Способ уменьшения зенитного угла искривленных скважин

 

Изобретение относится к буровой технике и позволяет расширить технологические возможности за счет уменьшения нижнего значения величины достигаемого зенитного угла при бурении преимущественно вертикальных скважин (с) в наклонно залегающих анизотропных породах. В шарнирной компоновке (ШК) низа бурильной колонны в качестве шарнира используют муфту шарнирную с самоуплотняю1цимся манжетным уплотнительным элементом. Перед спуском ШК в С замеряют момент силы трения в муфте при максимальном рабочем давлении промывочной жидкости в ее внутреннем канале. После спуска в интервале длиной не меньше длины направляющей штанги (НШ) производят yi- лубление скважины при осевой нагрузке и давлении промывочной жидкости до получения отрицательного значения величины интенсивности искривления С в призабойном интервале и соответствующего перекоса в шарнирном соединении осей Hill и вышерасположенных элементов компоновки. Определяют фактическое значение интенсивности искривления . Фиксируют перекос в шарнирном соединении. Осевую нагрузку поддерживают в соответствии со специальным выражением и определяют в зависимости от геометрических параметров ШК, массы ее НШ в буровом растворе, контактной площади долота, прочности, индекса анизотропии и угла падения разбуриваеьых пород. (Л со QD 4;:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Е 21 В 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3996875/22-03 (22) 29,12.85 (46) 07.03.88.Бюп. У 9 (71) Надворнянское управление буровых работ (72) В.Д.Поташников, Ю.С.Васильев, И.M.Фрыэ, Н.Ф.11екарский, И.Д.Процюк, Т.М.Поручник и b.Н.Прокопец (53) 622 ° 243.2 (088.8) (56) Колесников А,Е., Мелентьев Н.Я.

Искривление скважин. - М.: Недра, 1979, с. 96-97.

11оташников В.Д. и др. Методика расчета шарнирных КНВК и результаты ее опробования при бурении наклонно направленных скважин в 11рикарпатье:

Труды ВНИИЪТ. Вып. 60. - М., 1985. (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИИ ЗЕНИТНОГО УГJIA ИСКРИВЛЕННЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к буровой технике и позволяет расширить технологические возможности за счет уменьшения нижнего значения величины достигаемого зенитного угла при бурении преимущественно вертикальных скважин (С) в наклонно залегающих анизотропных породах. В шарнирной компоновке

„„SU„„1379444 А 1 (ШК) низа бурильной колонны в качестве шарнира используют муфту шарнирную с самоуплотняющимся манжетным уплотнительным элементом. Перед спуском ШК в С замеряют момент силы трения в муфте при максимальном рабочем давлении промывочной жидкости в ее внутреннем канале. После спуска в интервале длиной не меньше длины направляющей штанги (НШ) производят углубление скважины при осевой нагрузке и давлении промывочной жидкости до получения отрицательного значения величины интенсивности искривления

С в приэабойном интервале и соответствующего перекоса в шарнирном соединении осей НШ и вышерасположенных элементов компоновки. Определяют фак- фу тическое значение интенсивности искривления. Фиксируют перекос в шарнир- С ном соединении. Осевую нагрузку поддерживают в соответствии со специаль- Д ным выражением и определяют в зависимости от геометрических параметров saaeL

ШК, массы ее НШ в буровом растворе, контактной площади долота, прочности, индекса анизотропии и угла падения разбуриваемых пород.

1379444

20 штанге

35

41з

+ --=-, Л -Ы у ч -„ l1l> к и

Ь пр, -" и 2, О, —, ) - 1 -" - "

1 col r> - 1„ > п "с с о где (2) 1 — I

1 Ф

11зобретение относится к буровой технике и может быть использонано . при уменьшении зенитного угла искривленныхх скважин проводимых в изотроп1

5 ных и наклонно залегающих анизотропных породах.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей бурения вертикальных участков скважин за счет уменьшения нижнего значения величины достигаемого зенитного угла при бурении н наклонно залегающих анизотропных породах.

Способ осуществляют следующим образом.

Ы шарнирной компононке низа бурил ьнои колонны 1 КНБК ) для о суще с тнления данного способа н качестве шарпир l используют шарнирную муфту с самоупр анлявщимся манжетным уплотните: ьным элементом, которая используется как узел для фиксации определенного перекоса осей элементов компоновки бурильной колонны, что способствует передаче определенного опрокиды«ающего момента от расположенных элементов КНБК ее напранляющеи

llеред спуском компоновки в скважин» замеряют момент сил трения в шарнирной муфте при максимальном рабочем давлении промывочной жидкости

l во внутреннем канале последней. Эта операция по определению величины момента сил трения в шарнирной муфте, обусловленных наличием н ней самоупинтенсивность искривления скважины н предшествующем 45 интервале, имеющая положительное значение при наборе угла и отрицательное при его уменьшении, с учетом принятых обозначений 50 для данного случая следую«55 прочность раз буриваемых горных пород по штампу, кН мм лотняющего манжетного уплотнения,при максимальной величине рабочего давления промывочной жидкости является необходимой операциеи для расчета величины осевои нагрузки, которая обеспечивает достиже) ие заданной минимальнои величины зенитного угла скважины.

