книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

горизонтальную и вертикальную проекции проектного профиля БС (рис. 6.17).

Величина радиуса круга допуска должна превышать значения радиуса круга неопределенности в точке вскрытия пласта при бурении с телесисте­ мой.

Для горизонтального БС допустимые вертикальные (hb h2) и горизон­ тальные (а,, а2) отклонения устанавливаются по длине с заданием коорди­ нат (х, у, г), а также значений зенитного угла (авх) и проектного азимута (рПР в начальной точке горизонтального ствола (рис. 6.18).

6.8.6. Текущий радиус круга допуска

На основании установленного круга допуска для каждой точки БС опре­ деляется текущий радиус (RT) круга допуска:

RT = kx-r,

(6.35)

где к, = у ; /„ — текущая длина БС, м; / — проектная длина БС, м; г — про­

ектный радиус круга допуска, м.

Для горизонтального БС при ограничении области допустимых отклоне­ ний оси ствола цилиндрической поверхностью текущий радиус (RT) круга

допуска определяется из выражения
RT = г + кх(гП2—rni),	(6.35)

где гП1 — проектный радиус круга допуска в начале горизонтального интер­ вала, м; гП2 — проектный радиус круга допуска в конце горизонтального ин­ тервала, м.

где LK— длина секции КНБК, м; DK— диаметр секции КНБК, м. Отдельная секция КНБК с центраторами на концах:

RT = 4 • (Dc —Du) ’

(7.3)

где LKU— длина секции с центраторами, м; Du — диаметр центраторов, м.

7.2. Расчет минимального радиуса кривизны БС при условии деформации отдельной секции КНБК

При принудительном перемещении забойного двигателя по искривлен­ ному БС под действием веса части бурильной колонны напряжения изгиба в корпусе забойного двигателя не должны превышать предела упругости материала, из которого выполнен корпус забойного двигателя.

В этом случае допустимое значение кривизны БС определяется по фор­ муле

	0,171 Ьз	(7.4)
	U Da - D 3 + 0,171 h i ’

где U = 1,41m-0,41; т = Dc/D d; р = Е ‘ d , м; Da — диаметр долота, м; Е — 2 • от

модуль упругости Юнга стали (2,0—2,2)* 105 МПа; ст — предел текучести стали, МПа.

Напряжения изгиба в корпусе забойного двигателя при прохождении его через искривленный участок БС рассчитывается по формуле:

= Е Р3 _ 2,92 Е Р3 (U Рд- Р 3) п 5ч

В случае необходимости расчета минимального радиуса кривизны при принудительном перемещении в БС забойного двигателя с центратором можно воспользоваться соответствующими формулами, указанными в [35].

7.3. В бурильных и обсадных трубах внутренние напряжения, возникаю­ щие в искривленных интервалах БС, не должны превышать предела текуче­ сти материала труб.

Величина минимально допустимого радиуса искривления БС должна быть больше значения, рассчитанного по формуле

где DH— наружный диаметр бурильных (обсадных) труб, м; Е — модуль Юнга материала, из которых изготовлены бурильные трубы, МПа; ат — предел текучести материала труб, МПа.

7.4. Выбор радиуса искривления из условия предупреждения желобообразования в БС.

Интенсивность и величина образования желобов зависит от величины «нормальных» поперечных усилий замков бурильного инструмента, дейст­ вующих на стенки скважины. Величина усилий, в свою очередь, зависит от радиуса искривления скважины следующим образом:

П	= LT ' Рос	(7.7)
K m i n 6 -------------
где Lj — длина бурильной трубы,	м; Рос — осевое	растягивающее усилие,

действующее на бурильные трубы, кН; Рн — допустимое поперечное давле­

ние замков на стенки скважины, кН.

Для оценки радиуса искривления скважины по данной формуле величи­ ну Рн выбирают исходя из значений твердости пород с условием, чтобы в скважине не наблюдалось интенсивного желобообразования.

В зависимости от значений величины твердости пород величина Рн мо­ жет иметь следующие значения:

—для мягких пород: Р„ = 1000 кг (Ю кН);

— для пород средней твердости: Рн = 2000—3000 кг (20—30 кН); —для твердых пород: Рн = 4000—5000 кг (40—50 кН).

