ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.11.2023
Просмотров: 187
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
89
Рис. 22.Кривой
переводник
трирующих элементов определяется условием минимума угла наклона долота относительно оси скважины.
Назначение отклоняющих устройств – создание на долоте от- клоняющего усилия или наклона оси долота к оси скважины с це- лью искусственного искривления ствола скважины в заданном или произвольном направлении. Их включают в состав компоновок низа бурильных колонн. При этом они отличаются своими особен- ностями и конструктивным выполнением.
При бурении наклонно направленных и горизонтальных сква- жин с забойными двигателями в качестве отклоняющих устройств применяют турбинные отклонители, отклонители на базе винтовых забойных двигателей, механизмы искривления МИ (в электробуре- нии), отклонители с накладкой, забойные двигатели с эксцентричным ниппелем и другим элементом на ниппеле. В роторном бурении – отклоняющие клинья, шарнирные отклонители и т. п.
При безориентированном бурении забойными двигателями и ро- торным способом для управляемого изменения зенитного угла при постоянстве азимута скважины в качестве отклоняющего устройства используются прямолинейные компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК) с центраторами (стабили- заторами) и калибраторами с параметрами, обеспечивающими заданное изменение зе- нитного угла ствола скважины на интервале бурения с КНБК.
Кривой (искривленный) переводник
(рис. 22) – обязательный элемент откло- нения при бурении наклонно направлен- ных и горизонтальных скважин. Для упругих отклонителей он представляет собой патрубок из УБТ той же длины, что и обычный переводник, с пересекающи- мися осями присоединительных резьб.
Резьбу с перекосом 1-4° нарезают в ос- новном на ниппеле, в отдельных случаях на муфте. Кривой переводник в сочетании с УБТ длиной 8-24 м крепят непосред- ственно к турбобуру или винтовому за- бойному двигателю (ВЗД).
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
Рис. 23.Отклони-
тель Р-1
При работе с кривым переводником увеличивается возмож- ность упругой деформации турбобуров, что ухудшает их энерге- тические параметры, снижает возможную интенсивность искрив- ления ствола и в определенных условиях может привести к потере отклоняющей способности компоновки. Поэтому кривые перевод- ники не рекомендуется применять с турбобурами увеличенных длин и с большими углами перекоса осей резьб. Их обычно при- меняют в сочетании с односекционным, укороченным или корот- кими турбобурами.
Кривой переводник в сочетании с од- носекционным турбобуром позволяет осу- ществить набор зенитного угла до 40–45°, в сочетании с укороченным турбобуром – до
50–55°, а в сочетании с коротким турбобу- ром – до 90° и выше. При этом интенсив- ность искривления ствола достигает соот- ветственно 1–2, 4–5 и 5–6° на 10 м.
Кривой отклонитель Р-1 с двумя пе- рекосами присоединительных резьб (рис.
23) представляет собой отрезок УБТ, оси присоединительных резьб которой имеют перекос в одной плоскости и в одном направлении относительно ее оси.
Угол, образованный осью трубы и осью нижней присоединительной резьбы, принимается равным 2-3°, а угол, образо- ванный осью трубы и осью верхней при- соединительной резьбы, – 2-2,5°. Этот от- клонитель используется в составе маятни- ковых компоновок и имеет длину в преде- лах 4-8 м.
Переводник Р-1 предназначен для набора зенитного угла до 90° и выше, из- менения азимута скважины, зарезки ново- го ствола с цементного моста и из откры- того ствола.
Отклонитель с накладкой (рис. 24) представляет собой соче- тание кривого переводника и турбобура (или ВЗД) с накладкой.
Его применяют для достижения значительных зенитных углов при помощи односекционных турбобуров.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
91
Рис. 24. Отклоняющее
устройство с накладкой:
1 – бурильные трубы;
2 – кривой переводник;
3 – турбобур; 4 –
накладка; 5 – долото
Накладку крепят к турбобуру при- мерно в середине системы долото- турбобур или несколько ниже, над тур- бобуром устанавливают кривой пере- водник и обычные бурильные трубы.
Отклонитель с накладкой реко- мендуется применять в тех случаях, когда непосредственно над кривым пе- реводником необходимо устанавливать трубы малой жесткости (например, не- магнитные или обычные бурильные трубы), так как применение отклоните- лей других типов снижает интенсив- ность искривления ствола, а иногда не позволяет увеличить зенитный угол ствола выше 20-25°.