После спуска компоновки на забой проводят бурение первого интервала длиной, не меньшеи длины напранлякгщей штанги. Необходимость бурения вызвана тем, что при расчете величины осевой нагру зки важно знать величину i х1 котор ая опр еделя ет вели1 э чину опрокидывающего момента, обусловленного собственной кривизной ствола н призабойном интервале, и которая не может быть точно определена в интервале, меньшем длины направляющей штанги.

Углубление указанного интернала проводят при мини.". альных осевой нагрузке и давлении промыно гнои жидкости, что обе сне чи нает Loë можно сть р аботы муфты н режиме, приб;л.женном к режиму идеального:U lpnnpe, а в совокупности с поддержанием ми ымальной величины о се вои нагруз ки > т. е .

" Ь,, . „, обесп чинает у :еньшен; е зенитного угла скважины за счет наиболее полнои реализа;ии процесса фрезерования нижней стенки скважины.

11нтенси вно сть и скри вления скважины шарнирной К111>К, я случая ее работы на уменьшение зе «.тного угла имеет вид контактная площадь долота, мм

) длина напр анляюшей штанги шарнирной К11ЬK, определяемая как расстояние от центра шарнира до рабочего торца долота, м; диаметр сквакинt и свету в приз абои лом инт ер вале, м; диаметр шарнир«он KHbK н опорном о стенку скважины сечении, расположенном непосредственно у шарнирного соединения, м; индекс ани от1>опии разбуринаемых пород;

1379444 угол падения разбуриваеиах пород, гр ад; заданное проектом значение зенитного угла, град; диаметр долота, м; масса направляющей штанги шарнирной КНБК в буровом растворе, отнесенная к ее длине, KH/м эамеренный момент сил трения в шарнирной муфте,обусловленный наличием в ней чения интенсивности искривления сква) жины в приэабойном интервале и соответствующего перекоса в шарнирном соединении осей направляющей штанги

5 и выше расположенных элементов компоновки. После определения фактического значения интенсивности искривления скважины в этом интервале увеличивают давление промывочной жидкости и величину осевой нагрузки до максимальных рабочих значений, При этом в шарнире происходит фиксирование укаэанного перекоса осей, для изменения которого необходимо преодолеть момент сил трения, равный

g самоуплотняющегося манжетного уплотнительного элемента, кН ° м;

К - коэффициент трения между

Т пятой и подпятником в шарнирндй муфте;

6 — диаметр сферы пяты шарнирной муфты, м.

Скважину по данному способу при минимальных осевой нагрузке и давлении промывочной жидкости углубляют до получения отрицательного зна- 25 получают от -D c

+ --- Ф

Ь 2

6«S„Lhsin2(8; )-ql sing + — „- 6«Я -GK,d — 2М

2 4

+ ар м

< О. (5)

В результате алгебраических преобразований формулу (5) приводят к выражению для определения величины осевой нагрузки, обеспечивающей при

1 Dc DT 4D 1

6 S )i ll + — - — - + Lhsin2(0 -Ч ) + -„- — -) — Ь sinp - 2М пр к О 3 Рз

3 Ш

G ) M = GK — -- +М, ш

2 (3)

С учетом (2) и (3) и принимая вс1 внимание, что уменьшение зенитного угла происходит до тех пор, пока выпол ня ет ся:. у слови е

1 (ч) (01 (4), данных геолого-технических условиях бурения достижения минимального значения зенитного угла

° ? 11 с 1 т

)i ll + — —,— +К d

2 т tu (6) 40

При установке над шарнирной муф той калибратора при расчетах следует принимать Р = D, Способ реализуют следующим обра- зом, 45

Бурение скважины проводят в аниэотропных породах, залегающих под углом 25, на глубине 1700 м зенитный угол составляет 10 в азимуте естественного искривления. При этом, необходимо уменьшить зенитный угол скважины до значения, не превышающего

3 при роторном способе бурения, если известно, что нижележащие слои горных пород характеризуются прочностью б„р 0,75 кН/мм и индексом и аниэотропии h 4 0,070. Бурение должно проводиться до глубины 2500 м долотом диаметром 295,3 мм, контактная. площадь которого составляет S „

100 мм .

Уменьшение зенитного угла при помощи шарнирной КНБК, включающей .

