Способ управления азимутальным искривлением скважин

 

Изобретение относится к области бурения скважины (С) и позволяет с высокой точностью управлять азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений. В процессе проводки скважины забойным двигателем под. действием реактивного момента бурильную колонну закручивают в направлении, противоположном направлению вращения долота. В период работы забойного Двигателя бурильную колонну вращают ротором, что приводит к нейтрализации наката.. При этом определяют и фиксируют момент Мр на вращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент Мз забойного двигателя / По разности Мр - Мз определяют результирующий момент М. Если , то проводку скважины ведут с увеличением азимута, а при - с уменьшением азимута. Для стабилизации азимута Мр. задают равным Мз. А изменения азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров (осевая нагрузка, расход промывочной жидкости и частота вращения ротора) режимов бурения. Величину третьего параметра определяют из выведенной аналитической зависимости. 1 табл. (Л

СО}ОЗ СОВЕТСНИХ

ОЮ !Р

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„ (5ц 4 E 21 В 7/06

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫП Й

И AS rOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3591118/22-03 (22) 16.05.83 (46) 23.01.87. Бюл. N - 3 (71) Азербайджанский институт нефти и химии им. M.Àçèçáåêîâà (72) M.Ï.Ãóëèçàäå, Г.M.Ãàñàíîâ и О.К.Мамедбеков (53) 622.243.2 (088.8) (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНЬМ

ИСКРИВЛЕНИЕМ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к области бурения скважины (С) и позволяет с высокой точностью управлять азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений.

В процессе проводки скважины забойным двигателем под. действием реактивного момента бурильную колонну закручивают в направлении, противоположном направлению вращения долота. В период работы забойного двигателя бурильную колонну вращают ротором, что приводит к нейтрализации наката.. При этом определяют и фиксируют момент -Mp на вращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент Мз забойного двигателя f IIo разности Mp — Ms определя- ют результирующий момент M. Если М>0, то проводку скважины ведут с увеличением азимута, а при NiO — с уменьшением азимута. Для стабилизации азимута Мр- задают равным Мз. А изменения азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров (осевая нагрузка, расход промывочной жидкости и частота вращения ротора) режимов бурения. Величину третьего параметра определяют из выведенной аналитической зависимости. f табл.

1285138

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для управления азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений. 5

Цель изобретения — повышение точности управления азимутальным искривлением скважин, Сущность способа заключается в следующем.

l0

В процессе проводки скважины при помощи забойного двигателя под действием реактивного момента последнего происходит закручивание бурильной колонны в направлении, противоположном направлению вращения долота, которое сопровождается изменением положения плоскости изгиба ее нижней части, так как компоновка низа накатывается на боковую стенку скважины. В результате 20 такого несоосного расположения компоновки низа бурильной колонны при бурении происходит уменьшение азимута ствола скважины. Одновременно вращение бурильной колонны ротором в тече25 ние всего периода работы забойного двигателя приводит к нейтрализации наката, возникающего от действия реактивного момента забойного двигателя.

Направление азимутального искривления скважины определяют из соотношения противоположно направленных момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя, т,е.: 35

М=М -М>, где М =47265 С (D I,.n"" (1)

М =0,453 ° К G 1> on+r, р Е(Q+ +С„р -G / (2)

M — результирующий момент, Нм; 40

М вЂ” реактивный момент забойного двигателя, Н ° м;

M — момент на вращение бурильнор го инструмента ротором, Нм;

С вЂ” коэффициент, зависящий от угла искривления скважины; — плотность промывочной жидкости, г/см ;

D — наружный диаметр бурильных труб, м; длина бурильной колонны, м;

I п — частота вращения ротора, с — коэффициент, зависящий от степени износа долота;

С вЂ” осевая нагрузка, Н;

Р1Π— диаметр долота, м;

r — средний радиус трения в пяте забойного двигателя, и; коэффициент трения в пяте забой toro двигателя;

F. — коэффициент гидравлической ь нагрузки, Н/г/см дм /с ; расход промывочной жидкости, дмз /o a, G — вес вращающихся систем эавр бойного двигателя, Н.

Управление азимутальным искривлением скважин осуществляют изменением соотношения момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя при помощи соответствующего выбора осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения ротора.

Определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента ротором и реактивньй момент забойного двигателя по формулам (1) и (2), определяют результирующий момент M равный разности укаэанных моментов, по величине которого судят об изменении азимута скважины. При этом, если результирующий момент М О, то проводку скважины ведут с увеличением азимута, если M O — с уменьшением азимута.

Для стабилизации азимута момент на вращение бурильного инструмента ротором (первый момент) задают равным реактивному моменту забойного двигателя (второму моменту): М =М, т.е.

47265 С П ° L.п =o,453 k G П „ +

+г, и !Е ("Q +Г -С! (3)

Стабилизируют, т.е. задаются постоянным значением в процессе бурения каких-либо двух параметров режима бурения (например, стабилизируют осевую нагрузку G и расход промывочной жидкости Q), а величину третьего параметра (частоту вращения ротора п) определяют из выражения (3). Полученное таким образом значение частоты вращения ротора будет соответствовать проводке скважины беэ изменения азимута.

Все остальные величины, входящие в выражение (3), известны.

При проводке скважины темп азимутального искривления составлял

4,5 град/100 м. Для попадания ствола скважины в проектньй круг допуска необходимо было произвести уменьшение зенитного угла с одновременной стабилизацией азимута, в связи с чем был применен описанный способ, Бурение осуществлялось следующей компоновкой низа бурильной колонны:

Интенсивность изменения азимута, град/100 м

Азимут, град-мин

Интенсивность из менения

Зенитный угол, град-мин

Интервал бурения в начале в конце интервала зенитного интервала в начале интервала в конце интервала угла, град/100 м

1900-2280 6-15 1-30

12 — 1,25

ВНИИПИ Заказ 7619/34 Тираж Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12851 долото МДК 241-М6, забойный днигетель — электробур Э-Т85, бурильные трубы ф 140 мм. Осевая нагрузка поддерживалась в пределах 50-60 кН. В процессе проводки интервала 19002280 м забойным двигателем осуществ лялось одновременное вращение буриль- . ного инструмента ротором с частотой

Вращение бурильного инструмента ротором с частотой 30 об/мин позволило полностью стабилизировать азимут скважины в интервале 1900-2280 м. В случае необходимости увеличения для указанных условий частота вращения ротора должна составлять 60-120 об/мин. формула изобретения

Способ управления азимутальным искривлением скважин, включающий измерение азимута и проводку скважины забойным двигателем путем изменения

35 трех параметров режима бурения — осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения бурильного инструмента, о т л и ч а ю— щ-и и с я тем, что, с целью повыше- 4О ния точности управления, бурильную колонну вращают ротором в течение всего периода работы забойного двигателя, определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента 45 ротором — первый момент и реактивный момент забойного двигателя — второй момент, определяют результирующий момент, равный разности между первым

ВТорНМ моментами по величине KQTQ 50 рого судят об изменении азимута скважины, причем, если результирующий момент больше нуля, проводку скважины ведут с увеличением азимута, если

38 4

3,14 с 1 (30 об/мин), которая была определена из выражения (3) при заданных значениях расхода промывочной жидкости и осевой нагрузки.

Данные об изменениях зенитного угла и азимута при бурении на этом интервале приведены в таблице.

I меньше нуля — с уменьшением азимута, а для стабилизации азимута первый и второй моменты задают равными друг другу,а изменение азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров режима бурения, а величину третьего параметра определяют из выражения

47265 С.у. D2 L и =0,453 k G D*0, +

+1 с plE g 0 +Свр С1 где С вЂ” коэффициент, зависящий от угла искривления скважины;

3 — плотность промывочной жидкости, г/см ;

D — наружный диаметр бурильных труб, м; — длина бурильной колонны, м

n — частота вращения ротора, с -1. — коэффициент, зависящий от степени износа долота;

С вЂ” осевая нагрузка, Н;

D< — диаметр долота, м;

r, — средний радиус трения в пяте заббйного двигателя, м; — коэффициент трения в пяте забойного двигателя;

E — коэффициент гидравлической нагрузки, Н/г/см - дм /с

Q — расход промывочной жидкости, дм /с;

С, — вес вращающихся систем завр бойного двигателя, Н.