Турбинные отклонители (рис. 25) конструктивно выполняются посред- ством соединения нижнего узла с верх- ним узлом через кривой переводник, а валов – через специальный шарнир.
На конусную часть (конусность
1:10) вала отклонителяустановлен спе- циальный шарнир. Верхняя секция тур- бобура-отклонителя представляет собой верхнюю секцию серийного турбобура соответствующего диаметра. Угол ис- кривления кривого переводника 1,5°.
Преимущество этих отклонителей – малое расстояние от долота до точки перекоса, что снижает деформацию этого участка и повышаетотклоняющуюспособность отклоните- лей. Возможностьприменения этих отклонителей в секционном исполнении позволяетискусственно искривлять ствол при повы- шенных вращающем моменте и мощности на валу турбобура, а при сокращении расхода бурового раствора – также и при зани- женных частотах вращения долота. Все это улучшает показатели работы долот и повышает эффективность искусственного искрив- ления ствола на больших глубинах. Недостаток турбинных откло-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
92 нителей – малая стойкость узла искривления соединения валов нижнего и верхнего участков отклонителя.
Рис. 25. Турбинный отклонитель ТО2:
1 – турбинная секция; 2 – шарнирное соединение; 3 – шпиндельная секция
Эксцентричный ниппель (рис. 26) представляет собой металли- ческую опору, приваренную к ниппелю турбобура. Металлическая опора может быть облицована резиной. Для обеспечения лучшей проходимости турбобура с эксцентричным ниппелем и долотом по стволу скважины нижний и верхний концы опоры скошены.
Толщина эксцентричного ниппеля может превышать разность радиусов долота и турбобура на 15 мм. Нормальная составляющая веса верхней части турбобура создает момент, под действием ко- торого долото прижимается к верхней стенке ствола и фрезерует его. Вследствие этого с ростом зенитного угла эффективность ра- боты эксцентричного ниппеля по искривлению ствола возрастает.
Упругий отклонитель (рис. 27) представляет собой специаль- ную с резиновой рессорой накладку, являющуюся сменной дета- лью, легко заменяемой при износе. Металлическую накладку при- варивают к ниппелю турбобура. Изменяя толщину резиновой рес- соры, регулируют интенсивность искривления ствола. Упругий отклонитель можно применять во всех случаях бурения наклонно направленных скважин, в том числе в породах, где возможны за- клинивание и прихват бурильного инструмента и эксцентричный ниппель не может быть использован.
Турбобур с эксцентричным ниппелем рекомендуется приме- нять для набора зенитного угла в устойчивых породах, где отсут- ствует опасность заклинивания или прихвата бурильной колонны.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
93
Рис. 26. Эксцентрич-
ный ниппель:
1 – турбобур;
2 – накладка;
3 – долото
Рис. 27. Упругий отклонитель:
1 – турбобур; 2 – отклонитель; 3 – резиновая
рессора; 4 – долото
Механизм искривления МИ – отклонитель для бурения наклонно направленных скважин электробуром. В механизме искривления ва- лы двигателя и шпинделя сопрягаются под некоторым углом, что до- стигается применением зубчатой муфты сцепления.
Отклоняющие приспособления в роторном бурении исполь- зуются только в начальный момент для придания стволу скважины требуемого направления. Они (рис.28) представляют собой клино- видные устройства с наклонным направлением для долота. Сече- ние у них V- образное или полукруглое с приспособлениями для крепления в открытом или обсаженном стволе. Отклонители вы- полняются несъемными остающимися в скважине, и съемными,
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
94 извлекаемыми из скважины после забуривания наклонного ствола протяженностью около 15 м в требуемом направлении.
Рис. 28. Типы отклоняющихприспособлений в роторном бурении:
а – работа с отклоняющим клином: 1 – установка клина; 2 – забуривание
ствола; 3 – извлечение клина; 4 – расширение ствола; б – работа
с шарнирным отклонителем: 1 – установка отклонителя;
2,3 – забуривание ствола; 4 – расширение ствола
Несъемные отклонители (уипстоки) длиной 2,5–4,5 м и диа- метром, равным диаметру скважины, применяют в обсаженных скважинах. Уипстоки сверху имеют раструб для направления до- лота и приспособления для крепления в скважине.
