книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

колонны; dBH— внутренний диаметр обсадной колонны, м; у,, у2— углы пе­ рекоса осей переводников отклонителя, рад.

Угол выхода долота из скважины, равный зенитному углу второго ство­ ла, определяется по формуле

Подставляя полученные значения в формулу (10.1), определяем мини­ мальную длину вырезаемого участка обсадной колонны, а по формулам

10.2. Определение длины интервала забуривания бокового ствола

сучетом эксцентричности расположения обсадной колонны, кавернозности ствола, пространственного искривления и интенсивности желобообразования [86]

Одним из основных осложнений при проводке боковых стволов (БС) и ответвлений (От) является заклинивание бурильной и обсадной колонн в «окне» или на участке вырезанной эксплуатационной колонны. Это осо­ бенно актуально для скважин глубиной более 2000 м при низкой буримости пород и ограниченной проходке на долото.

В действующей методике ВНИИБТ изложены способы определения ос­ новных геометрических параметров, а на рис. 10.2 приведена схема забури­ вания нового ствола. Пусть длина интервала забуривания ствола равна h3, тогда длина «окна» (выреза) определяется по формуле:

где h3 — расчетный интервал забуривания, м; к — коэффициент запаса ин­ тервала забуривания (к = 1,1); D3 — диаметр замка бурильной колонны, м; ак — зенитный угол в конце интервала забуривания, град., который опреде­ ляется по формуле:

где — диаметр долота, м; R — радиус искривления в интервале забурива­ ния, м.

Формулы (10.11) и (10.12) общеизвестны, однако они не учитывают сле­ дующие частные случаи:

— эксцентричность крепления обсадной колонны;

Рис. 10.2. Схема забуривания нового ствола (ответвления).

—кавернозность ствола скважины;

—искривление основного ствола скважины;

—интенсивность желобообразования, зависящую от пространственного искривления, способов и режимов бурения, типов долот, прочности

пород, длины ответвления, числа рейсов бурильной колонны.

На рис. 10.2 показана схема забуривания ствола из обсадной колон­ ны, расположенной эксцентрично в кавернозном стволе с зенитным уг­ лом ак.

Максимальное требуемое отклонение от внутренней стенки обсадной трубы до стенки сформированного нового ствола без учета глубины желоба и угла наклона определяется по формуле:

где Д — величина отклонения («ступеньки»), м; Д0 — толщина стенки обсад­ ной колонны, м; кк — средний коэффициент увеличения диаметра ствола; Dn — диаметр долота основного ствола, м; D0 — наружный диаметр колон­ ны основного ствола, м; D?fl—диаметр нового ствола (ответвления), м.

В большинстве случаев азимут искривления скважины Ас не совпадает по величине с требуемым азимутом нового ствола Ан, что является причи­ ной неточностей в расчетах и осложнений при забуривании. При этом для

нахождения зенитного угла в конце интервала забуривания а к необходимо использовать известное правило «треугольника» по формуле:

где ^ — изменение азимута скважины, град.; ау— угол установки отклони­ теля, т. е. угол между азимутом скважины и плоскостью действия отклони­ теля Ау0>ау = Ас-Ау0+360°С ас— зенитный угол в скважине в начале забури­ вания, град.

Угол установки отклонителя ау и изменение азимута <рАопределяется по формулам:

где AH— азимут нового ствола, град.

Вертикальная проекция интервала забуривания в цементном мосте, ко­ лонне, цементном кольце и породе определяется по формуле:

где aKрассчитывают по (10.14)-( 10.16), град.; ас определяют по данным инклинометрии в начале забуривания, град.

Горизонтальная проекция рассчитывается по формуле:

а3 = 5cosak,

Пример расчета. Исходные данные для расчета по скв. № 24 Печоргородского НГКМ: Н = 2820 м, ac = 3°С, А, = 110*С, Ан = 220°С, Д0 = 10 мм, DA= 295 мм, D0 = 216 мм, кк = 1,2, R = 287м, i = 20°С /100 м, фА110°С.

