Конструктивные особенности и области применения бурильных труб.

Трубы бурильные ведущие служат для передачи вращения от ротора к бурильной колонне. Бурильные трубы обычно имеют квадратное или шестигранное сечение. Они выполняются в двух вариантах: сборными и цельными. Трубы бурильные с высаженными концами бывают с высаженными наружу и внутрь. Бурильные трубы с приваренными соединительными концами изготавливают двух типов: ТБПВ – с приваренными соединительными концами по высаженной наружу части и ТБП – с приваренными соединительными концами по не высаженной наружу части. Бурильные трубы с блокирующими поясками ТББ отличаются от стандартных труб с высаженными внутрь концами наличием блокирующих поясков на концах трубы, цилиндрической резьбы с шагом 4 мм, упорного соединения трубы с замком, тугого сопряжения с замком. Бурильные трубы со стабилизирующими поясками отличаются от стандартных труб наличием гладких участков трубы непосредственно за навинченными ниппелем и муфтой замка и стабилизирующих уплотнительных поясков на замках, конической (1:32) трапецеидальной резьбы с шагом 5,08 мм с сопряжением по внутреннему диаметру……….

16.Принципы расчета бурильной колонны при бурении забойным двигателем. Как и какие нагрузки учитываются при этом расчете.

Расчет БК при бурении ЗД прямолинейно-наклонного участка наклонно-направленной скв

Q_прод=Qcosα; Q_норм=Qsinα; F_тр=μQ_н=μQsinα;(μ~0.3);

P_прод=Q_прод+F_тр=Q(sinα+μsinα)

L_I>=L_зд+L_убт+L_нк+l^I₁+…+l¹_n Если нет, то l^I_ny=L_I-(L_зд+L_убт+L_нк+l^I₁+…+l¹_(n-1))

Расчет БК при бурении ЗД искривленного участка наклонно-направленной скв.

P_и=F^II_тр+Q^II_проек Q^II_проек=|gq^II_oR(sinα_к-sinα_н)|

P_и=μ|±2gq^II_oR₂(sinα_к-sinα_н)-gq^II_oR₂sinα_кΔα±P_нΔα|+|gq^II_oR₂(sinα_к-sinα_н)|

Δα=α_к-α_н Если α_к>α_н, то cosα_к<cosα_н => “+”

“-P_н“ – при наборе кривизны “+P_н” – при сбросе кривизны

считается, что на участке БК состоит из одной секции L_II=πR₂α/180=0.1745R₂α

17.Принципы расчета бурильной колонны при бурении роторным способом. Как и какие нагрузки учитываются при этом расчете?

этапы:

- статический расчет, когда не учитываются знакопеременные циклические напряжения, а учитываются постоянные напряжения изгиба и кручения

- на достаточную прочность или выносливость

статический расчет

для вертикальных скв

;

K_з=1,4 – при норм. усл. K_з=1,45 – при осложн. усл.

для наклонных участков

;

;

18.Типы КНБК, применяемые для бурения различных интервалов наклонно-направленной скважины. Принцип выбора КНБК. Какие факторы влияют на выбор типа КНБК для бурения различных участков наклонной скважины?

Наиболее часто встречаемые КНБК:

ОШ – шарнирный двигатель-отклонитель ТО – турбинный отклонитель ДЗ – ВЗД

22.Изобразите возможные типы профиля наклонно-направленных скважин. Какие факторы влияют на выбор того или иного типа профиля? Назовите типы отклонителей и области их применения.

тангенциальный S-образный профиль J-образный вид профиля

Преимущества и недостатки типов профилей ННС.:

- “S”-образный профиль целесообразно проектировать для вскрытия продуктивного гор-та (ПГ) вертикально, или под некоторым углом, для бурения скв. глубиной до 5000м., особенно в тех случаях, когда по технологическим причинам не допускается применение на нижних интервалах бурения КНБК с центрирующими и калибрующими эл-ми, а также в условиях слабого естественного уменьшения зенитного угла.

- “J”-образный профиль целесообразно проектировать в целях минимизации зенитного угла в интервале размещения глубинно-насосного оборудования (ГНО), а также при необходимости вскрытия ПП под большим зенитным углом, для раскустовки с учетом требований по расположению ГНО, для сокращения интервала ориентируемого бурения.

- “тангенциальный” профиль обеспечивает максимальное отклонение ствола скв. от вертикали при минимальном угле наклона ствола скв. Применяется для скв. с большими отходами, при кустовом способе для скв. с большим вертикальным участком.

2 и 3 профили проектируются в условиях устойчивой работы КНБК.

Назначение – создание на долоте отклоняющего усилия или наклона оси долота к оси скв. для искусственного искривления ствола скв. в заданном или произвольном направлении.

Ориентируемые отклоняющие системы – система механизмов искривления: кривой переводник, турбинный отклонитель (ТО), отклоняющие системы на базе ВЗД, электробуры с механизмами искривления, системы с накладками (отклоняющие), системы с шарнирными элементами. В роторном бурении: отклоняющие клинья в сочетании с шарнирными отклонителями.

