Е.Г. ГРЕЧИН, В.П. ОВЧИННИКОВ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВУХЦЕНТРАТОРНЫХ КОМПОНОВОК

ПРОЕКТИРОВАНИЕ 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
суше и на море

// М., ВНИИОЭНГ. 1995. №40 5. С. 11, 12, 16.

 



Авторизация


регистрация

Размещение видеороликов

События

21.08.2018
Российский круглый стол по бурению RDCR-2018: отчет по мероприятию Подробнее »

29.07.2018
Цифровой нефтегаз на выставке «Нефть и Газ»/MIOGE – 2018 Подробнее »

03.07.2018
Календарь саммитов 2018 Подробнее »

07.06.2018
«НЕФТЕГАЗ-2018» – значимый вектор на успех в мире ТЭК Подробнее »

06.06.2018
В г.Уфе состоялись Российский Нефтегазохимический Форум и XXVI международная выставка «Газ. Нефть. Технологии» - крупнейшие международные мероприятия нефтегазовой и нефтехимической отрасли России. Подробнее »

Другие
новости »

Конференции, выставки

Другие
конференции
и выставки »

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

admin@burneft.ru