По формулам (10.14)-(10.18) получаем ак= 5°С, а ’к= 7°С, ау= 135°С,

= 110°С + 135°С = 245°С, h3 = 19,11 м, Д = 0,3434 м, а3= 0,332 м, 13= 20 м. Таким образом, длина участка забуривания нового ствола составляет 20 м.

10.3. Удаление участка обсадной колонны по периметру

Удаление участка обсадной колонны производится с помощью универ­ сальных вырезающих устройств (УВУ), основные технические данные ко­ торых приведены на схеме (рис. 10.3) и в табл. 10.1 (с допустимыми откло­ нениями от системы СИ).

УВУ представляет собой устройство с раздвижными резцами, работаю­ щее за счет перепада давления (бурового раствора или технической воды, прокачиваемых через него) и вращения бурильной колонны ротором или с помощью винтового забойного двигателя.

УВУ (рис. 10.3 и 10.4) состоит из цилиндрического корпуса 6, в котором на втулке 7 укреплена игла 8, оснащенная насадкой 10, необходимой для прохода жидкости, и уплотнительным кольцом 11 и связанная с поршнем

Т а бл иц а 10.1. Основные технические данные УВУ

.

9, толкателем 16 и возвратной пружиной 17, служащих, в свою очередь, для выдвижения трех рычагов 29 с резцами 32 из пазов патрона 26.

Резцы 32 крепятся к рычагам 29 винтами 30, 31 и 33, 34.

Выдвижение рычагов ограничивается кольцевой опорой 27 и ограничи­ телем 35.

Поршень 9 снабжен уплотнительным кольцом 12.

В верхней части толкателя 16 установлены кольцо 13, распорная втулка

15 и возвратная пружина 17.

На уровне рычагов в толкателе установлено пружинное кольцо 28 для

фиксации рычагов 29 в транспортном положении.

В корпусе 19 расположены шпонки 25, взаимодействующие со вставкой 21, которая закреплена относительно корпуса 19 фиксатором 22, пружиной

23, гайкой 20 и винтом 24. u к „ Вставка 21 соединена с патроном 26 метрической конической резьоои

МК 90 х 6 х 1: 16. ,, На патрон 26 снизу навинчен и зафиксирован винтом 37 наконечник зо

с лопастями для разбуривания цементных пробок.

Центрирование УВУ осуществляется тремя направляющими 3, располо­ женными в пазах корпуса 1 и застопоренным кольцом 5.

Рис. 10.3. Схема универсального вырезающего устройства УВУ-168: 1, 6 —корпус; 2 — поршень; 3 — направляющие; 4 — уплотнительные кольца; 5 — стопорное коль­

24 — винт; 25 — шпонки; 26 — патрон; 27 — кольцевая опора; 28 — кольцо пружин­ ное; 29 —рычаги; 30, 31, 33, 34 —винты; 32 —резцы; 35 — ограничитель; 36 —на­ конечник; 37 — винт.

При прокачивании бурового раствора под действием перепада давления на поршни 2, с установленными на них уплотнительными кольцами 4, на­ правляющие выдвигаются и достигается усиление центрирования УВУ.

Принцип действия устройства.

УВУ опускают на бурильных трубах в скважину до интервала вырезания обсадной колонны. После этого включают ротор и буровой насос.

При прокачивании бурового раствора через кольцевой зазор между иг­ лой 8 и насадкой 10 возникает перепад давления, под действием которого поршень 9 перемещает вниз толкатель 16, сжимая пружину 17.

Толкатель, в свою очередь, выдвигает из пазов патрона 26 рычаги 29 до соприкосновения резцов 32 со стенками обсадной колонны.