7.5.	Минимально допустимый радиус искривления для УБТ в нижней
части КНБК:
	Rmin7	ЕРубт	(7.8)
		2от
			'

7.6. Для верхней части колонны СБТ при наличии растягивающих на­ грузок, вызывающих в трубах напряжения растяжения стр, минимальный радиус искривления определяется по формуле:

ED3

(7.9)

2(стт - Op)

С учетом коэффициента запаса прочности п = 1,4—1,6 величина Rmin оп­ ределяется:

	Rmi.i —2[(0. / ,) —10(РМ/ F ,r		<7Л0)
где F — площадь поперечного сечения труб (по телу), м2.
7.7.	Проходимость по стволу хвостовика оценивается по радиусу искрив­
ления R3 по формуле:
	= %	- 5 , ( 7.11)
где d0 к — диаметр обсадной колонны (хвостовика), м.
7.8.	Проектный профиль ствола должен соответствовать обязательному
выполнению условия:
	^min^R|,2.3.4,5.6,7.8,9-		(7.12)
7.9.	Интенсивность набора угла зависит от геометрических размеров от­
клонителя, угла перекоса осей отклонителя, диаметра долота. Расчет интен­
сивности 1 осуществляется по формуле:
	i =	$1А	(7.13)
		[К '
где i интенсивность набора кривизны на один метр проходки, град./м;
i i n	пИНИМаЛЬН0 допУстимый радиус искривления, м.
7.10.	Радиус искривления ствола скважины R при применении гидрав-

Т а б л и ц а 7.1. Значения минимально допустимых радиусов искривления для элемен'

тов КНБК

Диаметр скважины, мм	Элемент бурильной колонны	Rmin. м
124,0	Д1-105	31,4
124,0	Д-108	27,7
143,9	Д1-127	41,2
124,0; 143,9	УБТ 104,8x50,3-Д	28,9
124,0; 143,9	УБТ 120,6x50,8 (120,6x63,5)-Д	33,3
124,0; 143,9	ТБПВ 73x9,19-Д	49,6

Примечание: радиус изгиба бурильной колонны принят эквивалентным радиусу сква­ жины

лического забойного двигателя с одним углом перекоса осей находится по формулам:

R =	1. + Ь	(7.14)
	2sin(a—Р) ’

где 1, — длина нижнего плеча отклонителя (от торца долота до точки пере­ коса осей), м; 12 — длина верхнего плеча отклонителя, м; а — угол перекоса осей отклонителя, град; (3 — угол наклона нижнего отклонителя к оси сква­ жины, град.;

n	D. —d|	(7.15)
Р =	arcctg— —

где d0 — диаметр отклонителя, м.

В табл. 7.1 представлены результаты расчета по приведенным формулам минимально допустимых радиусов искривления в скважинах, диаметрами 124,0 и 143,9 мм при m = 1, для следующих элементов бурильной колонны (влияние моментов вращения колонны ротором, не превышающее Мкр > 700—200 Нм для 124,0-мм скважин и Мкр<900—300 Нм для 143,9-м, как от­ носительно незначительное, не рассматривается): винтовой забойный дви­ гатель Д1-105 (d, = 0,106 м; L, = 3,77 м; стт = 320 МПа), Д-108 (d, = 0,108 м; L, = 3,0 м), Д1-127 (dt = 0,127 м; L, = 5,545 м);

УБТ 104,8x50,3-Д (от = 380 МПа) и УБТ 120,6x50,8 (или 120,6x63,5); ТБПВ 73x9,19-Д (стт = 380 МПа; dt = 0,1048 м; F = 18,42 см2) при Рр =

60 кН; п = 1,5.

Полученные результаты минимально допустимых радиусов кривизны практически совпадают с полученными при бурении боковых ответвлений стволов в Урало-Поволжье. При роторном бурении для труб ТБПВ 73x9,19 допустимые радиусы искривления будут незначительно выше приведенных в табл. 7.1 [36].

Таблица 8.1. Технические характеристики мобильных установок для ремонта и бу

рения скважин UPET S. А. (Румыния)

	Параметры	Ед. измер.	TD 160	TD 125	TD 100	TD 80 (TW
				(TW125)	(TW100)
			СА-А7			80) СА-А4
				СА-А6	СА-А5
	Максимальная статическая	кН	1600	1250	1000	800
	нагрузка на крюке
	Глубина бурения с БТ 4'/2"	м	3200	2800	2100	1800
	(24,9 кг/м)
	Глубина при ремонте с БТ	м		6500	5200	3900
	27Л" (15,6 кг/м)		—
	Глубина при текущем ре­
	монте с НКТ 27/ 8" (13,05 кг/	м		9000	7000	4700
	м)
	Количество барабанов	—	1 (2)	1 (2)	1 (2)	1 (2)
	Диаметр талевого каната	мм	28	28	25	25
	Максимальное натяжение в	кН	196	113
	талевом канате
	Количество скоростей на		5 + 1R	5 + 1R	5 + 1R	5 + 1R
	лебедке	—
	Оснастка талевой системы	—	10	8	8	8
	Высота мачты	м	34,1	33,4	33,4	32,0
	Длина поднимаемых свечей	м	20	20	20	18
	Приводная мощность дви­	КОЛ-ВО X кВт	2 х 294	2 х 220	2 х 371	2 х 220
	гателя (Caterpillar)
	Гидродинамическая транс­		CLBT 754 2GS			CLT 754 DB
	миссия Allison	—
	Формула колес	—	14 х Ю	12 х 8	10 х 8	8 x 8
	Габаритные размеры: длина	м	21,2	20,8	22,6	20
	ширина	м	3,0	3,0	3,0	3,0
	высота	м	4,5	4,5	4,5	4,5
	Максимальная масса при	т	84	72	60	48
	транспортировке

