Определение допустимых значений кривизны ствола скважины по условиям вписываемости буровых компоновок, прочности обсадных и бурильных труб

Одна из основных задач направленного бурения - формирование криволинейных интервалов ствола скважины с допустимой по условиям эксплуатации инструмента и оборудования кривизной. В данном случае возникает дилемма - в одной стороны, чем более интенсивным будет набор кривизны, тем на более коротком интервале ствола скважины будет реализовано искривление и таким образом более оперативно выполнена задача, а с другой стороны - чрезмерная кривизна может являться реальной причиной осложнений и аварий при бурении. Поэтому выбор кривизны ствола на этапе проектирования скважины и реализация искривления - важный вопрос, требующий верного решения, которое должно учитывать горно-геологические условия выполнения работ, возможности отклоняющих систем, бурового оборудования, бурильных и обсадных труб и инструмента.

Анализ вписываемости буровых компоновок в искривленный ствол скважины

Под вписываемостью снаряда или буровой компоновки в искривленный ствол скважины понимается возможность её перемещения в искривленном стволе без деформаций.

На рис. 5.12 дана схема, на которой снаряд 1 проходит искривленный интервал ствола без деформации, а снаряд 2 с некоторой деформацией.

Предельная интенсивность искривления, отвечающая условиям впи- сываемости снаряда или трубы одного диаметра DH на всем интервале длины Lc, определяется по формуле [5]:

При спуске компоновки, оснащенной породоразрушающим инструментом, диаметр которого равен диаметру ствола скважины, значение интенсивности искривления, отвечающее условиям вписываемости, будет меньше рассчитанного по формуле (5.7) [5]:

В случае если условие вписываемое™ не выполняется, буровая компоновка в искривленном стволе будет деформироваться, оказывая силовое воздействие на стенку скважины в концевых частях снаряда.

Усилие RH (см. рис. 5.12) можно определить по формуле [9]:

где EJ - жесткость компоновки, даН м2; i - интенсивность искривления ствола скважины, град/м.

При невписываемости буровых снарядов в криволинейный ствол скважины за счет сил упругости возникают значительные радиальные усилия прижатия. Радиальные усилия приводят при проработке стволов скважин специальными технологическими снарядами в зонах повышенной кривизны к увеличению овальности поперечного сечения скважины, что способствует лучшему прохождению буровых снарядов, компоновок и бурильных колонн на этих участках.

В ряде случаев при бурении применяют такие компоновки, которые обладают угловой несоосностью соединений и не вписываются даже в прямолинейный ствол скважины без деформации. Примером такой компоновки может быть турбинный отклонитель с кривым переходником. При этом за счет упругих сил создается усилие прижатия породоразрушающего инструмента к стенке скважины (усилие R на рис. 5.13). Величина этого усилия может определяться по следующей зависимости:

где |/ - угловая несоосность компоновки, рад.

Пример расчета буровой компоновки - турбобура с кривым переходником, обладающего угловой несоосностью - был приведен в п. 4.2.3, рис. 4.31.

Схема для анализа условий вписываемости снаряда в искривленный ствол скважины

Рис. 5.12. Схема для анализа условий вписываемости снаряда в искривленный ствол скважины

Достаточно уникальным случаем вписы- ваемости в искривленный ствол скважины является процесс проникновения в криволинейный ствол самого отклонителя непрерывного действия, который одновременно и формирует этот ствол. В данном случае габаритные размеры отклонителя задают предельные значения формируемой им кривизны, а изменение размеров снаряда, например его удлинение, приводит к изменению и возможного предельного значения интенсивности искривления, в данном случае при удлинении снаряда к снижению этого параметра.

При проводке наклонно направленных скважин бурение с отклонителем и без него осуществляют забойными двигателями различных размеров и жесткости. Если участок набора зенитного угла проходят укороченными забойными двигателями, что позволяет увеличить интенсивность искривления, то участки стабилизации и снижения зенитного угла, а также нижний вертикальный участок бурят секционными длинными турбобурами для повышения подводимых к долоту вращающего момента и мощности.

Деформация компоновки с угловой несоосностью ф в прямолинейном стволе скважины

Рис. 5.13. Деформация компоновки с угловой несоосностью ф в прямолинейном стволе скважины

Это должно быть учтено при проектировании допустимой интенсивности искривления ствола.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >