Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Согласно методике по определению сил сопротивления М. М. Александрова, нашедшей признание у исследователей [7]. под термином «силы сопротивления» понимается совокупность сил трения и сил сопротивления, обусловленных наличием на трубах бурильных замков (сгребание фильтрационной корки, зацепление за неровности горной породы на стенках скважины и т. п.), сил молекулярного взаимодействия между соприкасаю­щимися поверхностями, сил сопротивления при движении труб в жидкости [2].

При использовании указанной методики и выводе аналитиче­ских зависимостей предполагали следующие условия.

1. Профили скважин состоят из отрезков прямых и дуг окружностей, а также пространственных кривых, которые обра­зованы сочетанием этих элементов.

2. Колонну бурильных труб рассматривают как гибкую тяже­лую нить.

3. Колонна бурильных труб по всей своей длине контакти­рует со стенками скважины.

С учетом этих допущений задача сводится к определению трения гибкой нити, перекинутой через цилиндр в плоскости его поперечного сечения. Для нахождения зависимости между натя­жениями на концах нити <?! и Q2 может быть применен закон Эйлера

(36)

Q2 = <3xefa,

где f—коэффициент трения; о — угол обхвата цилиндра нитью, рад.

Для случая пространственного искривления угол обхвата рассматриваемого участка ствола колонной бурильных труб определяется из выражения

(37)

Да = у/~ Да2 + (Дф sin аСр)2

где Да—абсолютная величина разности искривления на гра­ницах участка; Дф— то же, азимутов искривления; аср —сред­нее арифметическое значение углов искривления на верхней ав и нижней ан границах участка.

При расчетах по определению Да с использованием факти­ческих данных экспериментальных скважин применяли таблицы и номограммы М. М. Александрова.

Рис. 10. График изменения суммарного угла обхвата с увеличением длины колонны: / — скв. 96 Величаевская; 2 — скв. 74 Колодезная; 3 — скв. 125 Колодезная; 4 — скв. 75 Коло­

0 № 800 1Z00 1800 2000 2400 28003200 Длина, колонны, м

дезная

Суммарный угол обхвата по всей длине бурильной колонны находили как

(38)

ан = J] Aoi

и строили график a=<p(L), где L — длина бурильной колонны (рис. 10).

Комплекс замеров, проводившихся на бурящихся скважинах, заключался в следующем.

Собственный вес инструмента определяли по показанию ин­дикатора веса при остановке приподнятого инструмента после поворота ротором или после его движения вниз. Записывали показания индикатора веса в процессе медленного приподнима­ния инструмента и подведения долота к забою со скоростью подачи, как при бурении. Кроме этого, фиксировали глубину скважины, состав и длину бурильной колонны, параметры про­мывочной жидкости и подачи насосов.

Обработка промысловых данных сводилась к определению параметра af по формулам:

для движения инструмента вниз

(39)

где

для движения инструмента вверх
<j — угол обхвата, рад; f — коэффициент сопротивления при движении колонны в скважине; q — вес 1 м бурильных труб, кгс; Q — вес УБТ, кгс; Твв и Твш — силы сопротивления на поверх­ности контакта бурильной колонны со стенками скважины при движении инструмента соответственно вверх и вниз, кгс

Твв = 10,83РП — ЮР0; Тва =10Ро — 9,24Рс, (41)

где Рс и Рп — натяжения мертвого конца контакта соответст­венно при спуске и подъеме, кгс; Р0 — то же, в состоянии по­коя, кгс.

Для случая использования ступенчатой бурильной колонны при определении of вместо q вводят q(:p (средневзвешенный вес единицы длины бурильных колонн), определяемое, напри­мер для трехступенчатой колонны, как

„ ЯР + ЯтРг + “73^3 /аоч

“ F.+F. + F, ‘ ,4J)

где qi, q2, qz — вес 1 м труб соответственно нижней, средней и верхней секций колонны, кгс; Fu F2, F3 — площади между ли­нией графика а = ф(£) и осью абсцисс, соответствующие тем же секциям колонн, см2.

Таблица 19 Результаты определения сил сопротивления 3 S 2 ■ Я Я м о -5 Площадь [ Глубин*: замера, я я я а, рад о Н Я Я К О н ав я К, CJ Н О

Без промывки 90 Правобережная 1260 0,437 0,456 0,423 6,0 5,4 51,2 1520 0,504 0,514 0.506 9,0 7,3 56,0 2320 0,250 0.251 0,917 11,0 9,2 77,6 2615 0,179 0,208 1,060 10,2 88,4 — 92 Правобережная 2820 0,262 0,284 0,668 10,0 94,0 — 117 Колодезная 2316 0,406 0,503 0,517 11,6 12,0 90,4 2902 0,344 0,470 0,744 19,0 20,0 117,0