Резцы прорезают стенку колонны, после чего рычаги выдвигаются до упорного кольца 27 и ограничителя 35. При этом насадка 10 вместе с порш­ нем 9 опускается вниз, увеличивая отверстие для прохода бурового раство­ ра между иглой 8 и насадкой 10.

При выходе рычагов в рабочее положение происходит снижение давле­ ния в нагнетательной линии.

При равномерной подаче вниз инструмент продолжает резание колонны До заданной глубины, превращая в металлическую стружку удаляемую об­ садную колонну.

При отрыве резцов от забоя и прекращении подачи бурового раствора поршень 9 с толкателем 16 возвращается под действием пружины 17 в ис­ ходную позицию.

Толкатель 16, перемещаясь вверх, при помощи пружинного кольца 28 возвращает рычаги 29 в транспортное положение.

В случае незакрытая рычагов они при подъеме инструмента упира­ ются в торец колонны. При создании тягового усилия в 22—40 кН фиксатор 22 выходит из зацепления с корпусом 19, в результате чего

Удаление обсадной колонны осуществляется в следующей последователь­ ности:

1. Сначала включают ротор и вращают инструмент с частотой 50— 70 мин-1, а затем включают насос, доводя его подачу до 14 дм3/с.

2.В течение 10—15 мин осуществляют вращение инструмента, а затем начинают подачу инструмента, создавая осевую нагрузку до 1,0 кН. Про­ резание стенок обсадной колонны фиксируется по резкому снижению давления на 1,0—1,5 МПа, что характеризует полное раскрытие резцов УВУ.

3.Дальнейшее удаление колонны производится с постепенно увеличи­ вающейся осевой нагрузкой до 40 кН при равномерной подаче инструмен­ та, при этом через каждые 0,5 м фрезерования рекомендуется производить профилактические промывки.

4.После износа резцов или удаления запроектированного участка ко­ лонны включают ротор, промывают скважину в течение 1,5 цикла и затем прекращают промывку и медленно поднимают инструмент в обсаженную часть ствола для проверки утапливания резцов в корпусе.

5.Если за один рейс запроектированный интервал разбурить не удалось, то заменяют резцы и продолжают работы по удалению необходимого участ­ ка колонны. Средние показатели фрезерования обсадных труб диаметром 168 мм составляют: проходка за рейс — 4,5 м; скорость фрезерования — 0,4 м/ч (по технической характеристике средняя проходка на комплект резцов по трубе группы прочности Д составляет 18 м, скорость фрезерования — 0,3—1,0 м/ч).

6.После окончания работ проводится полная ревизия вырезающего уст­

ройства.

С целью предупреждения «протирания» обсадной колонны допускается производить работы с УВУ и райберами с применением винтовых забойных двигателей, причем рекомендуется использовать двигатели Д-127 со спа­ ренными рабочими органами.

Цементный мост разбуривается роторной компоновкой с промывкой технической водой до отметки, соответствующей верхней части вырезанно­ го участка обсадной колонны. Затем скважину тщательно промывают и за­ меняют воду на буровой раствор.

Реальная длина фрезерования участка обсадной колонны, определяется проектной интенсивностью набора кривизны бокового ствола и рассчиты­ вается по формуле

кривизны интервала забуривания, м; D — диаметр долота для бурения бо­ кового ствола, м; Dc — диаметр бокового ствола, м; DK— наружный диа­ метр эксплуатационной колонны, м; а — запас длины фрезерованной ко­ лонны для прохождения технологического инструмента (1,3... 1,5) м.

Расчетные величины длин участков фрезерования обсадной колонны для различных R приведены в табл. 10.2.

Вырезающие устройства предназначены для вырезания участков обсад­ ных колонн с целью забуривания нового ствола, вскрытия вышележащего пласта обрезки труб, выполнения изоляционных работ и т. д.

Устройства представляют собой изделия с раздвижными резцами, рабо­ тающими при прокачивании бурового раствора и вращении в обсадной ко­ лонне.