения забоя в сторону снижения искривле­ ния скважины. В третьем случае произойдет уменьшение угла ис­ кривления скважины, так как точки А, С \\ В будут располагаться на дуге, направленной своей выпуклостью вверх. При этом процесс отрицательного асимметричного разрушения в сторону снижения искривления ствола будет играть преобладающую роль, а фрезе­ рования стенки ствола в сторону увеличения искривления сква­ жины или не произойдет, или будет иметь незначительное значение.

Из приведенных выражений следует, что с увеличением диа­ метра скважины относительно диаметра долота критические значе-

Рис. 6. Изменение критического значения прогиба турбо­

ния прогибов турбобура увеличиваются. Чем больше диаметр сква­ жины по сравнению с диаметром долота, тем при больших значе­ ниях прогиба турбобура будут происходить качественные измене­ ния процесса искривления скважины (рис. 6).

Таким образом, если в процессе работы с отклонителем при определенных сочетаниях момента упругих сил и осевой нагрузки турбобур упруго деформируется, а его прогиб, достигнув критиче­ ского значения, будет препятствовать искривлению скважины, то эта же компоновка при аналогичных сочетаниях момента упругих сил и осевой нагрузки и одинаковой величине прогиба турбобура, находясь в скважине с несколько большим диаметром, будет об­ ладать отклоняющей способностью и искривлять ствол скважины.

Детально рассмотрим и расшифруем первый случай, когда, не­ смотря на прогиб турбобура, возможно увеличение угла искривле­ ния ствола. Характер искривления ствола будет зависеть от поло­ жения оси долота относительно оси скважины. Поэтому первый случай искривления ствола в свою очередь может быть разделен на три варианта:

1)/ < 0,25DC— 0,125 (£>+dT);

2)/= 0 ,2 5 D C—0,125 (D-\-dT);

3)0,25DC- 0,125 (D + tfT) < / < 0,43DC+0,30D - 0,73dT.

39

В первом варианте ось долота с осью скважины составляет по­ ложительный угол, поэтому ствол искривится как в результате фрезерования стенки скважины, так и в результате асимметрич­ ного разрушения забоя. Во втором варианте направление оси до­ лота совпадает с направлением оси скважины, поэтому асиммет­ ричного разрушения забоя не произойдет, а угол искривления сква­ жины увеличится исключительно вследствие фрезерования стенки ствола. В третьем варианте направление оси долота составляет с осью скважины отрицательный угол, поэтому в результате асим­ метричного разрушения забоя угол искривления скважины умень­ шится, но ввиду преобладающего значения фрезерования стенки ствола в конечном итоге угол искривления скважины увеличится.

Рис. 7. Зависимость возможного приращения искривле­ ния ствола на 10 м проходки от прогиба турбобура:

Зависимость изменения возможного приращения угла искрив­ ления ствола на 10 м проходки от прогиба турбобура Т12МЗ-65/8" с 190-мм долотом представлена на рис. 7. Каждая линия этой зави­ симости состоит-из трех участков. Участок, обозначенный точками, означает, что при этих значениях прогиба турбобура искривление ствола увеличивается при одновременных асимметричном разруше­ нии забоя и фрезеровании стенки скважины. Участок сплошной ли­ нии означает, что в случае этих значений прогиба турбобура уве­ личение искривления ствола происходит только за счет фрезерова­ ния стенки скважины. Пунктирный участок линии означает, что при этих значениях прогиба турбобура, превышающих критическую величину, вместо ожидаемого роста искривления (отклонитель ус­ тановлен для этой цели в направлении азимута скважины) проис­ ходит его снижение.

Заметим, что критические значения прогиба турбобура, при ко­ торых происходит качественное изменение процесса, искривления ствола не зависят от длины турбобура с долотом. При одинаковой величине прогиба турбобура (меньше критической) возможное при­ ращение искривления ствола тем больше, чем меньше длина си­ стемы долото—турбобур и больше диаметр скважины относительно диаметра долота. Так, например, если при бурении 190-мм долотом и серийным турбобуром Т12МЗ-65/8" при DC= D и f —10 мм воз­ можное приращение искривления ствола на 10 м проходки состав­ ляет 0,36°, то при уменьшении длины турбобура до 6 м (1,45 раза) оно увеличивается до 0,80° (2,2 раза). Если же указанной компо­

40

новкой будут бурить в скважине с Dc= l,lD , то возможное прира­

компоновку низа бурильной колонны при работе с отклонителем. Для увеличения Даю необходимо уменьшить прогиб турбобура (см. рис. 7). Для этого надо или снизить жесткость и угол смеще­ ния осей резьб отклонителя, или уменьшить длину турбобура (или расстояние от долота до отклонителя). При этом следует иметь в виду, что уменьшение прогиба турбобура и увеличение прираще­ ния угла искривления ствола зависят от квадрата длины турбобура

щающего момента. Поэтому, если при проходке скважины не тре­ буется интенсивного искривления ствола, то прогиб турбобура мо­ жет быть снижен путем уменьшения жесткости отклонителя и угла перекоса осей его резьб без изменения длины турбобура (с целью получения высоких механических скоростей). А если требуется бо­ лее интенсивное искривление ствола, то для снижения прогиба тур­ бобура, а следовательно, и увеличения Даю следует уменьшить длину турбобура, но с одновременным увеличением жесткости от­ клонителя.

Так, например, расчеты и практика показывают, что серийный турбобур Т12МЗ-65/8" может применяться либо с 146-мм кривым переводником, либо с 141 или 114-мм кривыми трубами. Если при указанных компоновках не достигается необходимое приращение угла искривления, то должны применяться укороченные или корот­ кие 65/в" турбобуры. Тогда становится возможным применять, кроме указанных отклонителей, также 178-мм кривой переводник, т. е. уве­ личить жесткость отклонителя, что приводит к увеличению вели­ чины отклоняющей силы.

Учитывая, что практический интерес представляет влияние мак­ симального значения прогиба, которое имеет место в первоначаль­ ный момент забуривания наклонного ствола (отсутствует влия­ ние веса турбобура), построили график зависимости приращения угла искривления от длины турбобура с долотом, с учетом прогиба турбобура, для применяемых компоновок турбобуров и долот (рис. 8). Для большей наглядности принято, что турбобуры не имеют шейки (ввиду того, что у коротких турбобуров их нет). В качестве отклонителя приняты 203, 178 и 146-мм кривые переводники, соот­ ветственно, для 10", 8" и 65/8" турбобуров. При расчетам принято максимальное значение момента упругих сил как произведение мо­ мента сопротивления на предел текучести.

41