SU1209835A1 - Способ контрол нагрузки на долото при роторном бурении глубоких скважин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области бурени  скважий и предназначено дл  интенсификации процесса роторного бурени  глубоких скважин.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  нагрузки на долото с учетом сил трени  бурильной колонны о стенки скважины,,

На фиг. 1 и 2 упрощенно изображена бурова  колонна соответственно в моменты подхода к забою и кон-такта с ним на фиг, 3 - диаграмма изменени  момента на роторе при различных режимах бурени ,

При этом обозначены скважина 1,, бурильна  колонна 2, долото 3 и забой 4.

При вращении на весу, когда долото 3 не касаетс  забо  4, бурильна  колонна 2 в скважине 1 под действием центробежных сил принимает форму закрученной с переменным шагом спирали (фиг. 1). Полуволны, образующиес  по колонне труб и имеюпще aI шлитyдy изгиба больше, чем радиус скважины, создают силы трени , которые фиксируют по крут щему моменту на роторе:

T, T,-M,/R

СКЕ, J

где Т, - суммарна  сила трени  бури.пьной колонны 2 о стенки сква1

жины 1 до контакта с забоем; qj- единична  сила трени  при контакте полуволны со стенкой скважины; и - количество полуволн; р - коэффициент трени  труб о

стенки скважины; М, - крут щий момент на роторе; скв радиус скважины.

Когда долото 3 подвод т к забою 4 и нагружают частью массы бурильной колонны 2, то за счет реакции забо  колонна измен ет свою пространственную конфигурации (фиг. 2). При этом силы трени  возрастают на ве;личину

iT Тг - Т,,

где Tg суммарна  сила трени .бурильной .колонны о стенки скважины,

так как увеличиваетс  число полуволн изгиба колонны и контактное давление их на стенки скважины. Силы трени  Tg наход т по изменению крут 2098352

щего момента на роторе (фиг. 3). Тог да

йТ (М, - M,)/R, где Mj - крут щий момент бурени . 3 Поэтому при подаче нагрузки на долото, передаваемой сверху и отсчитываемой по индикатору от массы на крюке до начала бурени  (ии;), необходимо учитывать добавочные силы 10 трени  UТ, возникающие при бурении. Из этого следует, что фактическа  нагрузка на долото

, ЛТ.

в процессе углеблени  скважины

15 осуществл етс  переход с большого диаметра долота на малый и соответственно уменьшаетс  максимально допустима  нагрузка на долото. Одновременно с этим возрастают силы сопротивле20 НИН, св занные с естественной искривленностью ствола скважины. В результате удельный вес недогрузки долота становитс  все более значительным. Пример. Скважина бурени  в

25 интервале 2960-3000 м долотом D 190,5 мм. Заданна  нагрузка на долото равна 10 тс, число оборотов ротора 120 об/мин.

После очередного спуска инструмен30 та, не доход  до забо , включают в работу буровой насос и вращение ротора . Крут щий момент на роторе по показани м моментометра 350 кгм. В момент контакта долота с забоем масJC су бурильной колонны снижают по индикатору массы на величину 10 тс. При этом момент на роторе за счет реакции забо  возрастает на 95 кгм, ,что соответствует добавочной силе

трени , равной и Т йМ/Р. 1 тс.

Тогда разгрузка массы на крюке дл  того, чтобы нагрузка на долото соответствовала расчетной, должна быть 1t тс.

При определении д М следует учитывать момент, необходимый дл  работы долота в роторном бурении, или реактивный момент турбобура в турбинном бурении..

В роторном бурении трехшарошеч- ных долот диаметром 120-450 мм фирмой Хьюз получена следующа  эмпирическа  формула:

, 0,974 С- G -%

5S где 4 дод - момент, необходимый дл  работы долота при разрушении породы, кгм; диаметр долота, мм;

45

50

Q - нагрузка на долото, тс; С - коэффициент крепости пород (дл  м гких пород С 7,8, дл  пород средней твердости С 6,95, дл  твердых пород С 5,56.

Существенное вли ние на с илы трени  в скважине оказьтает наличие надцолотного сальника. В р де случаев сальник берет на себ  момент, сравнимьй с моментом трени  всей бурильной колонны, и по этой причи5

гчХ/

209835, 4

не нагрузка, передаваема  на долотсг,

может полностью зависать на сальнике,

При предлагаемом способе рост момента

д М при образовании сальника конт- 5 ролируетс  и учитываетс  при корректировании нагрузки на долото.

На фиг. 3 показана диаграмма изменени  момента на роторе во времени:

а - рост момента при образовании 10 сальника над долотом; Б - бурение без сальника,- В - снижение момента без добавлени  нагрузки (выработка долота).

М

Фиг. 2

I

8

М,

М

,(Jt,3

iBflCHK}

Редактор И.Николайчук

479/40Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 , Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Составитель В.-Шилов

Техред Т.Тулик Корректор И.Эрдейи

Claims (1)

1. СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО ПРИ РОТОРНОМ БУРЕНИИ ГЛУ-

   БОКИХ СКВАЖИН, включающий о пр ед еле-, ние массы на крюке бурильной колонны в скважине при подходе к забою с вращением и промывкой, определение разгрузки части массы колонны на долото в момент его контакта с забоем и поддержание заданной нагрузки на долото в процессе бурения, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения нагрузки на долото с учетом сил трения бурильной колонны о стенки скважины, определяют крутящий момент на роторе при подходе долота к забою и после реакции забоя, по разности моментов вычисляют потерю нагрузки на долото и на эту величину корректируют осевую нагрузку.

   G

   Vut.f