3. Компоновки для управления направлением

горизонтальных скважин

Одной из основных тенденций при искривлении горизонтальных, пологовосстающих и пологонаклонных скважин является их выкручивание и отклонение по азимуту влево.

Для устранения выкручивания горизонтальной скважины может использоваться буровая компоновка, действие которой основано на эффекте "рычага" (рис. 9.5) [15,16]. Отклоняющее усилие, нейтрализующее вес призабойной части колонны, обеспечивает фрезерование стенки скважины в направлении выкручивания и может определяться из зависимости

, (9.1)

Где G_с – вес колонковой трубы выше опоры (расширитель), переходника и УБТ, кН;

l₁ и l₂ – плечи «рычага» – расстояния от мест приложения сил R₀ и G_c до опоры, м.

Для стабилизации направления скважины по азимуту колонковый набор рекомендуется центрировать тремя центраторами, которые устанавливаются в нижней, верхней и центральной частях бурового набора.

4. Буровые компоновки для бурения шарошечными долотами

Наиболее распространенным техническим средством для снижения интенсивности естественного искривления скважин при бескерновом бурении шарошечными долотами малых диаметров является компоновка с трехгранным стабилизатором, предложенная КазИМСом. Компоновка успешно применялась в ПГО «Кировгеология», «Сосновгеология» и др. организациях.

С хема компоновки с трехгранным стабилизатором представлена на рис. 9.6, а. В компоновку входит долото 1, центратор 2, трехгранный стабилизатор 3, твердосплавные вставки 4, размещаемые в щелевидных фрезерованный канавках. При использовании компоновки рекомендуется применение гидроударника ГВ-5 или ГВ-6. Трехгранный стабилизатор 3 изготавливается из толстостенной трубы образованием трех лысок и канавок на ребрах трубы для размещения и припаивания твердосплавных вставок. Твердосплавные вставки 4 могут размещаться в канавках по схеме в соответствии с рис. 9.6, а. Диаметр стабилизатора за счет размещения твердосплавных вставок 4 равняется диаметру долота 1, в то же время твердосплавные вставки 4 служат для защиты стабилизатора от износа.

В ПГО «Кировгеология» трехгранные стабилизаторы (УСЦ), изготовленные из толстостенных труб, выпускали трех типоразмеров для бурения скважин диаметром 76; 59 и 46 мм. Грани компоновки армированы твердым сплавом ВК-8.

Как показал опыт эксплуатации трехгранных компоновок, для успешного их применения достаточно иметь над долотом один стабилизатор длиной 6 метров.

По результатам работ ПГО «Сосновгеология» компоновки с трехгранными стабилизаторами позволяют успешно бурить скважины в сложных геологических условиях, при этом:

- обеспечивается снижение интенсивности естественного искривления в 2–3 раза;

- улучшаются условия работы долот, что проявляется в увеличении углубки за рейс на 10–20 %;

- компоновки имеют более значительный ресурс при оснащении граней твердым сплавом (около 500 м с двумя реставрациями резьбовых соединений).

Основным недостатком компоновок с центраторами является небольшой ресурс центрирующих элементов и соответствующее снижение эффективности по стабилизации направления скважин.

Достаточно эффективной показала себя при бурении шарошечными долотами буровая компоновка КСМ (рис. 9.6, б). В её состав входят долото 1, центратор 2, труба со смещенным центром тяжести 3 с твердосплавными вставками 4 и гидроударник 5.

Применение КСМ при бескерновом бурении позволяет:

- уменьшить искривление скважин в 3–5 раз;

- увеличить проходку на долото на 10–40 % за счет уменьшения вибрации и ударных нагрузок на долото при бурении;

- увеличить механическую скорость бурения на 5–6 % за счет изменения характера работы долота и нижней части колонны (трансформация вида движения от вибрационного к равномерному обращению вокруг оси скважины);

- повысить ресурс компоновки до 500–600 м, причем по мере износа центрирующих граней компоновок КСМ их эффективность по снижению искривления скважин уменьшается незначительно, что выгодно отличает данные технические средства от центрирующих компоновок;

- бурильная колонна с КСМ работает в скважине c минимальной вибрацией, что обеспечивает более высокие показатели бурения.

Роль гидроударника 5 при бурении шарошечными долотами состоит в том, что обеспечивается повышение механической скорости бурения – фактора, уменьшающего кривизну скважины, – а шлицевой разъем ГВ выполняет функцию шарнирного соединения, снижающего влияние прогиба бурильной колонны на деформацию компоновки, что повышает её ресурс и стабилизирующую способность.