Метод разработки бурение, страница 33

Результирующую этих двух сил Р3 можно разложить на две составляющие: силу Р\, действующую вдоль оси колонны, и силу Р2, перпендикулярную ей. Если Р2 направлена к вертикали, до­лото стремится уменьшить зенитный угол скважины а, и сила Я2 может быть названа выпрямляющей силой (рис. VI.8, а). Если Р2 направлена от вертикали, долото стремится увеличить зенит­ный угол скважины а, и Р2 является отклоняющей силой (рис. VI.8, в). Если Р2 равна нулю, наступит стабилизация зенитного угла скважины а (рис. VI.8, б).

При бурении в изотропных породах (одинаковые физические свойства в любых направлениях) значение Р2 зависит от нагрузки на забой, диаметра скважины, зазора между УБТ и стенкой скважины, диаметра УБТ и зенитного угла скважины. С повышением нагрузки на забой увеличится прогиб нижней части бурильной колонны, точка Т приблизится к долоту и составляю­щая  веса  направляющего участка  колонны  Рн  уменьшится. Это приведёт к снижению выпрямляющей силы Р2. При дальнейшем повышении нагрузки на забой может наступить стабилизация (Р2 становится равной нулю), а затем и прирост зенитного угла скважины а  (Р2 становится отклоняющей силой).

Наибольшее влияние на искривление сква­жины оказывают анизотропность горной по­роды (различные физические свойства по раз­ным направлениям) и степень наклона чере­дующихся по твердости и мощности пластов. Для предупреждения искривления скважины наи­более благоприятными являются условия, когда долото занимает положение, перпендикулярное или параллельное по отношению к плоскости слоистости. Во всех других случаях долото, стремясь занять одно из этих положений, от­клоняет скважину от вертикали.

   Обеспечение вертикальности затруднено и в том случае, когда пласты залегают наклонно -в и чередуются по твердости и мощности. В каж­дом пласте долото стремится запять положение, перпендикулярное или параллельное плоскости напластования пород, поэтому скважина будет искривляться в сторону падения или поднятия пласта.

    В    результате    возможно    увеличение    или уменьшение зенитного угла скважины при одновременном изменении азимута.

  Силу    Р2    можно    регулировать,    используя в   нижней  части   бурильной  колонны   одно   или два   центрирующих   приспособления   или   УБТ разных диаметров.   В  этом  случае секция  рас­четной длины из УБТ большего диаметра устанавливается над долотом, а над ней размещают УБТ меньшего диаметра. Часто на границе перехода от УБТ большего размера к УБТ меньшего диаметра устанавливают первое центрирующее приспособление, а на расчетном рас  стоянии  в  колонне  УБТ   меньшего  диаметра — второе центрирующее приспособление, при этом используют центраторы диаметром, равным диа­метру долота.

При бурении в сложных геологических условиях широко при­меняют конструкции низа бурильной колонны (компоновки), ос­нованные на принципе центрирования долота в скважине (рис. VI.9). Компоновки такого вида составляют из расширителей, УБТ и центрирующих приспособлений, выбираемых в зависимости от геологических условий (твердости породы, угла наклона и мощ­ности пластов, чередующихся по твердости, характеру тектониче­ских нарушений) и заданного режима бурения.

Несмотря на многообразие конструкций таких компоновок, оп­тимальную длину их выбирают так, чтобы отклоняющая сила, действующая на долото, имела минимальное значение, так как нулевое значение этой силы может быть получено только при за­ниженных нагрузках на долото.

Рис. VI.9. Компо­новка низа бу­рильной колонны для предупреж­дения искривле­ний скважин при турбинном буре­нии:

а— в твердых устойчивых породах; б —при сильной тенден­ции к искривлению; в — конструкции ВНИИБТ;     1-бурильные трубы; 2 — расширитель {цент­ратор); 3 — УБТ; 4 — турбобур; 5 — долото; 6 — трехгранный рас­ширитель - стабили­затор (ТРС); 7 — маховик; 3 — центра­тор на ниппеле тур­бобура

1.12.АВАРИЙНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И ЕГО КЛАССИФИКАЦИЯ

Ловильный  инструмент