Способ проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем Советский патент 1990 года по МПК E21B7/06 

ных передач и двигателем привода. Реактивный момент забойного двигателя 2 передается на ротор через ролики, устанавливаемые в клиньях ротора. Изменение режима вращения корпуса забойного двигателя осуществляют путем изменения силы сопротивления вращению ротора, например, при включении различных скоростей привода ротора. Часть реактивного момента забойного двигателя гасится взаимодействием эксцентричного упругого ниппеля 3 со стенками скважины, осевая нагрузка в верхней части разреза небольшая, поэтому доходящий до поверхности реактивный момент относительно невелик. В таких условиях легкосъемныё передатчики вращающего момента от ведущей штанги ротору (ролики) работают приемлемо.

Бурение участка увеличения зенитного угла производят, как обычно, после измерения параметров ствола скважины ориентирования КНВК и фиксирования ротора. Прямолинейный наклонный участок бурят, как и вертикальный, при незафиксированном рр- торе,Нагрузку сопротивления выбирают в зависимости от значения реактивного момента забойного двигателя и его потерь при взаимодействии бурильной колонны со стенками скважины. Как правило, вращающий момент на верхний конец бурильной колонны по мере углубления скважины снижается и оптимальная частота вращения ведущей штанги (10-60 об/мин) регулируется уменьшением передаточного отношения между ротором и двигателем

При вращении КНБК под действием реактивного момента влево расположенный вблизи долота эксцентричный упругий ниппель набегает на стенку скважины в противоположную вращению долота сторону. Это приводит к нейтрализации тенденции к увеличению азимута скважины. Изменяя частоту вращения компоновки и влияние набегания эксцентричного упругого ниппеля на стенки скважины, можно в определенных пределах регулировать азимутальное направление скважины.

Пример. Частота вращения КНБК под действием реактивного момента забойного двигателя регулируется нагрузочной мощностью в кинематической цепи, забойный двигатель - бурильная колонна - механизмы передачи двигатель привода. Частота вращения бурильной колонны определяется из уравнения расхода крутящего момента в указанной кинематической цепи

Р где М

WD М„ + т„ + М,

(О

Р

0

5

М,

f

м,

0

М

де

5

X Г7 т М В

-реактивный крутящий забойного двигателя,

-момент, затрачиваемый на

вращение долота в процессе бурения;

-крутящий момент, расходуемый на трение бурильной колонны о скважину;

-крутящий момент, расходуемый на преодоление сил трения в роторе, передаче, редукторе;

-крутящий момент, расходуемый на преодоление сопротивления в узлах двигателя при его движении от внешне- го источника энергии.

0

5

Величины Ма я Мх определяются по известным зависимостям. В частности,

Му 96,45-А-п0 5 (2) здесь

А С

где С - коэффициент, зависящий от зенитного угла скважины, для вертикальных участков С 13,5 ;

d и L - соответственно диаметр бурильной колонны и ее длина , м; D - диаметр долота, м;

d2.I,D0 57,

40

ft удельный вес промывочной жидкости, Н/мэ;

п - частота вращения ротора,

об/мин.

Крутящие моменты, расходуемые на 5 движение механизмов передачи двигателя привода, определяются из зависимостей:

М„ 95,45-Кл. п° 5 (3)

М

Ав

95,45-Кдв. п0-5 i

(4)

50 Здесь Кп 0,

Кдв (4... 7) - ЮГ для дизелей; Кд6 (2...4) J(T для асинхронных

электродвигателей; i - коэффициент передачи редуктора. Из выражения (J) с учетом зависимостей (2),(3) и (4) определяется п

ГMj--iг t

п I )) (5)

Как видно из приведенной зависимости (5), регулируемыми параметрами для п являются Мо. и i. Величина М д. пропорциональна нагрузке на долото, a i определяет порядковый номер включенной передачи редуктора (на первой скорости i наибольший, на последней - наименьший).