С промывкой 90 Правобережная 1260 0,449 0,463 0,423 5,6 5,0 47,2 1520 0,507 0,4b2 0,506 8,6 5,5 52,4 2320 0,240 0,272 0.917 10,0 9,4 74,0 2615 0.142 0,189 1,060 7,4 9,1 85,7 92 Правобережная 2820 0,324 0,324 0,668 11,0 9,6 91,0 117 Колодезная 2316 0,484 0,290 0,517 12,9 7,6 85,0 2902 0,416 0.538 0,744 21,7 20,8 109,8

Замеры по определению сил сопротивления проводили на скважинах Прикумского нефтеносного района, которые бурили роторным способом 214-мм долотами с использованием комби­нированных бурильных колонн, состоящих из стыкосварных 127-мм труб и 141-мм труб с толщинами стенок 9 и 10 мм. Ком­поновка низа бурильной колонны включала УБТ диаметром 178 мм длиной 140—175 м. Скважины проходили с использо­ванием глинистого раствора плотностью 1,16—1,26 г/см3, обра­ботанного УЩР и содержащего 8—10% нефти. Результаты замеров в обработанном виде приведены в табл. 19, из которой видно, что коэффициенты сопротивления изменяются от 0,142 до 0,538. Причем коэффициенты сопротивления при движении инструмента вниз fBH, как правило, больше, чем при движении вверх /вВ.

В табл. 20 приведены результаты исследований на скв. 74, 75, 125 Колодезной и скв. 96 Величаевской площадей, где силы сопротивления определяли при движении инструмента вверх со скоростью 0,28—0,32 м/с, а вниз —• со скоростью подачи долота при бурении.

Таблица 20 Геолого-технические данные и силы сопротивления по исследуемым № сква­жины Площадь Долото Диаметр буриль — ных труб, мм УБТ диаметр, мм глубина расположе­ния в мо­мент иссле­дования, м длина, м диаметр, мм 125 Колодезная 214 1550: 2826 127; 141 151 178 75 Колодезная 214 2415; 3100 141 162 178 74 Колодезная 214 1440; 2915 141 170 178 96 Величаевская 214 2445; 3110 127; 141 190; 168 178

На основании многочисленных исследований М. М. Алек­сандров вывел зависимости, выражающие связь коэффициентов сопротивления /вв и /вн от угла обхвата о, которые для площа­дей Чечено-Ингушетии представлены в следующем виде:

/вв = —+ 0,196; (43)

а

/вн=М834 + о11713> (44)

о

На рис. 11, где представлена корреляционная зависимость

/ = ф(сг) по М. М. Александрову, нанесены полученные при

замерах на указанных выше скважинах значения коэффициен­тов сопротивления. При углах обхвата 0,45—0,75 рад, соответ­ствующих интервалу глубины 1250—2350 м, коэффициенты со­противления оказались выше значений, определяемых корреля­ционной зависимостью. Это объясняется дополнительными со­противлениями при движении бурильных труб, связанными с образованием сальников, сужений ствола, желобообразования-

скважинам Показатели промывочной жидкости Глубина скважины, м Искривление ствола сква­жины, градус Т тс вв» Т тс вн» Р. г/см* Т, с в, см*/30 мин 1,18; 1,30 23; 38 2,2; 4,9 0—400 400—700 700—1050 1050—1600 1600—3050 0— 4,5 0 1 4,5 1— 0 9,7; 15,0 8,3; 12,2 1,20; 1,26 20; 27 2,3; 3,5 0—1950 1950—2175 2175—2375 2375—2650 0—1,5 4—6,5 6—2,5 2,5—0,75 11,2; 15,5 8,5; 10,3 1,22; 1,30 26; 50 2,5; 4,5 0—1000 1000—1775 1775—2950 0—1 1—2,25 1,5—3,25 5,2; 14,7 5,3; 10,3 1,24; 1,28 21; 25 3,0; 5,3 0—550 550—1800 1800—Й200 2200—3075 0 0—2 2—5,5 4—2,5 10,0; 17,5 8,7; 10,0

О 0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 Угол адхйата 6, рад

;S ■§ 1,0 Э § I 0,5 «о ’ У ! 0,15 й- I

°	,		?	—
о	0	Q	5	ш

Рис. 11. Корреляционная кривая (по М. М. Александрову):

1 — скв. 90 Правобережная, без промыв­ки; 2 — то же, с промывкой; 3 — скв. 92 Правобережная, с промывкой; 4 — то же, без промывки; 5 — скв. 117 Колодезная, без- промывки; 6 — то же, с промывкой

ми в интервалах майкопских отложений, представленных пла­стичными глинами.

Силы сопротивления при движении инструмента вниз дости­гают 20 тс и более, а силы сопротивления порядка 5—8 тс, как правило, остаются бурильщиками незамеченными, что может привести к осложнениям, вызывающим прихват колонны труб.

Комментарии запрещены.