книги из ГПНТБ / Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие
.pdfПрименяемые при бурении дополнительного ствола съемные клинья устанавливаются на одновременное изменение зенитного угля и азимута.
Величина интенсивности искусственного искривления на криволинейном участке ствола принимается для разливных геоло го-технических условий в пределах 0,08 - 0,3 град/м.
Задачей проектирования является определение места забури вания дополнительного ствола,длины криволинейного и прямоли- лейно-наклонного участков ствола,конечных зенитного угла Ѳк и азимута d K отклоненного ствола. Для расчета элементов профи ля дополнительного ствола следует пользоваться формулами (116)
4123), |
(125). |
|
|
|
|
|
|
Глубина забуривания |
Ls |
дополнительного ствола определя |
|||||
ется по формуле |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
L s |
= |
L - |
I , |
(130) |
где I |
- |
глубина основного ствола (по буровому инструменту) |
|||||
на горизонте проектного забоя отклоненного ствола, м; |
|
||||||
|
|
|
I |
= |
+ |
, |
(131) |
здесь |
і, |
и Іг - |
проекция отклоненного ствола, вычисляемые |
||||
по формулам (119) |
и (120); |
|
|
||||
|
|
|
l s |
= |
h |
|
(132) |
аде h - отход забоя дополнительного ствола в вертикальной плоскости н; Ѳ, - зенитный угол основного ствола, град. Знав "+" в формуле. (131) применяется в случае выкручивания допол нительного ствола, знав - в случае вшюлахивания.
Приращение зенитных углов и азимута при бурении дополни тельного ствола происходит лишь на криволинейном участке. Ко нечный зенитный угол Ѳк может быть определен по формуле [44]
j. |
Û |
/ ( y - h ^ i n y f * [(l-l()sinÖ ± |
Ѵ<*Ѳсозф]г |
Ч |
= |
Tr-l,)cosö ± h,sinбCOSCf-------------- |
• |
Приращение азимута на криволинейном участке определяется по формуле
L Л, sin, cf
__________
(I - ï, )siru Ѳ - |
cösF + h, cos Ѳ cos cp |
(І34) |
|
В формулах (133) и (134) верхние знаки принимаются в случае' внполахивання, а нижние —в случае выкручивания дополнительно го ствола скважины. Значение угла ср определяется из выраже ния
|
^ < Р |
= |
(135) |
где ср - угол между наклонной плоскостью |
ABD и вертикальной |
||
плоскостью. |
|
|
|
4 - й |
с л у ч а й . |
Проектирование |
профиля отклоненно |
го ствола пространственно разветвленной многозабойной скважи ны по дуге окружности.
Установлено [46], что, если искусственное искривление скважины осуществляется без снижения производительности буре ния, рациональным профилем отклоненного ствола является про филь, составленный по дуге окружности минимального радиуса, причем эта окружность должна быть расположена на наклонной плоскости, проходящей через ось основного ствола и проектный забой отклоненного ствола (рис.9).
Задачей проектирования является определение места забури вания отклоненного ствола из основного, его длины, зенитных уг лов и азимута. Исходные данные для проектирования - вертикаль ный разрез по апсидальной плоскости и инклинограмма основного ствола, на которых указан проектный забой отклоненного ствола. Положение проектного забоя задается его отходами в метрах от основного ствола в вертикальной плоскости h жъ горизонталь ной - у .
Положение наклонной плоскости ABD , на которой расположен профиль отклоненного ствола, определяется по формуле (135). Полный отход Я проектного забоя отклоненного ствола от основного вычисляется по формуле (129). При известном значе нии Я проектирование оси отклоненного ствола в наклонной
P r .fl. Профиль отклоненного ствола пространственно разветвленноfi многозабобноВ скважины
плоскости производится по формулам: |
|
||||
|
= |
L - |
I |
; |
(136) |
1 |
- |
If |
t} |
>' |
(137) |
J, |
= Ѵ г н г - н г ' ; |
(138) |
|||
г |
- |
57,3 |
|
|
( і з а ) |
1 |
~ |
і |
’ |
|
|
|
|
||||
|
= |
h t<j6 |
; |
|
(140) |
|
|
Д |
' |
|
(141) |
|
|
|
|
||
г = |
|
‘С |
; |
• |
(142) |
ОТ |
|
J |
’ |
|
|
1 - 1 |
ГН |
|
(143) |
||
l2 |
|
l' |
l, ’ |
|
|
где Lj - глубина забуривания отклоненного |
ствола, |
м; L - |
|||
длина основного ствола от устья до горизонта, где расположен ■
проектный забой отклоненного ствола, м; |
I, |
- |
проекция откло |
||||
ненного |
ствола на ось основного, м; г |
- |
ГЗДиус кривизны от |
||||
клоненного ствола в наклонной плоскости, |
м; |
I |
- |
интенсив |
|||
ность искривления отклоненного ствола, град/м; |
Ѳ |
- зенитный |
|||||
угол |
основного ствола, град; L0T - длина отклоненного ствола, |
||||||
м; |
ф |
- необходимый' для достижения |
заданного |
отхода набор |
|||
кривизны на наклонной плоскости, град.-В формуле (137) знак применяется в случае выполаживания отклоненного ствола,
знак |
"+" - |
в |
случае выкручивания. |
|
|
азимута A d K |
||||
' |
Конечные |
зенитный угол |
Ѳк |
и приращение |
||||||
отклоненного ствола рассчитываются по формулам: |
|
|||||||||
|
|
І |
f * |
(liSinQ+ h cos 6 )г |
' |
. ' |
(1 4 4 ) |
|||
1 |
|
|
. |
(Іг ± |
I ,; cos Ѳ |
|
|
|
||
tqAC< = |
, |
. |
fl T , |
|
■- s ---- |
• |
|
|
(145) |
|
3 |
к |
Іг SlltO + |
п cos о |
|
|
|
|
|||
Верхние знаки в формулах (144) и (145) употребляются в случае бурения отклоненного ствола в сторону выкручивания,
н и ш е - в сторону вшюлаживания.