УБ|СХ-254 длиной 5,6 м и погонной массой s буровом растворе 3,35 кН/м, муфту шарнирную, переводник диаметром 229 мм и длиной 30 см, калибратор КЛС-295, УБТС1-229 и бурильные трубы, следует производить следующим образом. В качестве шарнирного соединения применяют шарнирную муфту МШ-220 с самоуплотняющимся манжетным уплотнительным элементом, которая имеет расстояние от нижнего торца до центра шарнира 40 см, диаметр сферы подпятника 1б см, коэффициент трения между последним и пятой К, = 0,1. С учетом длины долота и параметров муф1379444 (KHbK) при осевой нагрузке, определяемой в зависимости от геометрических параметров компоновки, массы ее направляющей штанги в буровом растворе, контактной площади долота, прочности, индекса анизотропии и угла падения разбуриваемых пород, о тл и чающий с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей эа счет уменьшения нижнего значения величины достигаемого зенитного угла при бурении преимущественно вертикальных скважин в наклонно залегающих анизотропных породах, в качестве шарнира используют шарнирную муфту с самоуплотняющнмся манжетным уплотнительным элементом, перед спуском компоновки в скважину замеряют момент сил трения в шарнирной муфте при максимальном рабочем давлении промывочной жидкости во внутреннем канале последней, после спуска компоновки на забой в интервале длиной, не меньшей длины направляющей штанги, производят углубление скважины при минимальных осевой нагрузке и давлении промывочной жидкости до получения отрицательного значения величины интенсивности искривления скважины в приэабойном интервале и соответствующего перекоса в шарнирном соединении осей направляющей штанги и вышерасположенных элементов компоновки, определяют фактическое значение интенсивности искривления скважины в указанном интервале, затем фиксируют перекос в шарнирном соединении путем увеличения давления промывочной жидкости во внутреннем канале шарнирной муфты до максимального рабочего значения, а осевую нагрузку поддерживают в соответствии с выражением

1

Фо р мул а

q1 sin Ч вЂ” 2М

), Dc=D

i,Iü + — — — — +к а

2 т ш прочность разбуриваемых пород по штампу, кН/мм ; контактная площадь вооружения долота, мм 1 . абсолютная величина интенсивности искривления скважины в первом интервале 55 уменьшения зенитного угла, проводимом при минимальных значениях осевой наггде 6„ ii,Iты длина направляющей штанги шарнирной KHbK составляет 1 = 6 м.

Перед спуском компоновки в скважину производится опрессовка шарнирной муфты максимальным рабочим давлением

8 MIa и замеряется при этом давлении момент сил, трения, который составляет М„= 4 KH.u.

Опускают компоновку в скважину и осуществляют ее углубление íà 15 м при осевой нагрузке G, = 75 кН и давлении промывочной жидкости 3 МПа.

После подъема инструмента из скважины для смены долота проводится замер фактической интенсивности искривления ствола скважины в пробуренном интервале, в результате чего спад угла составляет 45, следовательно фактическая интенсивность искривления равна

1 i, 1 = 0,5 ††-- = 8,72 !О

11осле замены долота, например, на долото с гидромониторными насадками и спуска его на забой производят увеличение осевой нагрузки 6 и рабоче» го давления промывочной жидкости до максимальных значений, причем вели30 чина осевой нагрузки должна удовлетворять условию (Ь). Б данном случае

G ) 275 кН.

Нурение производят при осевом уси- 3

35 лии 300 кН, при этом достигают угол

8о изобретения

Способ уменьшения зенитного угла искривленных скважин, включающий бурение интервала скважины шарнирной компоновкой низа бурильной колонны рузки и давлении промывочной жидкости, м

- длина направляющей штанги шарнирной KHbK, определяемая как расстояние от центра шарнира до рабочего торца долота, м;

- диаметр скважины в свету в приэабойном интервале, м;!

379444 — диаметр шарнирной КНБК в близлежащем к шарнирному

Я

Составитель В.Родина Хехред А.Кравчук е

Корректор М.Шароши

Редактор Н.Рогулич

Заказ 953/33

11одписное 1 ираж 53!

HHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород ул.11роектная, 4 соединению опорном о стенку скважины сечении, м; индекс аниэотропии раэбуриваеиих пород; угол падения разбуриваеьых пор од, гр ад; заданное проектным профилем значение зенитного угла, град; диаметр долота, м; масса направлякицей штанги шарнирной КНБК в буровом растворе, отнесенная к ее длине, кН/м; момент сил трения в шарнирной муфте, обусловленный наличием в ней самоуппотняющегося манжетного уплотнительного элемента, кН м; коэффщиент трения между пятой и подпятником в mapнирной муфте; диаметр сферы пяты шарнирной муфты, м.