Примечание: Бурение (TD), текущий и капитальный ремонт скважин (TW)

Таблица 8.2. Краткая спецификация на самоходные буровые установки фирмы

«ГОЕСО»

	Мощность,		Средний	Габаритные размеры, м			Высота	Грузоподъем-
Тип								UOPTk Й11ТМ
		кВт	вес, т				мачты, м	tlULlb МаЧИэЦ
				длина	ширина	высота		кН
DIR-3000		242	36,8	16,7	2,5	4,0	29,4	872,2
DIR-5000		276	46,0	17,7	2,5	4,0	31,8	909,4
DIR-7000	552	(2 агрег.)	56,0	19,5	3,0	4,0	33,8	1127
DIR-800	649	(2 агрег.)	62,5	19,8	3,0	4,0	34,1	1551,3
D1R-900	699 (2 агрег.)		69,6	19,8	3,0	4,0	34,1	I960

Таблица 8.3. Технические характеристики современных зарубежных подъемных агрегатов

			Характеристики установок
	Параметр		KREMCO	COOPER	CARD-
					WELL
Глубина бурения	Типоразмер труб	Ед. изм.	К 750; К	LTO 550	КВ-250А/
для типоразмеров			750 Т (К	(LTO 650)	215-96
труб			125)
	максимальная на­	кН	1334	1108	1108
	грузка на крюке		(1225)	(1245)
	ЗУ2" (24,14 кг/м)	м	3353		2438
	4'Д" (24,90 кг/м)	м		3048
Глубина при теку­	НКТ 2'/2" (кг/м)	м	6096
щем ремонте для	НКТ 27/8" (13,05	м			6264
типоразмеров НКТ
	кг/м)
	НКТЗ'Л" (13,80	м		6705
	кг/м)
Высота мачты от	м	34 (33)	31,8	29,4
грунта до под-			(34,13)
кронблочной балки
Максимальная	кВт	360	404	294
мощность привод­		(235)
ного двигателя
Количество бара­	—	2	2	2
банов лебедки
Максимальное натяжение талевого ка­		кН	216
ната
Оснастка талевой системы		—	4 x 5	4 x 5
Максимальный диаметр проходного		мм	698,5	699,5
отверстия ротора				(12 х 8)
Формула колес			12 х 8
Габаритные разме-	длина	м		16,79	17,7
ры при транспор­	высота	м		4,22	4,0
тировке:
	ширина	м		2,87	2,65

где Q0 — вес бурильной колонны с хвостовиком в воздухе, кН; QB— вес бу­ рильной колонны в воздухе, кН; Ко и КБ— коэффициенты запаса для об­ садной и бурильной колонн, соответственно.

Выбор бурового оборудования осуществляется по наибольшему ближай­ шему значению допускаемой нагрузки на крюке в соответствии с нагруз­ кой, указанной в его технической характеристике.

Рациональные значения коэффициента КБ определяют показатели дол­ говечности оборудования спуско-подъемного механизма, а коэффициента К0 — надежность работы оборудования при спуске обсадных колонн и при ликвидации различного рода осложнений.

Для определения коэффициента К0 запаса по обсадной колонне приме­ нимы формулы:

Таблица 8.4. Краткая спецификация на самоходные буровые установки фирмы

«IRI»