Съемные отклонители в верхней части имеют муфту диамет- ром, равным диаметру нижней части долота, а в нижней части – остроконечный выступ, врезающийся в породу на забое и препят- ствующий вращению отклонителя. Отклонитель поднимают из скважины при помощи муфты.
Калибратор – калибрующее и опорно-центрирующее устрой- ство, предназначенное для расширения и калибрования ствола скважины по диаметру долота, центрирования и снижения ради- альной вибрации долота и вала забойного двигателя, улучшения
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
95 условий их работы, а также управления параметрами искривления ствола скважины. Его устанавливают непосредственно над доло- том, а при роторном бурении можно устанавливать и между сек- циями УБТ (рис. 29).
Рис. 29. Калибраторы: а – лопастные; б – шарошечные;
в – на шаровой опоре (РОП и ЦРП)
Необходимость применения калибраторов вызывается тем, что при бурении в твердых породах, согласно экспериментальным иссле- дованиям А.Г.Калинина и других специалистов, формируется ствол, поперечное сечение которого отличается от окружности, имеет фор- му многоугольника с числом вершин на единицу больше числа ша- рошек или лопастей долота. При этом диаметр ствола по просвету
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
96 меньше диаметра использованного долота, но спуск шарошечного долота по такому стволу протекает нормально в результате проскаль- зывания шарошек по вершинам полученного многоугольника.
Центратор –опорно-центрирующее устройство, предназна- ченное для центрирования нижней части бурильной колонны и забойного двигателя с целью стабилизации параметров искривле- ния ствола и управляемого изменения зенитного угла скважины
(рис. 30). Они улучшают условия работы долот и забойных двига- телей за счет предотвращения возникновения или уменьшения от- клоняющей силы на долоте. Центраторы устанавливают на корпу- се забойного двигателя или в колонне бурильных труб.
Рис. 30. Центраторы
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
97
Стабилизатор –опорно-центрирующее устройство, предна- значенное для стабилизации параметров искривления ствола и центрирования бурильной колонны (рис. 31). Его устанавливают над калибратором или в колонне бурильных труб.
Рис. 31. Стабилизирующие устройства: а – стабилизаторы;
б – маховик
Децентратор – опорный элемент нижней части бурильной колонны (забойного двигателя, УБТ, бурильных труб) – предна- значен для фиксации упругой оси колонны в данной точке над
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
98 осью ствола скважины. Используется преимущественно в откло- няющих устройствах при бурении горизонтальных скважин.
Задания для работы на занятии
Студенту необходимо ознакомиться с теоретическим обосно- ванием работы для осмысленного понимания назначения и кон- струкции элементов жестких, маятниковых и отклоняющих ком- поновок.
Изучить конструкции отклоняющих, калибрующих и опорно- центрирующих устройств на примере натурных образцов и черте- жей. Уяснить место расположения калибратора и центратора.
После закрепления теоретического материала студент в своем отчете выполняет эскизы элементов жестких, маятниковых и от- клоняющих компоновок и дает краткую характеристику каждому.
Вопросы по лабораторной работе
1. Что называется маятниковыми и жесткими компоновками?
2. Что относится к отклоняющим устройствам?
3. Что относится к калибрующим и опорно-центрирующим устройствам?
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
99
Лабораторная работа 15
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ
Цель: приобретение навыков позволяющих самостоятельно проектировать конструкции скважин.
Знания и умения: применять профессиональную терминоло- гию в области бурения, разработки месторождения, эксплуатации скважин, транспорта нефти и газа.
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: наиболее распространенным способом крепления скважин является спуск в скважину колонны обсадных труб, заполнение заколонного пространства растворами, способ- ными со временем затвердевать и создавать герметичную и проч- ную связь между трубами и горными породами.
Теоретическая часть
Выбор конструкции скважины является основным этапом ее проектирования и должен обеспечивать высокое качество строи- тельства скважины как долговременно эксплуатируемого сложно- го нефтепромыслового объекта, предотвратить аварии и осложне- ния в процессе бурения, создать условия для снижения затрат вре- мени и материально-технических средств на бурение.
