Совершенствование технологии шланго-кабельного бурения в отнощении воздействия на буримые пласты и искривления ствола скважины на основе оригинального устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Совершенствование технологии шланго-кабельного бурения в отнощении воздействия на буримые пласты и искривления ствола скважины на основе оригинального устройства

Пищухин А.

Пищухина Т.

Достоинство шланго-кабельного бурения очевидно - резкое сокращение времени на проведение спуско-подъемных операций [1]. Однако недостатки, обусловленные заменой металлической бурильной колонны гибким шлангом и ограниченные возможности последнего по нагрузке реактивным моментом от бурения, резко сокращают область его использования. пласт скважина бурение

В работе [2] предлагается снимать крутящий момент со шланга за счет разделения площади разбуривания на две части - круговую и кольцевую, и разбуривать их в противоположных направлениях. Эти площади должны быть поделены в пропорции, уравнивающей реактивные моменты, возникающие при бурении. При условии равенства сил резания по всей поверхности забоя, реактивные моменты на внутренних и наружных буровых коронках вычисляются через интегралы:

где F - сила сопротивления породы разрушению на единице длины радиуса разбуривания; R - радиус скважины; r - радиус, отделяющий круговую часть забоя от кольцевой.

Приравнивая эти два момента, найдем длину радиуса круговой части, при которой моменты уравниваются:

При возрастании момента, например, на круговой площади разбуривания, необходимо уменьшать ее площадь, сокращая найденный радиус и увеличивая тем самым кольцевую площадь разбуривания и наоборот.

Технически это можно осуществить с помощью следующего устройства (рис. 1). Промывочная жидкость поступает из буровой колонны (бурового шланга) через окна 4 к лопаточным венцам 7 внутреннего ротора турбобура 3 и через окна 5 к лопаточным венцам 6 наружного ротора турбобура 2 под давлением и вращает наружный 2 и внутренний 3 роторы турбобура в противоположных направлениях. Лопаточные венцы 8 статора турбобура 1 при этом неподвижны и лишь разворачивают поток промывочной жидкости. При равенстве крутящих моментов на наружном 2 и внутреннем 3 роторах турбобура их вращение (на рис. 2 направление вращения показано круговыми стрелками) осуществляется с равными угловыми скоростями. При этом оси 21 сателлитов 20 стационарны и не двигаются относительно статора турбобура 1. При возрастании реактивного момента, например, на наружном роторе турбобура 2 из-за более твердой породы угловая скорость его вращения падает. Оси 21 сателлитов 20 приходят в движение по часовой стрелке на фигуре 2 и, за счет винтового соединения между водилом 22 и тарелкой 15, тянут тарелку 15 вверх. Это движение увлекает за собой наружные поводки 14, которые вращают наружные поворотные шайбы 13, последние, в свою очередь, поворачивают буровые коронки 9 и уменьшают кольцевую площадь разбуривания.

Одновременно через внутренние поводки 17 и внутренние поворотные шайбы 16 поворачиваются внутренние буровые коронки 11, увеличивая круговую площадь разбуривания до тех пор, пока моменты резания на буровых коронках не уравняются. Аналогично происходит изменение площадей в случае возрастания момента резания на внутреннем роторе турбобура 3, только движение осей 21 сателлитов 20 вместе с водилом 22, тарелки 15, поводков 14 и 17, поворотных шайб 13 и 16 и буровых коронок 9 и 11 меняет направление на противоположное.

У предлагаемого способа бурения есть и другие преимущества по сравнению с традиционной схемой. Поскольку моменты разбуривания уравниваются, отсутствует нагрузка на окружающую породу, не нарушается целостность разбуриваемых пластов и уменьшается риск возникновения последующих осложнений. Это может быть важно и в необычных условиях, таких например, как бурение на космических телах (особенно малой массы) для устранения их вращения при разбуривании.