Для определения зенитннх углов и азимутов в любой точке 10т1 отклоненного ствола при значениях Д0=(0к-0)>|15°|или Дс(> 45° производится расчет по формулам (144) и (145). Для этого пред
варительно определяем величины Нс , |
, ff. по формулам: |
|
н і ~ |
г + |
(146) |
|
||
|
|
|
А{= |
Щсозср ; |
(147) |
ff_= |
S t sincf . |
(148) |
Если значение ДѲ < 15° или До( < 45°, то расчет зенит ных углов и азимутов для любой точки отклоненного ствола мож но произвести по формулам:
0.= |
Ѳ ± |
л ѳ |
1 . |
■ |
|
|
|
|
Z0T |
‘от: |
> |
ja II |
Й. |
1+ |
L0T |
‘от і |
> |
о |
|||||
(149)
(150)
где <*0 - начальный азимут скважины. Знак „+" в этих формулах применяется в случае вйюлавйвания скважины и изменения ази
мута ее вправо, |
знак |
- при выкручивании и изменении ази |
мута влево. |
|
|
П р и м е р |
1. |
|
Рассчитать и построить рациональный профиль отклоненного |
||
ствола скважины, основной ствол которой вошел в рудную зону
на |
глубине 1100 м. Требуемый отход от основного |
ствола Н = |
|
80 |
м, интенсивность искусственного искривления |
г = 0 ,2 0 |
|
град/м. |
|
|
|
|
Р е ш е н и е . Имеем 1-й случай проектирования |
профиля |
|
отклоненного ствола, следовательно, воспользуемся для |
расчетов |
||
формулами (115) - (125) и получим следующие значения элемен тов профиля:
Ѳопт |
= |
2 ѵ ^ |
= 1 8 ° |
і |
|
|
|
|
|
/ |
|
г |
= |
SZiâ |
= 286,5 м |
; |
|
|
|
0,20 |
|
|
|
А, |
= 286,5(1- cos 18°) = 14,3 и ; |
||||
ht |
^ |
80 - |
14,3 = |
65,7 м |
; |
г( |
= |
286,5 |
slal8° |
= 88,0 м ; |
|
65.7202 м ;
Ѵ8°
18
h 0,20 - 9 0 " 1 * ' % - & = 2 1 3 “ !
К |
90 + 213 = 303 м |
; |
|
|
|
|
1100 -(88,5+202) « |
810 м . |
Количество постановок клина будет п = 18/2 + 1 = 10 (в том числе и стационарного клина для забуривания отклоненного ство ла). Клинья долины устанавливаться равномерно по всей длине криволинейного участка, т .е . через 90:10 = 9 м.
Расчет профиля отклоненного ствола в данном случае может
быть упрощен при использовании номограммы (см.рис.7). |
По но |
||||
мограмме для данного примера: Ѳопт= 18°; Ls = 90 |
м; |
Ьг |
= |
215 м; |
|
Z,, =710 м. Поскольку глубина скважины |
L = 1100 |
м, |
то |
Ь} = |
|
710 + (1100-1000) = 810 м. Значения остальных элементов |
про |
||||
филя скважины рассчитываются так, как |
это показано |
выше. |
|
||
Полученный профилъ
1100
показан на рис.10. П р и м е р 2 .
