65. Причины и механизм самопроизвольного искривлений скважин

Изучение причин искривления скважин показывает, что оно происходит в результате действия большого числа факторов, которые можно объединить в три группы: геологические, технические и Технологические. В общем случае все силы, действующие на долото, можно привести к равнодействующей сил и паре сил, момент которых равен главному моменту этих сил относительно центра долота. Следует различать три случая. *

1. Все силы можно привести к равнодействующей, направленной под углом к оси долота. При этом од действи­ем боковой составляющей этой силы долото будет прижато к стенке скважины. Интенсивность Фрезерования стенки скважины будет тем выше, чем больше прижимающая боковая сила, время фрезерования и меньше твердость пород. Наибольший угол Q_MAX, на который скважина может отклоняться от своего первона­чального положения на участке ствола длиной L,

где D_д, и D_зд- диаметры долота и забойного двигателя; L_зд- длина забойного двигателя. Изменение (приращение) угла на единице длины ствола - интенсивность искривления,

2. Все силы можно привести к равнодействующей, по направлению совпадающей с осью низа бурильной колонны и к моменту, равному моменту всех сил относительно центра долота. При этом искривление будет происходить вследствие наклонного положения долота относительно оси скважины и асимметричного разрушения забоя. бурильной колонны будет непрерывно поворачиваться, обусловливая плавное изменение i травления-ствола. Интенсивность искривления будет определяться главным образом кривизной самой нижней участка ко­лонны (направляющего участка), которая зависит, в свою очередь, от соотношения поперечных pразмеров сква­жины и низа бурильной колонны, ее продольной жесткости, осевой нагрузки.

3. Все силы можно привести к равнодействующей, направленной под углом к оси долота, "и к моменту. В этом случае будет наблюдаться фрезерование стенок скважины и асимметричное разрушение забоя. Исследованиями установлено что для любой компоновки низа бурильной колонны (ККБК) независимо от сочетания диаметров долота и забойного двигателя, а также их длины при отсутствии прогиба забойного двигателя и уширения ствола возможность искривления ствола вследствие фрезерования стенки почти в 5 раз больше, чем вследствие асим­метричного разрушения забоя.

Влияние геологических условий на искривление скважины

К геологическим условиям, вызывающим искривление ствола скважины, относятся; наклонное залегание пла­стов, анизотропность горных порол, чередование пород, существенно отличающихся твердостью, трещиноватость, кавернозность, наличие тектонических нарушений, напряженное состояние пород.

При переходе из менее твердой породы в более твердую, если угол встречи долота с породой меньше, чем так называемый . критический угол, ствол скважины будет искривляться вниз по падению пласта вследствие скольже­ния долота i > плоскости пласта. Угол встречи при этом будет все уменьшаться. При углах больших, чем крити­ческий, искривление будет происходить вверх по восстанию пласта, а угол встречи будет возрастать.

Необходимо отметить, что тип долота существенно влияет на величину (^л Так, при бурении шарошечными доло­тами в контакте долото - порода преобладает трение качения, в то время как при работе долот фрезерно-истирающего типа - трение скольжения Соответственно критический угол при бурении шарошечными долотами выше, чем i бурении в аналогичных условиях долотами скалывающе-истирающего типа. В наклонно- залегающих пластах при переходе из твердой породы в мягкую долото интенсивнее разрушает по­следнюю, в результате чего искривление происходит в сторону твердой породы, т е в направлении, противопо­ложном.

При чередовании различных по твердости пород возможно и азимутальное искривление.

Когда долот встречается с различного рода включениями и пустотами (валуны, гальки, жилы и дайки, полые трещины, карстовые образования), наблюдается незакономерное искривление ствола, обычно в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, интенсивность которого выше в мягких и рыхлых породах Аналогичные незаконо­мерные искривления наблюдаются также при пересечении скважиной участков, подверженных тектоническим движениям нарушенных различными дизъюнктивными дислокациями

Влияние технических причин на искривление скважины

К основным техническим причинам искривления скважин относятся применение породоразрушающих инстру­ментов и элементов КНБК, не предусмотренных режимно-технологической картой, эксцентричное или с перекосами мнение отдельных элементов компоновки между собой и с долотом, что обычно обусловливает несоосное со скважиной расположение низа колонны и образование увеличенных и неравномерных зазоров между стенками скважины и КНБК, приводит к усиленной, часто односторонней разработке стенок скважины, асимметричному разрушению забоя и в конечном счете к необоснованному искривлению ствола скважины Несоосность низа бурильной колонны в скважине при переходе с большего диаметра на меньший вызывает эксцентричное положение ствола меньшего диаметра, а при расширении ствола – отклонение его от первоначаль­ного направления бурение с эксцентрично навинченным долотом, с погнутыми ведущими трубами может способствовать интенсивному разбуриванию стенок скважины. Применение коротких турбобуров, турбодолот или других забойных двигателей в часто перемежающихся по твердости, а также в неоднородных и анизотропных породах также приводит к искривлениям.

К техническим причинам, вызывающим начальное искривление скважин относятся несовпадение осей вышки, стола ротора шахтного направления, негоризонтальность стола ротора, искривленность ведущей трубы.

Влияние технологических факторов на искривление скважин

К технологическим причинам, вызывающим искривление скважины, следует отнести причины, связанные с технологией бурения, включающей способ бурения, типоразмер долота и забойной компоновки, которые выбирают исходя из до достигнутого уровня техники, технологии и опыта бурения, а также режима бурения. К группе технологических относятся причины, определяемые непосредственно технологией бурения. Это - основные режимные параметры: осевая нагрузка на долото, в меньшей степени частота его вращения и расход 6ypoвого раствора.