С другой стороны, уменьшаются темпы искривления ствола скважины при бурении в разнородной среде. Важность устойчивости процесса бурения и компоновки низа бурильной колонны отмечается многими исследователями [3 - 5]. В нашем случае, при попадании в зону разбуривания локальной неоднородности, как показано на рис. 2, усилия резания в круговой и кольцевой частях направлены друг против друга и в большой степени уравнивают друг друга, чем уменьшается отклонение ствола скважины. Если же неоднородность встречается лишь в одной из разбуриваемых частей, возникает центр поворота либо в круговой, либо в кольцевой частях забоя. Поэтому рассматриваются два случая: неоднородность в кольцевой части или в круговой.

В первом случае, как показано на рис. 3, центр общего поворота бурового инструмента возникает в кольцевой части и естественно возрастает реактивный момент на буровых коронках кольцевой части. Предлагаемое устройство реагирует на это увеличением круговой разбуриваемой части.

Сдвигающиеся внутрь буровые коронки кольцевой и раздвигающиеся коронки круговой частей обеспечивают дополнительные усилия, препятствующие общему повороту бурового инструмента.

Во втором случае (рис. 4), центр разворота находится внутри круговой разбуриваемой части и устройство реагирует противоположным образом, уменьшая площадь круговой части и увеличивая кольцевую. При этом также возникают усилия за счет соответствующего движения кольцевых и круговых буровых коронок, препятствующие общему повороту бурового инструмента.

Таким образом, предлагаемая технология совершенствуется не только в отношении уменьшения затрат и времени на проведение спуско-подъемных операций, но и в отношении уменьшения риска осложнений, связанных с воздействием породоразрушающего инструмента на разбуриваемые пласты, отклонений от вертикальности ствола буримой скважины.

Литература

1. Стетюха Е.И. Техника и технология бурения скважин на гибких бурильных трубах (шланго-кабельное бурение) М.: ВИЭМС, 1979. 71 с. : (Техника и технология геолого-разведочных работ, организация производства: Обзорная информация / ВНИИ экономики минер. сырья и геол.-развед. работ).

2. Пищухин А.М., Провоторов С.И., Ахмедьянова Г.Ф. Способ бурения и устройство для его осуществления / А.М. Пищухин, С.И. Провоторов, Г.Ф. Ахмедьянова. Положительное решение о выдаче патента РФ от 25.02.2015, заявка №2013139725/03, опубл. 10.03.2015.

3. Гречин Е.Г., Овчинников В.П. Устойчивость неориентируемых компоновок низа бурильной колонны // Нефтегазовое дело. 2007. №1.13 с. [Электронный ресурс].URL: http://www.ogbus.ru (дата обращения 1.06.2015).

4. Повалихин А.С. Устойчивость стабилизирующих КНБК с оптимальными размерами на проектной траектории // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ. 1995. №5. С. 29 - 33.

5. Гулизаде М.П., Мамедбеков О.К. Разработка забойных компоновок для стабилизации зенитного угла наклонных скважин // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ. Баку. 1985. №6. С. 17 - 22.

References

1. Stetjuha E.I. Technique and technology of well drilling with flexible drilling pipes (hose-cable drilling). M.: VIEMS, 1979. P. 71. (Technique and technology of geological prospecting, production management : Overview / All union research Institute of economy of mineral raw materials and geological exploration).

2. Pishchukhin A.M., Provotorov S.I., Akhmedyanova G.F. Method of drilling and device for its implementation / A.M. Pishchukhin, S.I. Provotorov., G.F. Akhmedyanova. A positive decision to grant a patent of the Russian Federation from 25.02.2015, application No. 2013139725/03, publ. dd. 10.03.2015.

3. Grechin E.G., Ovchinnikov V.P. Stability of non-orientable configurations of bottom-hole Assembly // Oil and gas business. 2007. No.1. P. 13 [Electronic resource].URL: http://www.ogbus.ru. (accessed on 1.06.2015).

4. Povalikhin A.S. Stability of stabilizing the KNBK with an optimal dimensions design of the trajectory // The construction of oil and gas wells on land and at sea. M.: VNIIOENG. 1995. No.5. P. 29 - 33.

5. Gulizade M.P., Mamedbekov O.K. Development of a bottom-hole assemblies for the stabilization of the zenith angle directional wells, Izv. Proceedings of the universities. Series of Oil and Gas. Baku:, 1985. No.6. Pp. 17 - 22.

Размещено на Allbest.ru