Грузоподъемность буровой, т		125	100	80
Серия		750	400	300
Применение		бурение	бурение ре­	бурение ре­
		ремонт	монт	монт, освоение
Мощность, кВт Количество двигате­		5882	3681	2651
лей
Грузоподъемность мачты, кН (API 4F)		1225 (1568)	980 (1225)	784 (980)
Высота мачты, м		35,6	32,3	29,3
Наружные оттяжки		есть	есть	есть
Оснастка талей		6 x 5	5 x 4	5 x 4
Стойки для низких температур		есть	есть	есть
Тип лебедки (О — однобарабанная,		О/Д 18,5	О/Д 18,5 гид­	О/Д 18,5 гид­
Д —двухбарабанная) Грузоподъем­		механиче­	равличе­	равлический,
ность одной тали, т Тип вращательно­		ский	ский, меха­	механический
го привода			нический
Таблица 8.5. Комплектация буровой установки Cooper LTO 350
Оснастка	Двигатель серии DDEC 60 (325 KW/425 л.с.)
вышки	Трансмиссия — Allison CLBT 5860—6-ти скоростная
	Подъемная способность — 4200 м — 73-мм двойным трубопроводом
	Талевый блок — McKissick 73А — 100 т
	Буровая линия — 25,4 мм х 700 м канатной проволоки
Насос	Gardner-Denver РАН — 114 мм поршни х 202 мм хода 35 000 кПа
	Двигатель — Detroit Diesel 8V—71 (237 кВт/318 л.с.)
	Трансмиссия — Allison НТ 750
	Нагнетательный насос Demco 101 мм х 127 мм
	7-ми клапанный обратный циркуляционный манифольд
	Защищен стальным корпусом, размером 3,4 х 7,0 м
Резервуар	32 м3
для бурового	Струйное устройство для перемешивания раствора, смесительный
раствора	бункер и отстойники
	50 мм трубопровод — 90 м; 101 мм всасывающий шланг — 12 м
	Циркуляционный дегазатор
Состав	Стальной блок 11,2 м х 3 м
	Мобильный вахтовый вагончик/вагончик для инструментов
	Дизель-генератор lsuzu 55 кВт
Оборудова­	Пневматический клиновой захват
ние погруз­	King Oil Tool подъемники
ки-разгрузки	Стандартное оборудование — 60,3 мм & 73 мм наружная высадка
	концов трубопровода
	19 мм — 25 мм всасыватели стержневые
	К0 = а+Ь- (п3 — а),			(8.3)
				(8.4)
	а =	1 - 2 * .		(8.5)

Уст

Таблица 8.6. Комплектация буровой установки Cooper LTO 550

Оснастка	Двигатель серии DDEC 60 (317 кВт/425 л.с.)
вышки	Трансмиссия — Allison CLBT 5860—6-ти скоростная
	Подъемная способность — 4200 м — 73-мм двойным трубопроводом
	Талевый блок — McKissick 73А — 100 т
	Буровая линия — 25,4 мм х 518 м канатной проволоки
Насос	Ellis Williams — W-440 -	102 мм плунжеры х 152 мм хода 35 000 кПа
	Двигатель — Detroit Diesel 8V—92 (268 кВт/360 л.с.)
	Трансмиссия — Spicer 5-ти скоростная
	Нагнетательный насос Mission 50 мм х 76 мм
	7-ми клапанный обратный циркуляционный манифольд
	Защищен стальным корпусом
Резервуар	32 м3со струйным устройством для перемешивания раствора, сме­
для бурово­	сительным бункером и отстойником
го раствора	50 мм трубопровод — 90 м; 101 мм всасывающий шланг — 12 м
	Циркуляционный дегазатор
Состав	Мобильный вахтовый вагончик/вагончик для инструментов 11,2
	м х 3 м
	Дизель-генератор Isuzu 55 кВт
Оборудова­	Пневматический клиновой захват Cavins model С
ние погруз­	Diehl &BJ подъемники
ки-разгрузки	Стандартное оборудование — 60,3 мм & 73 мм наружная высадка
	концов трубопровода
	19 мм — 25 мм всасыватели стержневые
Таблица 8.7. Значения коэффициента К 0
Значения коэф­ Значения коэффициен-		Значения коэффициента Ко при
фициента п3	та а	b = 0,4	b = 0,65
1,30	0,872/0,744	1,0432/0,9664	1,1502/1,1054
1,45	0,872/0,744	1,1032/1,0264	1,2477/1,2007
1,60	0,872/0,744	1,1632/1,0864	1,3452/1,3004
	_	Рн.СТ.	( 8.6)
	b =	*в.ст.

где п3— коэффициент запаса по страгивающей нагрузке обсадной колон­ ны; РСТР — страгивающая осевая нагрузка, определяемая как нагрузка, при которой в наиболее опасном сечении резьбового соединения обсадной ко­ лонны напряжения достигают предела текучести; а — коэффициент, учи­ тывающий облегчение веса колонны при ее погружении в жидкость (базо­ вой раствор); уж и уст — плотность бурового раствора и материала труб; b — коэффициент; Рн ст — страгивающая нагрузка в нижнем сечении; Рв ст. —

страгивающая нагрузка в верхнем сечении.

Значения коэффициента К0 приведены в табл. 8.7.

Значения коэффициентов К0 и КБцелесообразно принимать следующи­

ми.* KQ — 1,25; КБ^ 1,75—2,0.	_
В том случае, если для вырезания «окна» в обсадной колонне и бурени

БС используется различное буровое оборудование, то расчет по допускае­ мой нагрузке на крюке для каждой технологической операции проводится отдельно.