способ бурения вертикальных и естественно искривляющихся скважин
Классы МПК: | E21B7/08 особые устройства для изменения направления буровой скважины, например специальные буровые долота, конусные пробки для ухода в сторону, шарнирные отклонители |
Автор(ы): | Белоруссов В.О. |
Патентообладатель(и): | Белоруссов Владимир Олегович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-03-14 публикация патента:
30.06.1994 |
Использование: при бурении вертикальных и естественно искривляющихся скважин в осложненных условиях, где породы могут существенным образом влиять на кривизну скважин, если бурить их без предупредительных мер компоновкой с центраторами или без них и без ограничения эффективной нагрузки на долото. Сущность изобретения: перед бурением определяют коэффициент влияния типа долота на искривление ствола скважины путем перемножения индексов анизотропии пород, полученных при бурении лопасным долотом ствола скважины до появления его искривления и последующем бурении ствола скважины до появления его искривления долотом с минимальным вылетом зубьев. Затем осуществляют поинтервальное углубление вертикальных и естественно искривляющихся скважин с постоянной нагрузкой на долото. После этого определяют величину отклонения ствола скважины и мгновенное прирощение величины зенитного угла в соответствии с приведенной в формуле изобретения зависимостью. В процессе бурения измеряют диаметр центраторов и заменяют их по мере износа.
Формула изобретения
СПОСОБ БУРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ И ЕСТЕСТВЕННО ИСКРИВЛЯЮЩИХСЯ СКВАЖИН, включающий поинтервальное их углубление с постоянной нагрузкой на долото, измерение диаметра центраторов и их замену по мере износа, определение величины отклонения скважины и мгновенного приращения величины зенитного угла, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости строительства вертикальных и естественно искривляющихся скважин и повышение точности их проводки, определяют коэффициент влияния типа долота на искревление ствола скважины путем перемножения индексов анизотропии пород, полученных при бурении лопастным долотом ствола скважины до появления его искревления, и последующего бурения ствола скважины до появления его искревления долотом с минимальным вылетом зубьев, а определение мгновенного приращения величины зернистого угла осуществляют в соответствии с зависимостью






где

l - расстояние от долота до первой точки касания УБТ, корпуса турбобура или центратора (в зависимости от вида бурения) со стенками скважины, м;


f - коэффициент влияния типа долота на кривизну;


Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к бурению вертикальных и естественно искривляющихся скважин, проводящихся в осложненных геологических условиях, способствующих естественному искривлению. Известен способ прогнозирования и контроля траектории при бурении наклонных скважин, проводящихся в условиях, где геология не влияет на кривизну скважин [1]. Недостатком этого способа является то, что расчет траектории ведется с учетом направления поперечной силы, действующей на долото, к верхней или нижней стенке скважины, эта сила имеет тенденцию к уменьшению по мере бурения вплоть до нуля. Поэтому способ расчета траектории правильнее было бы назвать расчетом поперечных сил, а не расчетом траектории. Известен способ бурения вертикальных и естественно искривляющихся скважин [2] , который включает поинтервальное их углубление с постоянной нагрузкой на долото, измерение диаметра центраторов и их замену по мере износа и определение величины мгновенного приращения зенитного угла скважины по выражению





lcт, lo, l

а) на угол стабилизации,
б) не имеет наклона к вертикали,
в) имеет наклон на какой-то промежуточный угол по сравнению с упомянутыми пограничными значениями. Недостатком этого способа является то, что в нем при определении формы траектории скважины учитывается только индекс буровой анизотропии, но не учитывается коэффициент влияния типа долота на приращение величины зенитного угла скважины с ростом глубины. Целью изобретения является снижение стоимости строительства вертикальных и естественно искривляющихся скважин и повышение точности их проводки. Для этого в способе бурения вертикальных и естественно искривляющихся скважин, включающем поинтервальное их углубление с постоянной нагрузкой на долото, изменение диаметра центраторов и их замену по мере износа и определение величины мгновенного приращения зенитного угла с ростом глубины, определяют коэффициент влияния типа долот на искривление скважины, путем перемножения индексов буровой анизотропии при бурении пород лопастным долотом до появления искривления с последующим бурением ствола до появления искривления долотом с минимальным вылетом зубьев, величина приращения зенитного угла с ростом глубины между этими пограничными значениями определяется по выражению









l - расстояние от долота до 1-й точки касания низа бурильного инструмента со стенками скважины в стволе скважины под нагрузкой, м;

f - коэффициент влияния типа долота на кривизну (безразм.);


1). По предложенным начальным условиям определяется масштабный коэффициент для перевода размерных данных в безразмерные
m = 19,5, m =

2). Нагрузка на долото в безразмерных единицах:
Pбд.е.=


3). Поперечный зазор r
r =

4). Отношение масштабного коэффициента к зазору





5). Определяются значения характеристических показателей




1). Dд = 314 мм; 2). DУБТ = 178 мм, роторное бурение;
3). Нагрузка на долото (оптимальная) по проекту Рдэфф. = 200 кН;
4). Угол падения пластов (в среднем на интервале расчета)

5). Индекс буровой анизотропии, полученный в результате бурения сначала лопастным, а потом шарошечным долотом, средний h = 0,065;
6). Длина интервала, влияющего на естественное увеличение величины зенитного угла с ростом глубины скважины Нконтр = =1000 м;
7). Глубина начала расчета, начиная с которой начинается заметное приращение величины зенитного угла с ростом глубины скважины Нскв нач = 1480 м;
8). Зенитный угол скважины на глубине 1480 м. На начало расчета

9). Общая (конечная) глубина скважины (глубина окончания расчета) 2800 м;
10) Радиус круга допуска по отходу от вертикали на глубине 2800 м, Rд = 85 м;
11). Проверяли расчетом допустимость планирования бурения данной скважины без центратора и устанавливали не выведет ли при этом естественное искривление забоя скважины на контрольной глубине, т..е. после проходки 1000 м с начала расчета за пределы круга допуска по отходу от вертикали (85 м), для чего вначале задавались первой величиной зенитного угла (4о) и для него находили знаменатель формулы (1), т.е. l - расстояние от долота до 1-й точки касания в рассматриваемых условиях;
12). Находили отношение









13). Определялся для названных начальных условий и угол




14). Находили первую разницу (



15). На этом подготовительные работы заканчивались и начинался сам расчет;
16). Подставляли все значения для первого шага расчета по формуле (1)













17). Определяли для первого шага расчета сколько метров надо пройти для того, чтобы в условиях рассматриваемой задачи зенитный угол на обсуждаемой скважине возрос бы от начальной величины 4 до 5о;
18). Для того чтобы осуществить расчет по п.17, повторяли весь расчет по предыдущим пунктам, приняв в начальных условиях зенитный угол не 4, а 5о;
19). Полученный темп приращения кривизны до 5о сравнивали с темпом приращения кривизны для 4о и определяли среднее арифметическое, которое в условиях рассматриваемой задачи равнялось



20). Определяли сколько метров надо пройти для того, чтобы зенитный угол на рассматриваемой скважине возрос бы от 4 до 5о по формуле




21). Расчет по пп.1-21 повторяли для следующей пары зенитных углов, а именно 5 и 6о, находили средний темп приращения величины зенитных углов с ростом глубины скважины в данном случае;
22). Пристраивали к участку одноплоскостного профиля (траектории) скважины, полученному по пп. 1-20, второй участок профиля при увеличении зенитного угла от 5 до 6о и т.д.);
23). Путем повторения расчета по приведенной схеме выстраивали весь профиль естественно искривляющейся скважины вплоть до выхода его на угол стабилизации



Класс E21B7/08 особые устройства для изменения направления буровой скважины, например специальные буровые долота, конусные пробки для ухода в сторону, шарнирные отклонители