Из законченной бурением наклонной скважины глубиной 900 м необходимо пробурить дополнительный ствол с отхо дом в направлении выкручива ния на 60 м и вправо на 40 ы<
Зенитный угол |
скважины Ѳ = |
|
= 15°, |
азимут |
75°. |
Р е |
ш е н и е . Имеем |
|
3-й случай проектирования профиля пространственно искривленной многозабойной скважины, следовательно, рас-
счет профиля отклоненного |
|
||||
ствола производится по фор |
|||||
мулам |
(116) |
- (123), (125) |
- |
||
(135). |
|
|
|
|
|
|
По этим формулам рассчи |
||||
тывается: |
|
|
|
||
г |
= §Zi3 = |
382 и |
; |
|
|
|
|
ь |
|
|
|
в |
= V |
602 + |
402 = |
72 м ; |
|
Ряс. 10. Расчетный профиль скважлны |
ф |
= |
2 /7 2 |
-1 = 17° ; |
|
Я, |
= 382(1 - |
cos 17°) |
= |
16,8 |
м; |
Н2 |
= 72 - 16,8 |
= 55,2 |
|
м ; |
|
г, = 382 sin 17° |
111,5 м |
1 = _55j2_ = 181 M |
17° |
114 M ; |
|||
2 |
0,305 |
|
0,15 |
||
|
|
||||
, |
= 55.2 |
188 M ; |
L0T = 114 + 188 = 302 ы ; |
||
2 |
0,292 |
||||
|
|
|
|||
fä = 60 tg l5 ° = 16,08 M ;
\
l =111,5 + 181 + 16,8 = 308,58 м (случай выкручивания) ;
L,= 900 - 308,6 = 591,4 |
м . |
|
|
|
|
|
Конечный зенитный утол |
; t g cp = — |
= 0,6675; ф = 33°43' ; |
||||
|
|
к |
d |
r |
60 |
. |
у ( 4 0 -1 6 ,8 -0 ,555)2+ |
(308,6-111,5 > 0 ,2 5 9 -^ ||г+ 16,8- 0,966-0,832J 2 |
|||||
to Ѳ„ = |
(308,6-111,5)-0,966-16,8-0,259-0,832 |
|||||
|
||||||
= 0,165 ; |
Ѳк = 9°22' . |
|
|
|
||
Приращение азимута на криволинейном участке1 |
||||||
40 |
- 16.8 |
Sirv 33 |
43 |
= 0,3 |
||
tyAü= (308,6-111,5) sin 15°+ ■Щ" |
|
|
|
|||
-16-0,966-0,832 |
||||||
|
|
cos 15° |
|
|
|
|
|
Art |
= 16°42' . |
|
|||
Таким: образом, для достижения |
|
заданной точки дополнитель |
||||
ный ствол длиной 302 м должен быть |
|
забурен из основного ство |
||||
ла на глубине 591,4 м..На криволинейном участке длиной 114 м (в интервале 591,4 - 705,4 м) должно быть достигнуто уменьше ние зенитного угла на. 5°38’ (15°- 9°22') и азимута на 91°40' (75°+ 16o40f) .
Прямолинейный участок длиной 188 м должен проходиться при неизменных значениях Ѳ и d .
Определил количество постановок съемных клиньев для дос
тижения 0К = 9°20’ и à d = 16°40' |
на криволинейном участ |
ке ствола. |
|
При использовании отклоняющего |
снаряда типа СО конструк |
ции ЕИТРа в сочетании с шарнирными компоновками за цикл проход ки интервала ствола длиной 10 м достигается полное приращение кривизны fi>= 2° .
Тогда иеОбходимое количество |
постановок съемных клиньев |
|||
п |
9 |
|
17° |
» |
ß |
~ |
2° |
|
|
|
|
|||
(в том числе и стационарного клина для отбуривания отклоненно
го ствола). Отклоняющий снаряд |
следует устанавливать равномер |
||||
но по всей длине криволинейного участка через |
se 12,5 м. |
||||
П р и м е р |
3. |
|
3 |
|
|
L = 800 м, имеющей зенитный угол |
|||||
Из скважины глубиной |
|||||
д = 15° и азимут |
с< = 120°, |
необходимо пробурить в сторону |
|||
выкручивания с поворотом вправо |
отклоненный ствол |
с отходами |
|||
в вертикальной плоскости |
h t = 30 м и в горизонтальной плос |
||||
кости ^ = 40 м и второй отклоненный ствол в сторону выполажнвання с поворотом вправо с отходами в вертикальной плоскос
ти hf= 30 м и в |
горизонтальной плоскости у = 40 м. |
Р е ш е н |
и-'в . Имеем 4-й случай проектирования профиля |
отклоненного' ствола пространственно разветвленной многозабой-
НОЙ ^ Ін Д д и н іІ -
Принимаем интенсивность искривления отклоненного ствола : = 0,20 град/м. Для расчета элементов профиля воспользуемся
формулами (136) - (143), (129).
1-й |
отклоненный ствол: |
|
|
||
Г = 57.3 = 286,5 м ; |
Я |
=Ѵ302 + 4021 = 50 |
|||
2 |
" |
|
|
|
|
J, =-|/2 |
• |
50 • 286,5 - |
502 ' = |
162 |
І |
|
|
|
|
|
|