Рис.1. Воздействие сил трения на процесс направленного бурения
Рис. 2. Корректор подачи-демпфер КПД-172-
300
300
Достоинством данного устройства является то, что оно при работе не создает дополнительного перепада давления промывочной жидкости и, тем самым, не нагружает избыточным давлением буровые насосы, в отличие от аналогичного зарубежного оборудования, решающего подобную задачу. В основе принципа работы корректора подачи-демпфера, а именно в создании осевой силы на шпинделе устройства, используется физическое явление, проявляющееся при работе с гидравлическими яссами и известное под термином «насосный эффект» или «открывающая сила насоса».
Данное явление широко известно специалистам, оно отчетливо фиксируется на устье при проведении аварийных работ с гидравлическими яссами типа ЯГР, ЯГБ, выпускаемые нашим предприятием. В ООО НПП «БУРИНТЕХ» были проведены аналитические исследования, результаты которых опубликованы [2]. В результате данных исследований установлено, что в процессе бурения и создания избыточного давления во внутреннем проходном канале ясса, на шток устройства действует обобщенная сила Qобоб. («открывающая сила насоса»), равная
| Qобоб. = Fшт. (Ртр. – Рзатр.), | (1) |
Ртр. – давление жидкости в колонне труб, а следовательно, и во внутреннем проходном канале ясса;
Рзатр. – давление жидкости в затрубном пространстве, а следовательно, и снаружи ясса.
Величина обобщенной нагрузки, действующей на шток, определяется площадью поперечного сечения штока и перепадом давления между внутритрубным и затрубном пространством на уровне установки ясса в колонну труб. При работе ясса в скважине с выключенными насосами, в случае Ртр.= Рзатр. величина обобщенной нагрузки равна нулю, т.е. на шток не действует сила, обусловленная «насосным эффектом». При работе ясса с включенными насосами и прямой циркуляции промывочной жидкости, т.е. в случае Ртр. > Рзатр., возникает обобщенная нагрузка на шток устройства, причем она будет иметь положительный знак и действовать в направлении выхода шпинделя из корпуса, сопутствуя размыканию ясса.
Как было уже сказано, корректор подачи-демпфер включается в состав КНБК над забойным двигателем или телесистемой. В этом случае избыточное давление ?Р = (Ртр. – Рзатр.), используемое для создания «насосного эффекта», будет складываться из потерь давления в элементах КНБК, расположенных ниже устройства. Речь идет о, как правило, потерях давления в телесистеме, забойном двигателе и долоте (потери давления в затрубном пространстве можно не учитывать, т.к. КПД в процессе бурения находится на близком расстоянии от забоя).
Зависимость осевой силы подачи от перепада давления в элементах КНБК ниже устройства для различных типоразмеров КПД показана на рис. 3.
Рис. 3. Характеристики работы корректоров подач-демпферов производства ООО НПП «БУРИНТЕХ»
Корректор подачи-демпфер позволяет обеспечить не только оптимальное нагружение осевой нагрузкой породоразрушающий инструмент, но и так же за счет исключения жесткой связи между долотом и бурильной колонной, обеспечить демпфирование резких скачков осевой силы подачи долота, например, во время срыва бурильной колонны и высвобождении накопившейся в ней потенциальной энергии сжатия.
В компании ООО НПП «БУРИНТЕХ» принята программа широкого внедрения в производство корректоров подачи-демпферов различных типоразмеров. В настоящее время КПД-172-300 прошел успешные испытания в наклонно-направленной скважине №1547 Сугмутского месторождения.
Состав КНБК был следующий: БИТ 220,7 ВТ616 УСВ №16345/ДРУ3-172РС №3646(7/8)(1.44мин)/ПТСК-133/НУБТ-172/КПД-172-300/СБТ127- остальное.
Корректор подачи-демпфер был установлен над телесистемой с целью доведения нагрузки на долото при бурении горизонтального участка скважины и гашения осевых скачков нагрузок, вызванных большими силами трения.
Испытания показали, что в процессе бурения компоновка низа бурильной колонны работала предсказуемо, не создавая проблем с выставлением направления бурения, что не мешало бурить длительные участки с набором параметров кривизны, согласно утвержденному профилю скважины.
Результаты бурения скважины с применением КПД и аналогичной скважины без применения КПД представлены в табл. 1.
Табл. 1. Результаты бурения с применением и без применения корректора-подачи демпфера КПД-172-300
1) увеличить показатель средней скорости механического бурения на 25%;
2) уменьшить долю наклонно-направленного бурения от общего метража с 60% без применения КПД до 30% с применением КПД.
Конструкция корректора-подачи демпфера является собственной оригинальной разработкой ООО НПП «БУРИНТЕХ», защищенной патентами, планируется существенное увеличение объемов внедрения корректоров подачи-демпферов различных типоразмеров.
Промысловые испытания показали, что применение КПД-172-300 при бурении наклонно-направленных скважин позволило значительно улучшить управляемость КНБК, и тем самым сократить время строительства скважины.