Проектирование конструкции скважины проводится по еди- ному принципу – совместимости отдельных интервалов геологи- ческого разреза по горно-геологическим условиям бурения.
Число обсадных колонн, необходимых для обеспечения ука- занных требований, проектируется исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины.
Под несовместимостью условий бурения понимается такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижележащего интервала скважины вызовут осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не за- креплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специ- альных технологических мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно или экономически нецелесообразно.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
Анализ условий бурения скважины проводится поинтервально сверху вниз с разбивкой геологического разреза скважины на зоны крепления.
Для выбора количества обсадных колонн (зон крепления) ис- пользуют совмещенный график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления стол- ба бурового раствора, построенный на основании исходных дан- ных в прямоугольных координатах глубина – эквивалент градиен- та давления.
Под эквивалентом градиента давления понимают удельный вес жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создает давление, равное пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва.
,
10
Н
Р
ПЛ
ПЛ
Э
(15.1)
,
10
Н
Р
ГР
ГР
Э
(15.2) где
ПЛ
Э.
– эквивалент градиента пластового давления, гс/см
3
; Р
ПЛ
– пластовое давление, кгс/см
2
; Н – глубина залегания пласта, м;
ГР
Э.
– эквивалент градиента давления гидроразрыва, гс/см
3
; Р
ГР
– давле- ние гидроразрыва пласта, кгс/см
2
Кривые, характеризующие изменение пластового (порового) давления и давления гидроразрыва пластов, строят на основании данных промысловых исследований.
В исключительных случаях при полном отсутствии промысло- вых данных допускается использовать эмпирическую зависимость
Р
гр
= 0,083·Н + 0,66·Р
пл
. (15.3)
Определение зон совместимости, количества обсадных ко- лонн и глубин их спуска производят в приведенной ниже последо- вательности.
1. По литологической характеристике разреза выделяют ин- тервалы с характеристикой пластовых давлений и давлений гидро- разрыва.
2. Для интервалов по п. 1 находят значения эквивалентов гра- диентов пластовых (поровых) давлений и давлений гидроразрыва слагающих пород.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
89
Рис. 22.Кривой
переводник
трирующих элементов определяется условием минимума угла наклона долота относительно оси скважины.
Назначение отклоняющих устройств – создание на долоте от- клоняющего усилия или наклона оси долота к оси скважины с це- лью искусственного искривления ствола скважины в заданном или произвольном направлении. Их включают в состав компоновок низа бурильных колонн. При этом они отличаются своими особен- ностями и конструктивным выполнением.
При бурении наклонно направленных и горизонтальных сква- жин с забойными двигателями в качестве отклоняющих устройств применяют турбинные отклонители, отклонители на базе винтовых забойных двигателей, механизмы искривления МИ (в электробуре- нии), отклонители с накладкой, забойные двигатели с эксцентричным ниппелем и другим элементом на ниппеле. В роторном бурении – отклоняющие клинья, шарнирные отклонители и т. п.
При безориентированном бурении забойными двигателями и ро- торным способом для управляемого изменения зенитного угла при постоянстве азимута скважины в качестве отклоняющего устройства используются прямолинейные компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК) с центраторами (стабили- заторами) и калибраторами с параметрами, обеспечивающими заданное изменение зе- нитного угла ствола скважины на интервале бурения с КНБК.
Кривой (искривленный) переводник
(рис. 22) – обязательный элемент откло- нения при бурении наклонно направлен- ных и горизонтальных скважин. Для упругих отклонителей он представляет собой патрубок из УБТ той же длины, что и обычный переводник, с пересекающи- мися осями присоединительных резьб.
Резьбу с перекосом 1-4° нарезают в ос- новном на ниппеле, в отдельных случаях на муфте. Кривой переводник в сочетании с УБТ длиной 8-24 м крепят непосред- ственно к турбобуру или винтовому за- бойному двигателю (ВЗД).
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
Рис. 23.Отклони-
тель Р-1
При работе с кривым переводником увеличивается возмож- ность упругой деформации турбобуров, что ухудшает их энерге- тические параметры, снижает возможную интенсивность искрив- ления ствола и в определенных условиях может привести к потере отклоняющей способности компоновки. Поэтому кривые перевод- ники не рекомендуется применять с турбобурами увеличенных длин и с большими углами перекоса осей резьб. Их обычно при- меняют в сочетании с односекционным, укороченным или корот- кими турбобурами.