Неориентируемые КНБК для набора параметров - КНБК на базе турбобуров и ВЗД. Диапазон ВЗД: Æ54, 60, 85, 88, 95, 105, 108, 127, 155, 172, 195, 240мм, а также турбинная техника с наиболее часто встречаемыми названиями: А6Ш - для алмазных долот (повышенный момент), А9ГТШ, ТПС – с плавающими стопорами (опорно-центрирующими элементами), 3ТСШ – секционные турбобуры, Т12МЗБ – односекционное исполнение.

Кривой переводник

Максимальный угол перекоса – 3.5 град.

Уипсток

Шарнирный отклонитель для роторного бурения.

Кривой переводник: -переводник, у которых резьба с перекосом на ниппеле в пределах от 1 до 4’ (b=1-4’) большая жесткость кривого переводника способствует возникновению в сечении изгиба отклоняющих КНБК момента упругих сил значительных величин, и как следствие повышенной отклоняющей силы на долоте, в следствии этого, увеличивается интенсивность фрезерования стенки ствола скв., приводящая к росту темпа искривления скв. и зенитного угла. Однако, упругая деформация ухудшает энергетические параметры турбобура, снижает интенсивность и может привести к потере отклоняющей способности КНБК.

кривой переводник обычно применяют в сочетании с односекционным турбобуром. С ним можно достичь зенитных углов a=40-45’; в сочетании с укороченным турбобуром a=50-55’; и спец. короткими турбобурами до a=до 90’.

на интенсивность зенитного угла с помощью кривого переводника, влияет геометрия КНБК; жесткость; вес одного погонного метра ВЗД, УБТ; диаметр скв.; режим бурения; боковая фрезерующая способность долота; физ.-хим. и механические св-ва проходимых пород.

Отклонитель P-1 - отклонитель с двумя перекосами в одной плоскости.

входит в состав упругих КНБК, имеет 2 перекоса в муфтовой и ниппельной частях от 2 до 2.5, 3’, длиной от 3 до 8м. Перекосы в одной плоскости и в одном направлении.

с такими системами можно достигнуть угла 90’, но интенсивность – величина переменная.

Отклонитель с накладкой.

включает в себя:

система предназначена для достижения значительных зенитных углов

надежность зависит от толщины и места установки накладки. Толщина накладки не может превышать полуразности диаметра долота и турбобура

Турбинный отклонитель

отклоняющая система, в которой нижний и верхний узлы соединены через кривой переводник. Чаще всего, угол перекоса 1.5’. Валы систем соединяются с помощью спец. шарниров.

ТО-172: L=10745мм; Lш=2000мм.;

ТО2-195;

ТО2-240: L=10170мм; Lш=2350мм; Q=50л.

Шпиндель отклонитель

ШО-195: L=4600мм; Lш=2485мм; Q=30л; DP=40атм.

Преимущество таких отклонителей – это малое расстояние от долота до точки перекоса, что в отличии от кривого переводника, снижает деформацию этого участка и повышает величину отклоняющего усилия на долоте, что в свою очередь снижает стойкость забойного двигателя.

Применяя такие отклоняющие системы, можно например увеличить вращающий момент или мощность, реализуемую на долоте за счет увеличения кол-ва секций, а уменьшая расход БР – понизить частоту вращения долота.

Двигатель для горизонтального бурения (ДГ)

сочетают в себе шарниры плоскостного и пространственного типов.

ДГ-155: L=27000мм; Lш=1600мм. С помощью такого ДГ можно достигнуть радиуса

искривления 50-80м.

Шарнирный отклонитель (ОШ)

ОШ-172: L=1555мм; Lш=1390мм.

Упругий отклонитель

резинометаллическая или рессорная накладка на корпус ЗД.

В электробурении применяются электробуры Æ164, 170, 185мм с механизмами искривления(МИ) от 1 до 1,5’; и в электробурах Æ215, 240 – мах угол искривления 2’.

В роторном бурении, механизмы искривления используются стационарного и съемного типов. Чаще всего это “U”-образное полукруглое приспособление для крепления в открытом или обсаженном стволе. Клиновидное устр-во с наклонной направляющей для долота, длиной от 2-х до 4.5м, а также спец. шарнирный КНБК.

Корпусные шарниры плоскостного типа обеспечивают поворот частей КНБК вокруг оси шарнира на заданный угол только в одной плоскости.

Верхние шарниры – шарниры пространственного типа, обеспечивают любое положение внутри конической пов-ти вращения шарнира. Устанавливаются непосредственно над КНБК для снижения сил сопротивления при перемещении бурильного инструмента. Для совмещения центра шарниров с осью ствола скв., на их наружной пов-ти устанавливают центрирующие эл-ты, или в нижней части шарниров – подпоры.

