Способ стабилизации направления бурения ствола скважины компоновкой с колонковой трубой Советский патент 1991 года по МПК E21B17/00 

Изобретение относится к вращательному геологоразведочному бурению скважин, преимущественно скважин малого диаметра

Цель изобретения - повышение эффективности осуществления стабилизации.

На фиг. 1 схематично показано расположение компоновки в стволе скважины при

осуществлении способа стабилизации; на фиг. 2 - расчетная схема для определения длины компоновки; на фиг. 3 - схема работы компоновки расчетной длины при действии отклоняющей силы F,

Способ стабилизации направления бурения ствола скважины осуществляют следующим образом

Предварительно определяют параметры системы Призабойная компоновка - скважина и режима бурения: коэффициент трения, радиальный зазор, удельную массу и изгибную жесткость колонковой трубы, максимальные значения частоты вращения снаряда и нагрузки на забой и вычисляют начальную кривизну КОМПОНОРКИ по формуле

Пример. При бурении плановых скважин диаметром 59 мм применяют искривленную компоновку, включающую колонковую трубу размера 57x4,5 мм при бурении снарядом ССК-59. Для расчета параметров компоновки приняты следующие исходные данные: о -- 41,9-105 (400-1000);

ц 0,1; 9,81.

D 0,06: р .7.6; В 51,5 Ю 1; g

Изобретение относится к вращательному геологоразведочному бурению скважины преимущественно малого диаметра. Цель - повышение эффективности осуществления стабилизации направления бурения ствола скважины. Для этого предварительно определяют коэффициент μ трения колонковой трубы (КТ) о стенки скважины, радиальный зазор V между КТ и скважиной, равный полуразности диаметров D и D породоразрушающего инструмента и КТ, жесткость КТ на изгиб B, вес ρ единицы длины КТ в воздухе с учетом веса промывочной жидкости внутри нее, угловую скорость ω вращения бурового снаряда и осевую нагрузку P, действующую на КТ, и вычисляют начальную кривизну компоновки *98X по формуле *98X = *98M^.V^.[{(P^2.V):(5,2B²)} + {(D^.ρ^.Ω²):(2,6B_G)}], где G - ускорение свободного падения. Затем определяют полную длину L КТ по зависимости L≥4[1 + (2)^1/2.(V^.*98X)^1/2] и исправляют КТ по дугам окружности радиуса R = 1/*98X с максимальным прогибом. Последний равен радиальному зазору между КТ и скважиной. После этого присоединяют к одному концу КТ породоразрушающий инструмент, а к другому - бурильные трубы. Собранную компоновку опускают в скважину и осуществляют бурение. В процессе бурения обеспечивают контакт КТ со скважиной не менее чем в трех точках. При этом касательные к оси КТ в ее концевых сечениях совмещают с осью вращения компоновки. 3 ил.

(v

+

Рро

5,2 В

2,6 В g )

где к- кривизна колонковой трубы.

/4 - коэффициент трения колонковой трубы о стенки скважины;

v - радиальный зазор между колонко- вой трубой и скважиной, равный полуразности диаметров породоразрушающего инструмента и колонковой трубы

V 0,5 (D - 0);

D, d - диаметры породоразрушающего инструмента и колонковой трубы соответственно;

Р - осевая нагрузка, действующая на КОЛОНКОВУЮ тоубу;

В -жесткость колонковой трубы на изгиб;

р- вес единицы длины колонковой трубы в воздухе с учетом веса промывочной жидкости внутри нее:

угловая скорость вращения бурового снаряда;

g- ускорение свободного падения,

Затем определяют полную длину колонковой трубы по зависимости

L 4(1

4- : 9 -t- yi

)/v/K

и искривляют колонковую трубу по дугам окружности радиуса R 1/ к с максимальным прогибом,равным радиальному зазору между колонковой трубой и скважиной. После этого присоединяют к одному концу колонковой трубы породоразрушающий инструмент, а к другому - бурильные трубы, опускают собранную компоновку в скважину и осуществляют бурение

Создают на колонну расчетную осевую нагрузку и поддерживают расчетное значение частоты вращения В процессе бурения обеспечивают контакт колонковой трубы со скважиной не менее чем в трех точкзч, при этом касательные к оси колонковой трубы в ее концевых сечениях совмещают с псью вращения компоновки

10

15

Кривизну компоновки определяют по формуле (1), которая для условий бурения снарядом ССК-59 в принятом диапазоне частоты вращения приводится к более простому виду:

к ш

V 2,6 В g

(1а)

В частности, при максимальном значе- 20 нии частоты вращения - 105 с 1 имеют (по формуле 1а)

к 105 ° 1 ®№ 2..5- 102 :9,81

2,4 рзд/м .

Полную длину (L) колонковой трубы определяют по выражению

(1+2),64м.

2 4 10 3

В соответствии с расчетами компоновку

составляют из двух колонковых труб длиной по 4 м, имеющих резьбовое соединение типа труба в трубу. В собранном виде компоновке придают волнообразное искривление

на гидропрессе методом поперечного изгиба При этом компоновку искривляют до расчетной кривизны 2,4 -10 рад/м (0,3 мм/м) по участкам в соответствии со схемой (фиг. 2)

Результаты измерений кривизны скважин показывают, что применение искривленных компоновок снижает интенсивность искривления скважин в 1,8-2,5 раза.

Формула изобретения Способ стабилизации направления бурения ствола скважины компоновкой с колонковой трубой, включающий создание осевой нагрузки и предварительное искрив- ление колонковой трубы в соответствии с зависимостью

/ р2 L Dpw2 , (---- +WW)

5,2В2 2,6 В g

где к- кривизна колонковой трубы;

ц - коэффициент трения колонковой трубы о стенки скважины;

V - радиальный зазор между колонковой трубой и скважиной, равный полуразности диаметров породоразрушающего инструмента и колонковой трубы

V- 0.5 (D-d),

D, d - диаметры породоразрушающего инструмента и колонковой трубы;

Р - осевая нагрузка, действующая на колонковую трубу;

В - жесткость колонковой трубы на изгиб;

р - масса единицы длины колонковой трубы в воздухе с учетом веса промывочной жидкости внутри ее;

ш - угловая скорость вращения бурового снаряда, отличающийся тем, что, с целью

Фиг. i

0

5

0

повышения эффективности осуществления способа, искривление колонковой трубы осуществляют по дугам окружности радиуса 1/АГ с максимальным прогибом, равным радиальному зазору между колонковой трубой и скважиной и обеспечивают контакт колонковой трубы со скважиной не менее,чем в трех точках, при этом касательные к оси колонковой трубы в ее концевых сечениях совмещают с осью вращения компоновки, а полную длину колонковой трубы определяют в соответствии с зависимостью

(1 +

где L - длина колонковой трубы;

v - радиальный зазор между компоновкой и скважиной, равный полуразности диаметров породоразрушающего инструмента и колонковой трубы;

к- начальная кривизна колонковой трубы.

ft4 С Og

Фиг. 3