Способ управления азимутальным искривлением скважин Советский патент 1987 года по МПК E21B7/06 

112

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для управления азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений.

Цель изобретения - повышение точ- ности управления азимутальным искривлением скважин.

Сущность способа заключается в следующем.

В процессе проводки скважины при помощи забойного двигателя под действием реактивного момента последнего происходит закручивание бурильной колонны в направлении, противоположном направлению вращения долота, которое сопровождается изменением положения плоскости изгиба ее нижней части, так как компоновка низа накатывается на боковую стенку скважины. В результате такого несоосного расположения компоновки низа бурильной колонны при бурении происходит уменьшение азимута ствола скважины. Одновременно вращение бурильной колонны ротором в тече- ние всего периода работы забойного двигателя приводит к нейтрализации наката, возникающего от действия реактивного момента забойного двигателя

Направление азимутального искрив- ления скважины определяют из соотношения противоположно направленных момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя, т.е.:

М К - М,

где Мр Д72б5.С-у. D (1) М,0,453.К. С-Од,„ +г fu.| E-.Q2 +

+GBP-G/(2)

К - результирующий момент, Ни;

К, - реактивный момент забойного двигателя, Н м;

Мр - момент на вращение бурильного инструмента ротором, Н м;

С - коэффициент, зависящий от

угла искривления скважины; У - плотность промывочной жидкости, г/см ;

D - наружный диаметр бурильных

труб, Mj

L - длина бурильной колонны, м;

п - частота вращения ротора, с ;

k - коэффициент, затзисящий от степени износа долота;

G - осевая нагрузка, Н; Одод - диаметр долота, м; г - средний радиус трения в пяте забойного двигателя, м;

5

51

5

О

5

0

5

382

Ч - коэффициент трения в пяте

забойного двигателя; Е - коэффициент гидравлической

нагрузки, Н/г/см - дм Q - расход промывочной жидкости,

ДмЗ/С, Gg - вес вращающихся систем забойного двигателя, Н.

Управление азимутальным искривлением скважин осуществляют изменением соотнощения момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя при помощи соответствующего выбора осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения ротора

Определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент забойного двигателя по формулам (1) и (2), определяют результирующий момент М, равный разности указанных моментов, по величине которого судят об изменении азимута скважины. При этом, если результирующий момент , то проводку скважины ведут с увеличением азимута, если - с уменьшением азимута.

Для стабилизации азимута момент на вращение бурильного инструмента ротором (первый момент) задают равным реактивному моменту забойного двигателя (второму моменту): , т.е. 47265 D2. L- п° 0,453-k- G Dj, + +r,p,,,|E-J..,p-G|(3)

Стабилизируют, т.е. задаются постоянным значением в процессе бурения каких-либо двух .параметров режима бурения (например, стабилизируют осевую нагрузку G и расход промывочной жидкости Q), а величину третьего параметра (частоту вращения ротора п) определяют из выражения (3). Полученное таким образом значение частоты вращения ро тора будет соответствовать проводке скважины без изменения азимута. Все остальные величины, входящие в выражение (3), известны.

При проводке скважины темп азимутального искривления составлял - 4,5 град/100 м. Для попадания ствола скважины в проектный круг допуска необходимо было произвести уменьшение зенитного угла с одновременной стабилизацией азимута, в связи с чем был применен описанный способ.

Бурение осуществлялось следующей компоновкой низа бурильной колонны:

3 .-1285

долото МДК 241-Мб, забойньй двиге- тель - электробур Э-ТвЗ, бурильные трубы 5 140 мм. Осевая нагрузка поддерживалась в пределах 50-60 кН. В процессе проводки интервала 1900- 5 2280 м забойным двигателем осуществ - лялось одновременное вращение буриль- . ного инструмента ротором с частотой

1900-2280 6-15 1-30

-1,25

: Вращение бурильного инструмента ротором с частотой 30 обУмин позволило полностью стабилизировать азимут скважины в интервале 1900-2280 м. В 25 случ-ае необходимости увеличения для указанных условий частота вращения ротора должна составлять 60-120 об/мин.

Формула изобретения

Способ управления азимутальным искривлением скважин, включающий измерение азимута и проводку скважины забойным двигателем путем изменения трех параметров режима бурения - осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения бурильного инструмента, отличаю- щ-и и с я тем, что, с целью повышения точности управления, бурильную колонну вращают ротором в течение всего периода работы забойного двига

теля, определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента ротором - первый момент и реактивный момент забойного двигателя - второй момент, определяют результирующий момент, равный разности между первым и вторым моментами по величине которого судят об изменении азимута скважины, причем, если результирующий момент больше нуля, проводку скважины ведут с увеличением азимута, если

вниипи

Заказ 7619/34 Тираж 532

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

138-4

3,14 с (30 об/мин), которая была определена из выражения СЗ) при заданных значениях расхода промывочной жидкости и осевой нагрузки.

Данные об изменениях зенитного угла и азимута при бурении на этом интервале приведены в таблице.

12

1

меньше нуля - с уменьшением азимута, а для стабилизации азимута первый и второй моменты задают равными друг другу,а изменение азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров режима бурения-, а величину третьего параметра определяют из вы

5

ражения

5

0

47265 С-у.- +Гср 1Е-у Q +G

где С

,453-k-G-DAc,n «ер GI ,

л

DLпk- Аол

ГорfUЕQ GBP

коэффициент, зависящий от угла искривления скважины; плотность промывочной жидкости,

наружный диаметр бурильных труб, м;

длина бурильной колонны, м: частота вращения ротора, с ; коэффициент, зависящий от степени износа долота; осевая нагрузка, Н; диаметр долота, м; средний радиус трения в пяте заббйного двигателя, м; коэффициент трения в пяте забойного двигателя; коэффициент гидравлической нагрузки, Н/г/см - ; расход промывочной жидкости,

вес вращающихся систем забойного двигателя, Н.

Подписное

Изобретение относится к области бурения скважины (С) и позволяет с высокой точностью управлять азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений. В процессе проводки скважины забойным двигателем под. действием реактивного момента бурильную колонну закручивают в направлении, противоположном направлению вращения долота. В период работы забойного Двигателя бурильную колонну вращают ротором, что приводит к нейтрализации наката.. При этом определяют и фиксируют момент Мр на вращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент Мз забойного двигателя / По разности Мр - Мз определяют результирующий момент М. Если , то проводку скважины ведут с увеличением азимута, а при - с уменьшением азимута. Для стабилизации азимута Мр. задают равным Мз. А изменения азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров (осевая нагрузка, расход промывочной жидкости и частота вращения ротора) режимов бурения. Величину третьего параметра определяют из выведенной аналитической зависимости. 1 табл. (Л ю 00 ел &0 00