книги / Технология бурения наклонно направленных скважин с большим отклонением забоя от вертикали

( 7 .3 )

- на интервале набора кривизныДЕ усилия т% и тТ >приклады­ ваемые к бурильной колонне в точкеД, определяются по формулам:

Где - вес 1 п.м. бурильной трубы на интервале (кгс/м), Я3 - радиус искривления ствола скважины на интервале; а*р - зенитный угол на глубине кровли пласта; агор = 90°; (а^р - а^) - угол охвата дуги искривления, радиан.

Оцр определяется по формуле:

= arcs

К~ расстояние от кровли пласта до точки Е по вертикали (см. рис. 7.1). - на интервале CD увеличения зенитного угла с ai до сц, при Яг-

Усилия Т " при подъеме и Т™ при спуске бурильной трубы, при­ кладываемые в точке С определяются по формулам:

- на интервале стабилизации зенитного угла ВС.

171

Усилия Гз при подъеме и Гз" ПРИ спуске бурильной колонны, прикладываемые в точке В определяются по формулам:

- на интервале набора кривизны АВ.

Усилия Г2 при подъеме и Г2 при спуске бурильной трубы в точ­

7.2.Применение расчетных формул

Для практического использования расчетных формул, ниже при­ водится пример расчета нагрузки на крюке при подъеме (спуске) бурильного инструмента в наклонную скважину с большим отклоне­ нием ствола от вертикали и горизонтальным стволом в продуктив­ ном пласте.

172

Параметры профиля и конструкции скважины приведены в табл. 4.2 и на рис. 7.1. исходные данные для расчета следующие: про­ ектная глубина скважины 8472 м; долото 0 215,9 мм; УБТ 0 178 мм длиной 100 м; бурильные трубы 0 127 х 9,19 мм. Вес 1 п.м. УБТ 0 178 мм - яубт - 145,4 кгс/м; бурильных труб - q ^ - 32,5 кгс/м. Зенит­ ный угол в конце 1-го участка набора кривизны ai = 75,66°, радиус ис­ кривления Rj = 573 м. На 2-м и 3-м участках набора кривизны а2 = = а,ф = 82,5°; а3 = аг0р = 90°; R2 = 688 м; R3 = 1146 м. Длина горизон­ тального ствола скважины /5 = /гор = 1000 м. На участке с учетом

В данном расчете по определению нагрузки на крюке коэффици­ ент трения между бурильной колонной и стенкой скважины ц при­ нят равным 0,35. Последовательность расчета следующая:

1.Значения Тб и Гб" находятся по формулам (7.1), (7.2).

2.Значения Г" и ТТ находятся по формулам (7.4,7.5).

Ts1 = [15326,5 + 32,5-1146(1 - 0,99144)]e0,3S(9o0'H,5°) = 16365 кгс (7.19)

е 0.и(*>0-«.5°) = ^ 0.35*0.1309 = е 0.М5, = J Q 4 6

Т? = [-15326,5 + 32,5-1146(1 -0,99144)]—?— = -14348 кгс (7.20)

3.Значения Г" и тТ находятся по формулам:

П= [16365 + 32,5-688(0,99144-0,96884)1,046]!,042 = 17603 кгс (7.21)

е й(а3-а 2) _ 1,046

ем(а2-в|) _ 1042

173

4.Значения Тъ и T f находятся по формулам:

Г5 = 17603 + 32,5 • 6194(0,24767 + 0,35 • 0,96884) = 135722 кгс (7.23)

ТЪа = -13306 + 32,5.6194(0,24767-0,35-0,96884) = -31710 кгс(7.24)

5.Значения Тг и T f находятся по формулам (7.11,7.12).

6.Значения Т\ и Т\п находятся по формуле:

7. Суммарная нагрузка на крюке при подъеме и спуске буриль­ ной колонны на конечной глубине скважины £ 7 ^ составит:

Результаты расчета Г*р при различных значениях ц. в процессе выполнения подъема и спуска бурильной колонны в НСБО горизон­ тальным стволом в продуктивном пласте представлены в табл. 7.1.

174

Таблица 7.1

Зависимость нагрузки на крюке при подъеме (спуске) бурильного инструмента в НСБО с горизонтальным стволом в продуктивном пласте от коэффициента трения ц

Из данных табл. 5.1 видно, что нормальный спуск бурильной ко­ лонны в данную НСБО на проектную глубину 8472 м с длиной го­ ризонтального ствола - 1000 м возможен только при коэффициенте трения р = 0,15. Среди путей решения проблемы обеспечения усло­ вий нормального спуска бурильного инструмента на забой - 8472 м и бурение скважины, наиболее эффективными являются: применение бурового раствора на углеводородной основе (или на растворе обра­ ботанной смазочными добавками), установка в зоне башмака пре­ дыдущей обсадной колонны 0 244,5 мм тяжелых бурильных труб - HWDP, расчетной длины или бурильных труб 0 127 мм с толщиной стенки 8 = 12,1 мм), использование легкосплавных бурильных труб

скважины. Применение верхнего силового привода, также способст­ вующего решению проблемы, является обязательным в соответствии с требованиями «Правил безопасности при строительстве нефтяных и газовых скважин» ПБ-08-624-04 при /гор > 300 м. Для улучшения условий передачи на забой требуемой осевой нагрузки следует при­ менять механизмы, создающие вибрации КНБК - осцилляторы.

Анализ результатов расчета показывает, что наибольшее влияние на величину Ткр оказывает коэффициент трения р. Так, если при р =

при р = 0,15. Отсюда вывод о необходимости применения бурового раствора с минимальным значением р. Из данных табл. 7.1 видно, что при применении раствора с р = 0,35 спуск бурильного инструмента на забой скважины, на глубину 8483 м, без применения мер прину­ дительного проталкивания практически невозможен.

Вэтой связи представляет интерес зависимость фактора к = (cosa -

-psina) от р (рис. 7.2) действующего на интервале стабилизации кри­ визны, как наиболее проблемного по длине ствола НСБО. Из графи­ ка видно, что при спуске бурильной (обсадной) колонны для обеспе­ чения положительного значения фактора «к» проектный профиль НСБО должен был» таким, при котором зенитный угол щ в конце 1-го участка набора кривизны, который остается постоянным на всей дли­ не интервала стабилизации кривизны, не должен превышать 80,0°

при р = 0,15. Если ограничить величину к > 0,05, то представляется возможность определить ряд значений а ь удовлетворяющих требо-

176

= (cosg

Рис. 7.2. Зависимость параметра к от коэффициента трения р

177

Таблица 7.4 Нагрузка на крюке при подъеме (спуске) бурильного инструмента в наклонной (пологой) скважине

сбольшим отклонением ствола от вертикали (при различных значениях радиуса искривления

ипостоянном значении зенитного угла ствола скважины)__________________