Скважин с применением винтовых двигателей - отклонителей

 

Бурение наклонных и горизонтальных скважин в настоящее время чаще

всего осуществляют по трёхинтервальному профилю [17], который включает

следующие участки:

−

−

вертикальный;

набор зенитного угла с отклонителем; искривление может осуществляться с

различной интенсивностью на разных интервалах;

−

прямолинейный участок – участок стабилизации зенитного угла; в наклонной

скважине угол может быть равен 25…55°, в горизонтальной – 80…100°.

Компоновка с забойным двигателем стала универсальной, т. к. может

применяться на всех участках направленных и горизонтальных скважин (верти-

кальный, набор, спад угла, стабилизация).

Наибольшее распространение получила компоновка с искривлённым кор-

пусом двигателя, которая позволяет набирать или терять угол, когда колонна не

вращается, и бурить строго прямо вперёд при её вращении ротором. При условии

правильно подобранного долота и компоновки нижней части бурильной колонны

в соответствии с геолого-техническими условиями бурения это приводит к тому,

что количество спускоподъёмных операций резко уменьшается [13].

Винтовой отклонитель может иметь угол перекоса осей между шпин-

дельной секцией и секцией двигателя от 0° до 3°. Величина угла перекоса осей

определяет интенсивность изменения зенитного угла при работе с отклоните-

лем и может изменяться в широком диапазоне: от 1 до 3 градусов на 10 метров.

Интенсивность искривления определяется геометрическими размерами

отклонителя, её находят по известной формуле А. Г. Калинина [12, 15]:

 

R =

L 1 + L 2

2 sin(ä − â)

 

,

где

L 1 – длина нижнего плеча отклонителя (от торца долота до места искрив-

ления переводника отклонителя), м;

L 2 – длина верхнего плеча отклонителя (от места искривления переводни-

ка до торца верхнего переводника с ножами), м;

δ – угол перекоса секций винтового забойного двигателя, град.;

β – угол наклона нижнего плеча отклонителя к оси скважины, град.

Угол β определяется по формуле:

 

β = arctg

D − d

2 L 1

 

,

где

D и d – диаметры долота и отклонителя соответственно, м.

 

38

 

На рисунке 1.18 приведена формализованная компоновка нижней части

бурильной колонны для бурения искривлённых и прямолинейно-наклонных

участков скважины.

 

Рисунок 1.18 – Компоновка нижней части бурильной колонны

 

39

Элемент Примечания                     УБТС - создание нагрузки                                 Ясс - ликвидация прихватов                       УБТС - создание нагрузки                           ТБТ - диамагнитная труба                             ЦС - центрирование             БП - безопасный переводник                                 Телесистема                         Переводник                             ТБТ - диамагнитная труба                             ЦДП - центрирование                                             ДРУ - забойный двигатель-отклонитель                                     Долото

 

При бурении прямолинейно-наклонного участка – участка стабилизации

зенитного угла наклонно направленной скважины, компоновку с отклонителем

вращают ротором. Это позволяет исключить дополнительные спускоподъемные

операции и сократить время бурения.

При вращении искривлённого двигателя в прямолинейном стволе на от-

клонитель действуют моменты сил, в том числе центробежной силы, которые

могут привести к напряжениям в теле корпуса двигателя, превышающим пре-

дел текучести (упругости) материала [19, 20]. Поэтому скорость вращения име-

ет предельно допустимые значения, которые определяют с помощью номо-

грамм, приведённых на рисунках 1.19-1.21.

 

Рисунок 1.19 – Номограмма для определения угла искривления и допустимой скорости

вращения двигатель ДГР-178

 

 

Пример использования номограммы поясняется рисунком 1.19. Пусть длина

нижнего плеча отклонителя 2400 мм (точка А), проводим перпендикуляр до пере-

сечения с линией АВ (точка В), затем до пересечения по стрелке с осью «угол ис-

кривления» (точка С). Получаем допустимый угол перекоса 1°25', продолжим ли-

нию до пересечения с прямой ДЕ (точка Д) и опускаем перпендикуляр на ось абс-

цисс (точка Е). Таким образом, для винтового отклонителя ДГР - 178 получаем до-

пустимое число оборотов ротора 68 об./мин.

Для бурения горизонтального участка применяют следующую технологию:

выставляют регулятором угла винтового отклонителя перекос осей 0°, то есть по-

лучают практически прямой двигатель. Бурение осуществляют забойным двига-

телем, включённым в состав компоновки, приведённой на рисунке 1.18.

 

40

 

Рисунок 1.20 – Номограмма для определения угла искривления и допустимой скорости

вращения двигатель ДГР-195

 

 

Рисунок 1.21 – Номограмма для определения угла искривления и допустимой скорости

вращения двигатель ДГР-240

 

41