В практике строительства направленных скв., применяются также искривленные эл-ты с изменяющейся геометрией. В искривленный эл-ах могут изменять угол перекоса на пов-ти мех. перемещением нижней и верхней частей, и затем устанавливаться в состав КНБК или управляться с поверхности за счет изменения перепада давления или сбрасывания шариков с пов-ти во внутрь бурильного инструмента, который попадая в спец. пазы управляемых переводников, обеспечивают изменение их геом. параметров.

23 В каких условиях целесообразно бурение горизонтальных участков ствола скважин. Каковы особенности бурения и крепления горизонтальных стволов?

Основное преимущество горизонтальных и разветвлено-горизонтальных в: 1) в увеличение области дренирования- повышения поверхности вскрытия п.п., обеспечивающих повышения производительности экспл. скважины и увеличения степени извлечения углеводородов, повышения конечного коэфф. нефте-газоотдачи пласта; 2) снижение удельных объёмов подготовительных и строительно-монтажных работ, сокращение объёмов буровых работ; 3) увеличение сроков безводной эксплуатации скважин за счет снижения перепадов давления на п.п.; 4) повышения эффективности создания и эксплуатации подземных хранилищ газа; 5) в эффективной разработки морских месторождений, месторождений находящихся в труднодоступных регионов; 6) в повышение эффективности разработки месторождений с трудно извлекаемыми запасами высоковязких нефтей, разработке сложно построенных коллекторов (низко проницаемые не однородные пропластки); 7) повышение эффективности разработки п.п. малой толщины; 8) восстановление бездействующих скважин методом зарезки и бурения дополнительных горизонтальных стволов из эксплутационных колонн ранее пробуренных скважин; 9) кустовое размещение устьев горизонтальных скважин позволяет оптимизировать их наземную обвязку и автоматизировать процесс управления скважинами.

Недостатки: 1) удорожание стоимости строительства горизонтальной скважины и разветвлено горизонтальной скважины (рис): 1-расвор без твердой фазы (отстой), 2-зона суспензии, 3-осевший шлам, 4-оползание шлама; 2) сложности в выборе режима отработки долота со сохранением устойчивости ствола скважины и выбора гидравлической программы промывки (рис): 1- видоизмененное осаждение с сопротивлением; 2- бойкотовское осаждение шлама; Осаждение частиц происходит вертикальном направлении даже когда пробирка наклонена. Тонкий слой очищенного раствора образуется ниже верхней стенки пробирки и верхней части раствора. Частички осаждаются из зоны суспензии и образуют осадок. Одновременно с оползанием осадка результирующий градиент плотности в поперечном сечении вызывает нарушения равновесия давления. В результате этого образуются конвекционные потоки которые выталкивают легкую фазу вверх, более тяжелую вниз, что ускоряет осаждения в зоне суспензии. Одновременное осаждение и соскальзывания осадка называется оползанием (граф). 3) затруднения в освоении и вызове притока горизонтального ствола. Невозможность определения интервалов освоения горизонтального ствола. 4) непременное условие – хорошее знание нефтепромысловой геологии месторождения и геологического строения п.п.. 5) неопределенность места прорыва пластовых вод при эксплуатации скважины. 6)сложности проведения геофизических и гидродинамических исследований требующих разработки специально технических средств (гибких труб) и технологий; 7) затруднения в выборе методов технических средств и технологии проведения ремонтно-восстановительных работ.

24 .Что понимается под режимом бурения и какова методика его оптимизации?

Режим бурения - сочетание таких параметров, которые существенно влияют на показатели работы долота и которые буровик может изменить со своего пульта.

P_д [кН] – нагрузка на долото, n [об/мин] – частота вращения долота, Q [л/с] – расход(подача) пром. ж-ти, H [м] – проходка на долото, V_м [м/час] – мех. скорость проходки, V_ср=H/t_Б – средняя, V_м(t)=dh/dt_Б – мгновенная, V_р [м/час] – рейсовая скорость бурения, V_р=H/(t_Б + t_СПО + t_В), C [руб/м] – эксплуатационные затраты на 1м проходки, C=(C_д+С_ч(t_Б + t_СПО + t_В))/H, C_д – сибестоимость долота; C_ч – стоимость 1часа работы бур. обор. Оптимизация режима бурения: maxV_p – развед. скв., minC – экспл. скв..

(P_д, n, Q)_опт=minC, maxV_р

C=f₁(P_д, n, Q) ; V_p=f₂(P_д, n, Q)

Этапы поиска оптимального режима - на стадии проектирования - оперативная оптимизация режима бурения - корректировка проектного режима с учетом инф., полученной в процессе бурения

В процессе проектирования мы используем инф. полученную при бурении скв. в данном регионе, в аналог. усл., данные по гоелог. разрезу скв., рекомендаций завода-изготовителя бур. инстр., рабочих хар-к забойных двигателей.

2 способа выбора t_опт долота на забое: