Определение допустимой интенсивности искривления скважин
Выбор необходимой интенсивности искривления ствола производится с учетом нескольких факторов. Очевидно, что при значительной интенсивности искривления, ухудшаются условия эксплуатации всего оборудования и инструмента, при спуске бурильных и обсадных колонн возможны посадки и образование желобов. Однако длина интервала искривления в этом случае сокращается, что приводит к уменьшению дополнительных затрат времени на бурение с отклонителем. При малой интенсивности искривления затраты за счет увеличения длины интервала бурения с отклонителем существенно выше.
Допустимый радиус кривизны определяется с различных точек зрения. Во-первых, минимально допустимый радиус кривизны ствола рассчитывается исходя из условий проходимости всего инструмента и оборудования по скважине. При этом учитывается возможен ли спуск инструмента под действием веса, например, колонны бурильных труб. В этом случае допускается изгиб спускаемого инструмента, в частности турбобура, но, естественно, без остаточных деформаций. Если принудительный спуск невозможен (спуск на кабеле, тросе), то между инструментом и стенками скважины должен быть зазор, величина которого согласно инструкции принимается равным 1,5 — 3 мм. В общем случае достаточно точно минимальный радиус кривизны Rmin с этой точки зрения определяется по формуле [1]
Rmin = L2/ [8 . (D — d — k)], (27)
Где L — длина спускаемого инструмента, м; d — его диаметр, м; D — диаметр скважины или внутренний диаметр соответствующей обсадной колонны в зависимости от исходных условий расчета, м; k — необходимый зазор, м.
Во-вторых, чтобы не происходило разрушение стенок скважины при спуско-подъемных операциях, т. е. для исключения желобообразования, минимальный радиус искривления R должен удовлетворять следующему условию [1]
R > P. l/ Fдоп, (28)
Где P — натяжение бурильной колонны при подъеме инструмента, кН; l — расстояние между замками, м; Fдоп — допустимая сила прижатия замка к стенке скважины, кН.
Для условий Западной Сибири при глубинах до 1000 м Fдоп = 10 кН, а при больших глубинах Fдоп = 20-30 кН. В крепких породах Fдоп = 40-50 кН. [1]
В-третьих, для нормальной эксплуатации бурильных и обсадных колонн, т. е. для того, чтобы напряжение в трубах за счет изгиба в искривленных интервалах не превышали допустимых, минимальный радиус кривизны Rmin должен быть следующим
Rmin ³ E. d/2 [sизг], (29)
E — модуль упругости, МПа/мм2; d — наружный диаметр труб, мм; [sизг] — допустимое напряжение изгиба, МПа/мм2.
Определив минимальные радиусы по формулам (27) — (29), выбирают наибольший, по которому и ведут дальнейшее проектирование.
Нередко минимальный радиус кривизны оговаривается инструкциями. Так, например, до недавнего времени в Западной Сибири максимальная интенсивность искривления была ограничена величиной в 2 град/10 м, что соответствует радиусу кривизны около 285 м, затем эта величина была уменьшена до 1,5 град/10 м.
Значительно ограничивается интенсивность искривления ствола в интервале установки насосного оборудования (900 — 1400 м в зависимости от глубины залегания продуктивного горизонта). Согласно инструкции [4] она должна быть не более 3 град/100 м. Это ограничение связано с тем, что в искривленных участках существенно снижается межремонтный период (МРП) насосного оборудования, который является одним из основных показателей его работы.