Из условий безопасности вращения ведущей штанги (большая частота вращения последней приводит к раскачиванию вертлюга, крюкоблока и талевой системы) верхний предел частоты вращения КНБК и бурильной колонны п ограничивается 80-120 об/мин. Нижний предел п составляет 5-15 об/мин и определяется условиями обеспечения прямолинейности формирующегося ствоЕсли в реальных условиях частота вращения КНБК выходит за оптимальные пределы п, то ее регулируют посредством изменения нагрузки в кинематической цепи: ротор - редуктор - двигатель привода, например изменением скорости передачи редуктора или в определенных условиях, и отключением сцепления двигателя привода с редуктором.

Бурение участка увеличения зенитного угла производят с фиксированным ротором при ориентированном положении отклонителя.

Бурение прямолинейного наклонного участка производят, как и верхнего вертикального, при вращении КНБК - действием реактивного момента эабой

Изобретение касается бурения и может быть использовано при сооружении направленных скважин. Цель изобретения - повышение точности бурения. В скважину опускают компоновку низа бурильной колонны /КНБК/, включающую долото, забойный двигатель /ЗД/ с эксцентричным упругим ниппелем на нижнем конце. С помощью инклинометра измеряют защитный угол и азимут ствола скважины в месте расположения КНБК. Нижнюю часть корпуса ЗД прижимают к стенке ствола скважины и осуществляют бурение с изменением режима вращения корпуса ЗД. При вращении КНБК под действием реактивного момента ЗД влево расположенный вблизи долота эксцентричный упругий ниппель набегает на стенку скважины в противоположную направлению вращения долота сторону. Это приводит к стабилизации азимута ствола скважины. Изменяя режим вращения корпуса ЗД за счет изменения нагрузки в кинематической цепи ротор-редуктор-двигатель путем включения различных скоростей ротора, можно в определенных пределах целенаправленно изменять азимут ствола скважины. 2 ил.

ла скважины при использовании эксцент-20 ного двигателя. В связи с ростом Мх

ричкой КНБК. При выборе также учитывается изнашивание бурильных труб о стенки скважины. Поэтому оптималь- ное значение п составляет 25 - 40 об/мин.

По мере увеличения глубины скважины возрастает М и величину п регулируют путем включения все более выских скоростей редуктора, т.е. уменьшением i, С определенной глубины двигатель привода как нагрузочная мощность может быть исключен из кинематической цепи.

Бурение под шурф и верхнего вертикального участка наклонно направленной скважины производят при вращении прямой КНБК с эксцентричным отклонителем, например, типа эксцентричный упругий ниппель. Вращением достигается совпадение среднего за один оборот компоновки вектора нагрузки на долото с осью скважины и обеспечивается прямолинейность последней. Вращение КНБК осуществляется действием реактивного момента забойного двигателя и происходит в сторону, противоположную вращению долота. Часть реактивного момента Мр, доходящая до поверхности, передается ротору через ведущую (квадратную) штангу. Перед созданием нагрузки на долото и возникновением реактивного момента Мр включают одну из низших передач редуктора и сцепление последнего с двигателем привода (если это необходимо по расчету с использованием зависимости (5)). Бурение производят при указанном диапазоне п

нагрузку в кинематической цепи: ротор - редуктор - двигатель привода, уменьшают путем включения более высоких скоростей редуктора (уменьшением i) или отключением сцепления с двигателем привода. Величину п могут регулировать изменением в допустимых пределах нагрузки на долото, т.е. изменением 1Т„. Такая необходимость возникает при бурении на малой и большой глубине Мр в связи с большой величиной или уменьшением части реактивного ротора.

момента М„, доходящей до

Формула изобретения

Способ проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем, включающий изменение зенитного угла и

азимута ствола скважины путем изменения режима вращения корпуса забойного двигателя, же,стко связанного с колонной бурильных труб, эафиксированных верхней частью в роторе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности бурения, нижнюю часть корпуса забойного двигателя прижимают к стенке скважины и

рращают корпус последнего реактивным моментом в противоположную направлению вращения долота сторону, причем изменение режима вращения корпуса забойного двигателя осуществляют

путем изменения силы сопротивления вращению ротора, например при включении различных скоростей привода ротора.

cptfaf

А-А

фиг.2