|
|
|||
|
||||
Е.Г. ГРЕЧИН, В.П. ОВЧИННИКОВ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХЦЕНТРАТОРНЫХ КОМПОНОВОКПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХЦЕНТРАТОРНЫХ КОМПОНОВОКДЛЯ МАЛОИНТЕНСИВНОГО УВЕЛИЧЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА ПРИБУРЕНИИ НАКЛОННЫХ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Е.Г. ГРЕЧИН, к.т.н., доц., В.П. ОВЧИННИКОВ, д.т.н., директор Института нефти и газа, ТюмГНГУ В практике бурения наклонных и горизонтальных скважин необходимость малоинтенсивного набора зенитного угла возникает в двух случаях: для коррекции траектории скважины при отклонении ее фактического профиля от проектного и если проектом предусмотрено бурение участка с малоинтенсивным набором зенитного угла. У стабилизирующих компоновок низа бурильной колонны (КНБК) с оптимальными геометрическими параметрами должны выполняться два условия: отсутствие реакции на долоте и совпадение осей долота и скважины [1 - 3]. Расчеты показывают, что такие КНБК требуют применения первого центратора с увеличенным диаметром, который при бурении скважин в Западной Сибири может оказаться неприемлемым. Центратор должен устанавливаться на значительном расстоянии от долота, так как консольная часть КНБК (рис. 1а) между долотом D и первым центратором С должна быть достаточно длинной, чтобы под действием собственного веса угол поворота оси долота I сравнялся с углом несоосности нижнего плеча компоновки (второе условие оптимизации), определяемым как β= (Dd-Dc1)/2L1.Такая компоновка и при выходе из оптимального режима не может работать на увеличение зенитного угла. Если в условиях оптимизации оставить только требование равенства нулю реакции на долоте, между осями долота и скважины появится некоторый угол Ugd=β - θ (рис. 1б). в режиме малоинтенсивного увеличения зенитного угла за счет асимметричного разрушения забоя; для краткости назовем ее U КНБК типа А. Некоторые исследования такого режима работы неориен-тируемых компоновок приведены в работе [2].Для расчета геометрических параметров компоновок типа А применялись методы начальных параметров с использованием уравнений трех моментов, реализованные, соответственно, в математических программах Maple и MathCad. Результаты расчетов КНБК со всеми геометрическими параметрами, представляющими практический интерес, сведены в табл. 1. Условие Rd = 0 выполняется при одном или двух значениях расстояния между центраторами (L2). Компоновками первой группы обозначены КНБК с меньшей величиной L2, второй группы с большей. Компоновки второй группы существуют при всех значениях зенитного угла и геометрических параметрах КНБК, а число компоновок первой группы сокращается с уменьшением диаметра второго центратора и увеличением зенитного угла и расстояния между долотом и первым центратором.Неориентируемую компоновку необходимо исследовать на устойчивость к изменению зенитного угла, являющуюся важным критерием оценки качества КНБК [3]. Для компоновок типа А понятие устойчивости приобретает несколько иной смысл. Если компо- новка при заданных расчетных геометрических параметрах и зенитном угле обеспечивает некоторую интенсивность увеличения угла iα возможны следующие случаи (при использовании терминологии по устойчивости компоновок, принятой в работе [3]).Компоновка устойчива, фактический угол больше расчетного; на долоте появляется реакция, способствующая падению зенитного угла, компоновка будет стремиться вернуть траекторию скважины к исходному состоянию до тех пор, пока процессы асимметричного разрушения забоя и фрезерования нижней стенки скважины не уравновесят друг друга. Такая компоновка не позволит получить постоянное малоинтенсивное увеличение зенитного угла.Компоновка устойчива, фактический угол меньше расчетного; будет повышенная, постепенно снижающаяся, интенсивность увеличения угла (iα,) до момента достижения расчетного значения; далее, как в п. 1. ● Компоновка неустойчива, угол больше расчетного постоянное увеличение iα, в процессе бурения. ● Компоновка неустойчива, угол меньше расчетного уменьшение угла. • Компоновка пассивная 3 сохраняет определенный темп набора зенитного угла.Следовательно, для малоинтенсивного увеличения зенитного угла с постоянным темпом без фрезерования стенки скважины более других подходит пассивная КНБК. В то же время практический интерес может представлять режим 3, так как при его реализации будет компенсировано влияние многочисленных факторов, направленных на уменьшение угла; кроме того, темп прироста величины iα может оказаться незначительным и вполне приемлемым или вообще отсутствовать. Зенитный угол скважины при этом должен быть больше расчетного значения для данной компоновки.Данные табл. 1 позволяют выбрать варианты для оценки влияния на устойчивость компоновки: зенитного угла, для которого производился ее расчет по критерию Rd = 0; геометрических параметров диаметров центраторов (Dc1, Dc2) и их расположения (L1, L2). Исследование проводилось для следующих вариантов компоновок:Dc1 = 212 мм; L1 = 2 м; Dc2 = 208 мм; = 20, 40, 60°; L2 принимает два значения (табл. 1); при этом изучается влияние на устойчивость КНБК параметров и L2.То же самое при Dc2 = 202 мм для выявления влияния параметра Dc2.