Кривой переводник в сочетании с од- носекционным турбобуром позволяет осу- ществить набор зенитного угла до 40–45°, в сочетании с укороченным турбобуром – до
50–55°, а в сочетании с коротким турбобу- ром – до 90° и выше. При этом интенсив- ность искривления ствола достигает соот- ветственно 1–2, 4–5 и 5–6° на 10 м.
Кривой отклонитель Р-1 с двумя пе- рекосами присоединительных резьб (рис.
23) представляет собой отрезок УБТ, оси присоединительных резьб которой имеют перекос в одной плоскости и в одном направлении относительно ее оси.
Угол, образованный осью трубы и осью нижней присоединительной резьбы, принимается равным 2-3°, а угол, образо- ванный осью трубы и осью верхней при- соединительной резьбы, – 2-2,5°. Этот от- клонитель используется в составе маятни- ковых компоновок и имеет длину в преде- лах 4-8 м.
Переводник Р-1 предназначен для набора зенитного угла до 90° и выше, из- менения азимута скважины, зарезки ново- го ствола с цементного моста и из откры- того ствола.
Отклонитель с накладкой (рис. 24) представляет собой соче- тание кривого переводника и турбобура (или ВЗД) с накладкой.
Его применяют для достижения значительных зенитных углов при помощи односекционных турбобуров.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
91
Рис. 24. Отклоняющее
устройство с накладкой:
1 – бурильные трубы;
2 – кривой переводник;
3 – турбобур; 4 –
накладка; 5 – долото
Накладку крепят к турбобуру при- мерно в середине системы долото- турбобур или несколько ниже, над тур- бобуром устанавливают кривой пере- водник и обычные бурильные трубы.
Отклонитель с накладкой реко- мендуется применять в тех случаях, когда непосредственно над кривым пе- реводником необходимо устанавливать трубы малой жесткости (например, не- магнитные или обычные бурильные трубы), так как применение отклоните- лей других типов снижает интенсив- ность искривления ствола, а иногда не позволяет увеличить зенитный угол ствола выше 20-25°.
Турбинные отклонители (рис. 25) конструктивно выполняются посред- ством соединения нижнего узла с верх- ним узлом через кривой переводник, а валов – через специальный шарнир.
На конусную часть (конусность
1:10) вала отклонителяустановлен спе- циальный шарнир. Верхняя секция тур- бобура-отклонителя представляет собой верхнюю секцию серийного турбобура соответствующего диаметра. Угол ис- кривления кривого переводника 1,5°.
Преимущество этих отклонителей – малое расстояние от долота до точки перекоса, что снижает деформацию этого участка и повышаетотклоняющуюспособность отклоните- лей. Возможностьприменения этих отклонителей в секционном исполнении позволяетискусственно искривлять ствол при повы- шенных вращающем моменте и мощности на валу турбобура, а при сокращении расхода бурового раствора – также и при зани- женных частотах вращения долота. Все это улучшает показатели работы долот и повышает эффективность искусственного искрив- ления ствола на больших глубинах. Недостаток турбинных откло-
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
92 нителей – малая стойкость узла искривления соединения валов нижнего и верхнего участков отклонителя.
Рис. 25. Турбинный отклонитель ТО2:
1 – турбинная секция; 2 – шарнирное соединение; 3 – шпиндельная секция
Эксцентричный ниппель (рис. 26) представляет собой металли- ческую опору, приваренную к ниппелю турбобура. Металлическая опора может быть облицована резиной. Для обеспечения лучшей проходимости турбобура с эксцентричным ниппелем и долотом по стволу скважины нижний и верхний концы опоры скошены.
Толщина эксцентричного ниппеля может превышать разность радиусов долота и турбобура на 15 мм. Нормальная составляющая веса верхней части турбобура создает момент, под действием ко- торого долото прижимается к верхней стенке ствола и фрезерует его. Вследствие этого с ростом зенитного угла эффективность ра- боты эксцентричного ниппеля по искривлению ствола возрастает.
Упругий отклонитель (рис. 27) представляет собой специаль- ную с резиновой рессорой накладку, являющуюся сменной дета- лью, легко заменяемой при износе. Металлическую накладку при- варивают к ниппелю турбобура. Изменяя толщину резиновой рес- соры, регулируют интенсивность искривления ствола. Упругий отклонитель можно применять во всех случаях бурения наклонно направленных скважин, в том числе в породах, где возможны за- клинивание и прихват бурильного инструмента и эксцентричный ниппель не может быть использован.
Турбобур с эксцентричным ниппелем рекомендуется приме- нять для набора зенитного угла в устойчивых породах, где отсут- ствует опасность заклинивания или прихвата бурильной колонны.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
93
Рис. 26. Эксцентрич-
ный ниппель:
1 – турбобур;
2 – накладка;
3 – долото
Рис. 27. Упругий отклонитель:
1 – турбобур; 2 – отклонитель; 3 – резиновая
рессора; 4 – долото
Механизм искривления МИ – отклонитель для бурения наклонно направленных скважин электробуром. В механизме искривления ва- лы двигателя и шпинделя сопрягаются под некоторым углом, что до- стигается применением зубчатой муфты сцепления.
Отклоняющие приспособления в роторном бурении исполь- зуются только в начальный момент для придания стволу скважины требуемого направления. Они (рис.28) представляют собой клино- видные устройства с наклонным направлением для долота. Сече- ние у них V- образное или полукруглое с приспособлениями для крепления в открытом или обсаженном стволе. Отклонители вы- полняются несъемными остающимися в скважине, и съемными,
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
94 извлекаемыми из скважины после забуривания наклонного ствола протяженностью около 15 м в требуемом направлении.
Рис. 28. Типы отклоняющихприспособлений в роторном бурении:
а – работа с отклоняющим клином: 1 – установка клина; 2 – забуривание
ствола; 3 – извлечение клина; 4 – расширение ствола; б – работа
с шарнирным отклонителем: 1 – установка отклонителя;
2,3 – забуривание ствола; 4 – расширение ствола
Несъемные отклонители (уипстоки) длиной 2,5–4,5 м и диа- метром, равным диаметру скважины, применяют в обсаженных скважинах. Уипстоки сверху имеют раструб для направления до- лота и приспособления для крепления в скважине.
Съемные отклонители в верхней части имеют муфту диамет- ром, равным диаметру нижней части долота, а в нижней части – остроконечный выступ, врезающийся в породу на забое и препят- ствующий вращению отклонителя. Отклонитель поднимают из скважины при помощи муфты.
Калибратор – калибрующее и опорно-центрирующее устрой- ство, предназначенное для расширения и калибрования ствола скважины по диаметру долота, центрирования и снижения ради- альной вибрации долота и вала забойного двигателя, улучшения
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
95 условий их работы, а также управления параметрами искривления ствола скважины. Его устанавливают непосредственно над доло- том, а при роторном бурении можно устанавливать и между сек- циями УБТ (рис. 29).
Рис. 29. Калибраторы: а – лопастные; б – шарошечные;
в – на шаровой опоре (РОП и ЦРП)
Необходимость применения калибраторов вызывается тем, что при бурении в твердых породах, согласно экспериментальным иссле- дованиям А.Г.Калинина и других специалистов, формируется ствол, поперечное сечение которого отличается от окружности, имеет фор- му многоугольника с числом вершин на единицу больше числа ша- рошек или лопастей долота. При этом диаметр ствола по просвету
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
96 меньше диаметра использованного долота, но спуск шарошечного долота по такому стволу протекает нормально в результате проскаль- зывания шарошек по вершинам полученного многоугольника.
Центратор –опорно-центрирующее устройство, предназна- ченное для центрирования нижней части бурильной колонны и забойного двигателя с целью стабилизации параметров искривле- ния ствола и управляемого изменения зенитного угла скважины
(рис. 30). Они улучшают условия работы долот и забойных двига- телей за счет предотвращения возникновения или уменьшения от- клоняющей силы на долоте. Центраторы устанавливают на корпу- се забойного двигателя или в колонне бурильных труб.
Рис. 30. Центраторы
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
97
Стабилизатор –опорно-центрирующее устройство, предна- значенное для стабилизации параметров искривления ствола и центрирования бурильной колонны (рис. 31). Его устанавливают над калибратором или в колонне бурильных труб.
