Совершенствование технологии шланго-кабельного бурения

Improving the technology of hose-cable drilling

A. Pishchukhin, Т. Pishchukhina, Orenburg state University

Совершенствование технологии шланго-кабельного бурения в отнощении воздействия на буримые пласты и искривления ствола скважины на основе оригинального устройства.

Improving the technology of hose-cable drilling in respect of impacts on drill layers and the curvature of the wellbore based on the original device

Достоинство шланго-кабельного бурения очевидно – резкое сокращение времени на проведение спуско-подъемных операций [1]. Однако не­достатки, обусловленные заменой металлической бурильной колонны гибким шлангом и ограниченные возможности последнего по нагрузке реактивным моментом от бурения, резко сокращают область его использования.
В работе [2] предлагается снимать крутящий момент со шланга за счет разделения площади разбуривания на две части – круговую и кольцевую, и разбуривать их в противоположных направлениях. Эти площади должны быть поделены в пропорции, уравнивающей реактивные моменты, возникающие при бурении. При условии равенства сил резания по всей поверхности забоя, реактивные моменты на внутренних и наружных буровых коронках вычисляются через интегралы:

где F – сила сопротивления породы разрушению на единице длины радиуса разбуривания; R – радиус скважины; r – радиус, отделяющий круговую часть забоя от кольцевой.
Приравнивая эти два момента, найдем длину радиуса круговой части, при которой моменты уравниваются:

При возрастании момента, например, на круговой площади разбуривания, необходимо уменьшать ее площадь, сокращая найденный радиус и увеличивая тем самым кольцевую площадь разбуривания и наоборот.
Технически это можно осуществить с помощью следующего устройства (рис. 1). Промывочная жидкость поступает из буровой колонны (бурового шланга) через окна 4 к лопаточным венцам 7 внутреннего ротора турбобура 3 и через окна 5 к лопаточным венцам 6 наружного ротора турбобура 2 под давлением и вращает наружный 2 и внутренний 3 роторы турбобура в противоположных направлениях. Лопаточные венцы 8 статора турбобура 1 при этом неподвижны и лишь разворачивают поток промывочной жидкости. При равенстве крутящих моментов на наружном 2 и внутреннем 3 роторах турбобура их вращение (на рис. 2 направление вращения показано круговыми стрелками) осуществляется с равными угловыми скоростями. При этом оси 21 сателлитов 20 стационарны и не двигаются относительно статора турбобура 1. При возрастании реактивного момента, например, на наружном роторе турбобура 2 из-за более твердой породы угловая скорость его вращения падает. Оси 21 сателлитов 20 приходят в движение по часовой стрелке на фигуре 2 и, за счет винтового соединения между водилом 22 и тарелкой 15, тянут тарелку 15 вверх. Это движение увлекает за собой наружные поводки 14, которые вращают наружные поворотные шайбы 13, последние, в свою очередь, поворачивают буровые коронки 9 и уменьшают кольцевую площадь разбуривания.
Одновременно через внутренние поводки 17 и внутренние поворотные шайбы 16 поворачиваются внутренние буровые коронки 11, увеличивая круговую площадь разбуривания до тех пор, пока моменты резания на буровых коронках не уравняются. Аналогично происходит изменение площадей в случае возрастания момента резания на внутреннем роторе турбобура 3, только движение осей 21 сателлитов 20 вместе с водилом 22, тарелки 15, поводков 14 и 17, поворотных шайб 13 и 16 и буровых коронок 9 и 11 меняет направление на противоположное.
У предлагаемого способа бурения есть и другие преимущества по сравнению с традиционной схемой. Поскольку моменты разбуривания уравниваются, отсутствует нагрузка на окружающую породу, не нарушается целостность разбуриваемых пластов и умень­шается риск возникновения последующих осложнений. Это может быть важно и в необычных условиях, таких например, как бурение на космических телах (особенно малой массы) для устранения их вращения при разбуривании.
С другой стороны, уменьшаются темпы искривления ствола скважины при бурении в разнородной среде. Важность устойчивости процесса бурения и компоновки низа бурильной колонны отмечается многими исследователями [3 – 5]. В нашем случае, при попадании в зону разбуривания локальной неоднородности, как показано на рис. 2, усилия резания в круговой и кольцевой частях направлены друг против друга и в большой степени уравнивают друг друга, чем уменьшается отклонение ствола скважины. Если же неоднородность встречается лишь в одной из разбуриваемых частей, возникает центр поворота либо в круговой, либо в кольцевой частях забоя. Поэтому рассматриваются два случая: неоднородность в кольцевой части или в круговой.
В первом случае, как показано на рис. 3, центр общего поворота бурового инструмента возникает в кольцевой части и естественно возрастает реактивный момент на буровых коронках кольцевой части. Предлагаемое устройство реагирует на это увеличением круговой разбуриваемой части.