Варианты 1 и 2 при L1 = 4 м для оценки влияния расстояния между долотом и первым центратором на устойчивость компоновки.4. Варианты 1 3 при диаметре первого центратора 210 и 208 мм (для оценки роли параметра Dc1).На рис. 2 представлены зависимости реакции на долоте Rd для КНБК, у которых Rd = 0 при = 20 (все линии пересекают ось в точке = 20 . В принятой нами системе координат положительная реакция направлена со стороны нижней стенки скважины. В вариантах 1, 3, относящихся к компоновкам первой группы (пунктирные линии), величина Rd с увеличением зенитного угла возрастает, компоновку 1 можно назвать пассивно-устойчивой. В варианте 3 линия Rd почти параллельна оси , и КНБК с соответствующими параметрами называется пассивной [3]. Те же компоновки с увеличением L2 (КНБК второй группы) становятся неустойчивыми. Они показаны сплошными линиями на рис. 2 (варианты 2, 4 в легенде графика). С уменьшением диаметра второго центратора компоновки обеих групп по степени устойчивости приближаются к пассивным компоновкам Удаление первого центратора на 4 м от долота (рис. 3) делает компоновки первой группы более активно-устойчивыми (пунктирные линии), при этом практически исчезает влияние диаметра второго центратора в интервале его изменения 202-208 мм. У компоновок второй группы (сплошные линии) неустойчивость уменьшается, и они становятся почти пассивными, однако влияние Dc2 более существенно, чем у компоновок первой группы.При уменьшении диаметра первого центратора до 208 мм (рис. 4) имеются только компоновки второй группы, и они становятся более неустойчивыми. В вариантах 1, 3 с близким расположением первого центратора (пунктирные линии) КНБК можно назвать активно-неустойчивыми. Уменьшение диаметра первого центратора при близком его расположении к долоту может привести к быстрому возрастанию интенсивности Iα, по мере увеличения зенитного угла.При увеличении зенитного угла у компоновок обеих групп зависимости Rd становятся более пологими (рис. 5). Компоновка второй группы с Dc2 = 202 мм (вариант 4 в легенде) при зенитном угле 40 является почти пассивной. По расчетам при увеличении расстояния между первым центратором и долотом с 2 до 4 м КНБК второй группы можно отнести к пассивным и пассивно-неустойчивым. Приблизительно на таком же уровне остается устойчивость КНБК при увеличении расчетного угла до 60 (результаты здесь не приводятся).Компоновки для малоинтенсивного увеличения зенитного угла типа А в отношении устойчивости можно оценить следующим образом: КНБК первой группы являются устойчивыми (некоторые пассивными). Большинство компоновок второй группы : неустойчивые, но их можно приблизить к пассивным за счет увеличения диаметра первого центратора (например, до 212 мм) и расстояния между ним и долотом (примерно до 4 м), уменьшая при этом диаметр второго центратора (например, до 202 мм). Напомним, что наиболее эффективной в рассматриваемом случае может оказаться пассивно-неустойчивая КНБК.На рис. 6 показаны характерные зависимости реакции на долоте от размеров КНБК. Компоновки первой группы имеют повышенную чувствительность к диаметру Dc2. При характерных для них значениях L2 происходит перераспределение с одного на другой реакций на центраторах (рис. 6). Любой фактор, способствующий поперечным сме-ще- ниям оси компоновки (разработка стенок скважины, люфты опор долота и ЗД, вдавливание центратора в стенку скважины и т.д.) приведет к непредсказуемому режиму работы КНБК, поэтому ее нельзя рекомендовать к опробованию на скважине.Из рис. 6 ясно, что нужно предпринять при получении того или иного результата. Если собранной в соответствии с данными табл. 1 компоновкой интенсивность iα недостаточна, можно увеличить расстояние между центраторами и (или) уменьшить диаметр второго центратора. Если же вместо возрастания требуется стабилизация зенитного угла, необходимо выполнить противоположные действия.Таким образом, компоновки типа А, на наш взгляд, представляют в практическом отношении больший интерес, чем оптимальные стабилизирующие КНБК, по отношению к которым они являются как бы альтернативным вариантом, поскольку могут обеспечить как увеличение угла с малой интенсивностью, так и его стабилизацию. Кроме того, они позволяют уменьшить диаметр применяемых центраторов, что существенно при бурении в Западной Сибири.
Литература К.М. Солодкий, А.Ф. Федоров, А.С. Повалихин, В.Л. Шагалов, А.Г. Калинин. Принцип выбора стабилизирующих компоновок с заданными оптимальными параметрами // Нефтяное хоз-во. 1984. №9. С. 15 :: 17.М.П. Гулизаде, О.Р. Мамедбеков. Разработка забойных компоновок для стабилизации зенитного угла наклонных скважин. // Изв. вузов. Сер. Нефть и газ Баку, 1985. №6. С. 17 22. А.С. Оганов, А.С. Повалихин, З.Ш. Бадреев. Новые решения в проектировании компоновок низа бурильной колонны. НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на
| 
Авторизация Специальные выпуски:  Специальный выпуск №1 журнала Бурение и Нефть по материалам Международной научно-практической конференции «Прорывные технологии в области разведки, разработки и добычи углеводородного сырья»  Специальный выпуск №2 журнала Бурение и Нефть по материалам Международной научно-практической конференции «Прорывные технологии в области разведки, разработки и добычи углеводородного сырья» 
События
21.09.2023 
25.04.2023
17.09.2021
30.06.2021
05.04.2021 
| |||