Рис. 31. Стабилизирующие устройства: а – стабилизаторы;
б – маховик
Децентратор – опорный элемент нижней части бурильной колонны (забойного двигателя, УБТ, бурильных труб) – предна- значен для фиксации упругой оси колонны в данной точке над
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
98 осью ствола скважины. Используется преимущественно в откло- няющих устройствах при бурении горизонтальных скважин.
Задания для работы на занятии
Студенту необходимо ознакомиться с теоретическим обосно- ванием работы для осмысленного понимания назначения и кон- струкции элементов жестких, маятниковых и отклоняющих ком- поновок.
Изучить конструкции отклоняющих, калибрующих и опорно- центрирующих устройств на примере натурных образцов и черте- жей. Уяснить место расположения калибратора и центратора.
После закрепления теоретического материала студент в своем отчете выполняет эскизы элементов жестких, маятниковых и от- клоняющих компоновок и дает краткую характеристику каждому.
Вопросы по лабораторной работе
1. Что называется маятниковыми и жесткими компоновками?
2. Что относится к отклоняющим устройствам?
3. Что относится к калибрующим и опорно-центрирующим устройствам?
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
99
Лабораторная работа 15
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИНЫ
Цель: приобретение навыков позволяющих самостоятельно проектировать конструкции скважин.
Знания и умения: применять профессиональную терминоло- гию в области бурения, разработки месторождения, эксплуатации скважин, транспорта нефти и газа.
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: наиболее распространенным способом крепления скважин является спуск в скважину колонны обсадных труб, заполнение заколонного пространства растворами, способ- ными со временем затвердевать и создавать герметичную и проч- ную связь между трубами и горными породами.
Теоретическая часть
Выбор конструкции скважины является основным этапом ее проектирования и должен обеспечивать высокое качество строи- тельства скважины как долговременно эксплуатируемого сложно- го нефтепромыслового объекта, предотвратить аварии и осложне- ния в процессе бурения, создать условия для снижения затрат вре- мени и материально-технических средств на бурение.
Проектирование конструкции скважины проводится по еди- ному принципу – совместимости отдельных интервалов геологи- ческого разреза по горно-геологическим условиям бурения.
Число обсадных колонн, необходимых для обеспечения ука- занных требований, проектируется исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины.
Под несовместимостью условий бурения понимается такое их сочетание, когда заданные параметры технологических процессов бурения нижележащего интервала скважины вызовут осложнения в пробуренном вышележащем интервале, если последний не за- креплен обсадной колонной, а проведение дополнительных специ- альных технологических мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно или экономически нецелесообразно.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
100
Анализ условий бурения скважины проводится поинтервально сверху вниз с разбивкой геологического разреза скважины на зоны крепления.
Для выбора количества обсадных колонн (зон крепления) ис- пользуют совмещенный график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления стол- ба бурового раствора, построенный на основании исходных дан- ных в прямоугольных координатах глубина – эквивалент градиен- та давления.
Под эквивалентом градиента давления понимают удельный вес жидкости, столб которой в скважине на глубине определения создает давление, равное пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва.
,
10
Н
Р
ПЛ
ПЛ
Э
(15.1)
,
10
Н
Р
ГР
ГР
Э
(15.2) где
ПЛ
Э.
– эквивалент градиента пластового давления, гс/см
3
; Р
ПЛ
– пластовое давление, кгс/см
2
; Н – глубина залегания пласта, м;
ГР
Э.
– эквивалент градиента давления гидроразрыва, гс/см
3
; Р
ГР
– давле- ние гидроразрыва пласта, кгс/см
2
Кривые, характеризующие изменение пластового (порового) давления и давления гидроразрыва пластов, строят на основании данных промысловых исследований.
В исключительных случаях при полном отсутствии промысло- вых данных допускается использовать эмпирическую зависимость
Р
гр
= 0,083·Н + 0,66·Р
пл
. (15.3)
Определение зон совместимости, количества обсадных ко- лонн и глубин их спуска производят в приведенной ниже последо- вательности.
1. По литологической характеристике разреза выделяют ин- тервалы с характеристикой пластовых давлений и давлений гидро- разрыва.
2. Для интервалов по п. 1 находят значения эквивалентов гра- диентов пластовых (поровых) давлений и давлений гидроразрыва слагающих пород.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»