1-я часть для печати. Лекции по технологии бурения, для молодых специалистов, работающих на проектах в узбекистане

• Название: Лекции по технологии бурения, для молодых специалистов, работающих на проектах в узбекистане
• Дата: 22.03.2022
• Размер: 181.38 Kb.
• Имя файла: 1-я часть для печати.docx
• Тип: Лекции; #409646
• страница: 2 из 9

ВИДЫ КНБК ДЛЯ БУРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Отметим, что в курсе наших лекций мы не будем рассматривать КНБК для бурения НН и горизонтальных скважин, эти лекции при необходимости будут даны для инженеров по ННБС. И согласимся с терминами БИ – бурильный инструмент, которое представлено КНБК и БК (компоновкой низа бурильной колонны и сомой бурильной колонной)

1. 
   Основной задачей при бурении вертикальных скважин является предупреждение искривления ствола, и приведение ствола скважины к вертикали в случае его искривления. Для этого применяются следующие три типа КНБК: гладкая, маятниковая и сложная (с несколькими центраторами):
   

- гладкая КНБК без стабилизаторов, состоит из долота, УБТ и бурильной колонны;

- маятниковая, также, как и гладкая может состоять из долота и УБТ, но для оптимизации, может быть установлен в расчётную точку центратор;

- сложная или стабилизированная, применяется с целью формирования ствола скважины в процессе углубления для нормального спуска ОК, а также, сохранения имеющегося не значительного зенитного угла ствола скважины за счёт минимизации реакции на долоте, или центрирования нижней части КНБК путём размещения центрирующих элементов на оптимальном расстоянии от долота;

- активное уменьшение искривления ствола скважины за счёт отклоняющей силы или изменения направления оси долота (увеличение реакции на долоте).

Мы будем рассматривать компоновки, которые применяются при бурении вертикальных скважин, заложенные в ПД с учётом наличие оборудования и инструментов, имеющихся на балансе нашей компании в Узбекистане.

Основной задачей при проектировании КНБК для бурения вертикальных скважин является нахождение такой длинны её направляющей части, при которой общий угол поворота оси долота был бы минимальным при любом сочетании технологических факторов. Объясняю подробно.

КНБК из расчёта Минимум общего угла поворота (fобщ =fпр+fпер) оси долота является критерием нахождения оптимальной длинны её направляющей секции для условий вертикальной скважины. Длину направляющей секции КНБК для предупреждения искривления вертикальной скважины, т.е. обеспечения минимального угла поворота оси долота, определяется как.

Lmax = l ,м. (1).

Модуль Юнга E – 210*10⁶ кН/м²: Экваториальный момент инерции сечения трубы I = 0.049*(Dн⁴ – Dвн⁴), м⁴. (2). Прошу не путать с полярным моментом инерции сечения трубы J =π/32*(D⁴-d⁴) который входит в формулы при расчётах на кручение. Произведение EJ – называется жёсткость на изгиб УБТ, кН*м² , q – вес единицы длинны УБТ основной секции, кН/м. l – без размерный коэффициент приведённой длинны

Произведение, ( Lmax * l) часто называют приведённой длинной стержня.

Рассмотрим пример проектирования КНБК для бурения вертикального участка скважины с учётом выше оговорённых условий.

Dн=0,203 м; Dвн = 0,08, м.; q =2,13 кН/м в растворе 1200кГ/м³ 2,13*(7,85-1,2)/7,85=1,8

Вначале по формуле (2) определяем осевой момент инерции сечения УБТ.

J = 0.049*(0.203⁴ – 0.08⁴) =8.12*10^-5, м⁴.

Далее по формуле (1) находим критическую длину для наших УБТ (длину под весом которой она начнёт терять устойчивость, т.е. прогибаться).

Определим жёсткость УБТ. EJ = 210*10⁶*8.12*10^-5 = 17052 кН*м²

Г.Вудс и А.Лубинский установили, что продольный изгиб первого и второго порядков происходят тогда, когда расстояние от нейтрального сечения до долота составляют соответственно 1,97 и 3,75 безразмерных величины.

Определим длину направляющей части КНБК для предупреждения искривления ствола.

LТ1 = 1,94*(17052/1,8)^0,3333 = 41м весом 41*1,8= 73кН

LТ2 = 3,75*(17052/1,8)^0,3333 = 79м. или 142,2 кН

Т.е. при нагружение долота 73 и 142,2 кН произойдёт изгиб первого и второго порядков соответственно. Ваша задача заключается в определении длины УБТ, соответствующих этому весу в растворе заполняющему скважину. Т.е. при нагружение долота 73 и 142 кН произойдёт изгиб первого и второго порядков соответственно. Если программой бурения предусмотрено бурение долотом 295,3мм, направляющая секция составлена из УБТ диаметром 203мм, плотность р-ра 1,2т/м³ и нагрузкой на долото 150 кН, будет ясно что, в компоновке вес УБТ должен составлять не менее 150/(1-1,2/7,85)*1,25 =220-221 кН. Или в растворе 221/1,8=122-123м. Можно принять ближайший по длине одиночек УБТ, на пример 122/9= 13 скалок УБТ или 122/28= 4 свечи УБТ. Что даст возможность бурить нагрузкой на долото 150 кН. Но критическая нагрузка составляет 87кН, поэтому максимальная нагрузка для выполнения условия вертикальности ствола или с минимальным углом поворота долота по оси КНБК и запасом безопасности 1,25. Составит 87*1,25=108кН. Для того что бы выполнить программу (150кН) необходимо увеличить жёсткость УБТ или установить ОЦЭ ниже точки касания УБТ стенки скважины.

Но – это справедливо при условии, что угол атаки долота к породе происходит перпендикулярно оси долота, в противном случае необходимо устанавливать центраторы с учётом дополнительных условий для расчётов, которые рассмотрим при проектировании жёстких КНБК.

Маятниковая КНБК.

Компоновка этого типа используется для уменьшения искривления ствола, процесс гашения угла производиться за счёт выполаживания в процессе углубления. Очень эффективен при бурении в мягких породах. Принцип маятниковой компоновки заключается в использовании силы тяжести активной части УБТ для возвращения ствола скважины к вертикали. Сила тяжести (F) определяется длиной УБТ от долота до точки касания (активная длина УБТ). Увеличение длины активной части приводит к увеличению силы тяжести, что влечёт к увеличению эффективности работы.