Сдвигающиеся внутрь буровые коронки кольцевой и раздвигающиеся коронки круговой частей обеспечивают дополнительные усилия, препятствующие общему повороту бурового инструмента.
Во втором случае (рис. 4), центр разворота находится внутри круговой разбуриваемой части и устройство реагирует противоположным образом, уменьшая площадь круговой части и увеличивая кольцевую. При этом также возникают усилия за счет соответствующего движения кольцевых и круговых буровых коронок, препятствующие общему повороту бурового инструмента.
Таким образом, предлагаемая технология совершенст­вуется не только в отношении уменьшения затрат и времени на проведение спуско-подъемных операций, но и в отношении уменьшения риска осложнений, связанных с воздействием породоразрушающего инструмента на разбуриваемые пласты, отклонений от вертикальности ствола буримой скважины.

Литература

1. Стетюха Е.И. Техника и технология бурения скважин на гибких бурильных трубах (шланго-кабельное бурение) М.: ВИЭМС, 1979. 71 с. : (Техника и технология геолого-разведочных работ, организация производства: Обзорная информация / ВНИИ экономики минер. сырья и геол.-развед. работ).
2. Пищухин А.М., Провоторов С.И., Ахмедьянова Г.Ф. Способ бурения и устройство для его осуществления / А.М. Пищухин, С.И. Провоторов, Г.Ф. Ахмедьянова. Положительное решение о выдаче патента РФ от 25.02.2015, заявка №2013139725/03, опубл. 10.03.2015.
3. Гречин Е.Г., Овчинников В.П. Устойчивость неориентируемых компоновок низа бурильной колонны // Нефтегазовое дело. 2007. №1.13 с. [Электронный ресурс].URL: http://www.ogbus.ru (дата обращения 1.06.2015).
4. Повалихин А.С. Устойчивость стабилизирующих КНБК с оптимальными размерами на проектной траектории // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ. 1995. №5. С. 29 – 33.
5. Гулизаде М.П., Мамедбеков О.К. Разработка забойных компоновок для стабилизации зенитного угла наклонных скважин // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ. Баку. 1985. №6. С. 17 – 22.

References

1. Stetjuha E.I. Technique and technology of well drilling with flexible drilling pipes (hose-cable drilling). M.: VIEMS, 1979. P. 71. (Technique and technology of geological prospecting, production management : Overview / All union research Institute of economy of mineral raw materials and geological exploration).
2. Pishchukhin A.M., Provotorov S.I., Akhmedyanova G.F. Method of drilling and device for its implementation / A.M. Pish­chukhin, S.I. Provotorov., G.F. Akhmedyanova. A positive decision to grant a patent of the Russian Federation from 25.02.2015, application No. 2013139725/03, publ. dd. 10.03.2015.
3. Grechin E.G., Ovchinnikov V.P. Stability of non-orientable configurations of bottom-hole Assembly // Oil and gas business. 2007. No.1. P. 13 [Electronic resource].URL: http://www.ogbus.ru. (accessed on 1.06.2015).
4. Povalikhin A.S. Stability of stabilizing the KNBK with an optimal dimensions design of the trajectory // The construction of oil and gas wells on land and at sea. M.: VNIIOENG. 1995. No.5. P. 29 – 33.
5. Gulizade M.P., Mamedbekov O.K. Development of a bottom-hole assemblies for the stabilization of the zenith angle directional wells, Izv. Proceedings of the universities. Series of Oil and Gas. Baku:, 1985. No.6. Pp. 17 – 22.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Пищухин А.М.

    Пищухин А.М.

    д.т.н. профессор, декан факультета информационных технологий

    Оренбургский государственный университет

    Пищухина Т.А.

    Пищухина Т.А.

    к.т.н., доцент кафедры «Управление и информатика в технических системах»

    Оренбургский государственный университет

    Просмотров статьи: 2775

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru