SU1550071A1 - Способ проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  бурени  и может быть использовано при сооружении направленных скважин. Цель изобретени  - повышение точности бурени . В скважину опускают компоновку низа бурильной колонны /КНБК/, включающую долото, забойный двигатель /ЗД/ с эксцентричным упругим ниппелем на нижнем конце. С помощью инклинометра измер ют защитный угол и азимут ствола скважины в месте расположени  КНБК. Нижнюю часть корпуса ЗД прижимают к стенке ствола скважины и осуществл ют бурение с изменением режима вращени  корпуса ЗД. При вращении КНБК под действием реактивного момента ЗД влево расположенный вблизи долота эксцентричный упругий ниппель набегает на стенку скважины в противоположную направлению вращени  долота сторону. Это приводит к стабилизации азимута ствола скважины. Измен   режим вращени  корпуса ЗД за счет изменени  нагрузки в кинематической цепи ротор-редуктор-двигатель путем включени  различных скоростей ротора, можно в определенных пределах целенаправленно измен ть азимут ствола скважины. 2 ил.

Description

ных передач и двигателем привода. Реактивный момент забойного двигател  2 передаетс  на ротор через ролики , устанавливаемые в клинь х ротора. Изменение режима вращени  корпуса забойного двигател  осуществл ют путем изменени  силы сопротивлени  вращению ротора, например, при включении различных скоростей привода ротора. Часть реактивного момента забойного двигател  гаситс  взаимодействием эксцентричного упругого ниппел  3 со стенками скважины, осева  нагрузка в верхней части разреза небольша , поэтому доход щий до поверхности реактивный момент относительно невелик. В таких услови х легкосъемныё передатчики вращающего момента от ведущей штанги ротору (ролики) работают приемлемо.

Бурение участка увеличени  зенитного угла производ т, как обычно, после измерени  параметров ствола скважины ориентировани  КНВК и фиксировани  ротора. Пр молинейный наклонный участок бур т, как и вертикальный , при незафиксированном рр- торе,Нагрузку сопротивлени  выбирают в зависимости от значени  реактивного момента забойного двигател  и его потерь при взаимодействии бурильной колонны со стенками скважины . Как правило, вращающий момент на верхний конец бурильной колонны по мере углублени  скважины снижаетс  и оптимальна  частота вращени  ведущей штанги (10-60 об/мин) регулируетс  уменьшением передаточного отношени  между ротором и двигателем

При вращении КНБК под действием реактивного момента влево расположенный вблизи долота эксцентричный упругий ниппель набегает на стенку скважины в противоположную вращению долота сторону. Это приводит к нейтрализации тенденции к увеличению азимута скважины. Измен   частоту вращени  компоновки и вли ние набегани  эксцентричного упругого ниппел  на стенки скважины, можно в определенных пределах регулировать азимутальное направление скважины.

Пример. Частота вращени  КНБК под действием реактивного момента забойного двигател  регулируетс  нагрузочной мощностью в кинематической цепи, забойный двигатель - бурильна  колонна - механизмы передачи двигатель привода. Частота вращени  бурильной колонны определ етс  из уравнени  расхода крут щего момента в указанной кинематической цепи

Р где М

WD М„ + т„ + М,

(О

Р

0

5

М,

f

м,

0

М

де

5

X Г7 т М В

-реактивный крут щий забойного двигател ,

-момент, затрачиваемый на

вращение долота в процессе бурени ;

-крут щий момент, расходуемый на трение бурильной колонны о скважину;

-крут щий момент, расходуемый на преодоление сил трени  в роторе, передаче, редукторе;

-крут щий момент, расходуемый на преодоление сопротивлени  в узлах двигател  при его движении от внешне- го источника энергии.

0

5

Величины Ма   Мх определ ютс  по известным зависимост м. В частности,

Му 96,45-А-п0 5 (2) здесь

А С

где С - коэффициент, завис щий от зенитного угла скважины, дл  вертикальных участков С 13,5 ;

d и L - соответственно диаметр бурильной колонны и ее длина , м; D - диаметр долота, м;

d2.I,D0 57,

40

ft удельный вес промывочной жидкости, Н/мэ;

п - частота вращени  ротора,

об/мин.

Крут щие моменты, расходуемые на 5 движение механизмов передачи двигател  привода, определ ютс  из зависимостей:

М„ 95,45-Кл. п° 5 (3)

М

Ав

95,45-Кдв. п0-5 i

(4)

50 Здесь Кп 0,

Кдв (4... 7) - ЮГ дл  дизелей; Кд6 (2...4) J(T дл  асинхронных

электродвигателей; i - коэффициент передачи редуктора. Из выражени  (J) с учетом зависимостей (2),(3) и (4) определ етс  п

ГMj--iг t

п I )) (5)

Как видно из приведенной зависимости (5), регулируемыми параметрами дл  п  вл ютс  Мо. и i. Величина М д. пропорциональна нагрузке на долото, a i определ ет пор дковый номер включенной передачи редуктора (на первой скорости i наибольший, на последней - наименьший).

Из условий безопасности вращени  ведущей штанги (больша  частота вращени  последней приводит к раскачиванию вертлюга, крюкоблока и талевой системы) верхний предел частоты вращени  КНБК и бурильной колонны п ограничиваетс  80-120 об/мин. Нижний предел п составл ет 5-15 об/мин и определ етс  услови ми обеспечени  пр молинейности формирующегос  ствоЕсли в реальных услови х частота вращени  КНБК выходит за оптимальные пределы п, то ее регулируют посредством изменени  нагрузки в кинематической цепи: ротор - редуктор - двигатель привода, например изменением скорости передачи редуктора или в определенных услови х, и отключением сцеплени  двигател  привода с редуктором.

Бурение участка увеличени  зенитного угла производ т с фиксированным ротором при ориентированном положении отклонител .

Бурение пр молинейного наклонного участка производ т, как и верхнего вертикального, при вращении КНБК - действием реактивного момента эабой

ла скважины при использовании эксцент-20 ного двигател . В св зи с ростом Мх

ричкой КНБК. При выборе также учитываетс  изнашивание бурильных труб о стенки скважины. Поэтому оптималь- ное значение п составл ет 25 - 40 об/мин.

По мере увеличени  глубины скважины возрастает М и величину п регулируют путем включени  все более выских скоростей редуктора, т.е. уменьшением i, С определенной глубины двигатель привода как нагрузочна  мощность может быть исключен из кинематической цепи.

Бурение под шурф и верхнего вертикального участка наклонно направленной скважины производ т при вращении пр мой КНБК с эксцентричным отклонителем, например, типа эксцентричный упругий ниппель. Вращением достигаетс  совпадение среднего за один оборот компоновки вектора нагрузки на долото с осью скважины и обеспечиваетс  пр молинейность последней . Вращение КНБК осуществл етс  действием реактивного момента забойного двигател  и происходит в сторону , противоположную вращению долота. Часть реактивного момента Мр, доход ща  до поверхности, передаетс  ротору через ведущую (квадратную) штангу. Перед созданием нагрузки на долото и возникновением реактивного момента Мр включают одну из низших передач редуктора и сцепление последнего с двигателем привода (если это необходимо по расчету с использованием зависимости (5)). Бурение производ т при указанном диапазоне п

нагрузку в кинематической цепи: ротор - редуктор - двигатель привода, уменьшают путем включени  более высоких скоростей редуктора (уменьшением i) или отключением сцеплени  с двигателем привода. Величину п могут регулировать изменением в допустимых пределах нагрузки на долото, т.е. изменением 1Т„. Така  необходимость возникает при бурении на малой и большой глубине Мр в св зи с большой величиной или уменьшением части реактивного ротора.

момента М„, доход щей до

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ проводки наклонного ствола скважины забойным двигателем, включающий изменение зенитного угла и

   азимута ствола скважины путем изменени  режима вращени  корпуса забойного двигател , же,стко св занного с колонной бурильных труб, эафиксированных верхней частью в роторе, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности бурени , нижнюю часть корпуса забойного двигател  прижимают к стенке скважины и

   рращают корпус последнего реактивным моментом в противоположную направлению вращени  долота сторону, причем изменение режима вращени  корпуса забойного двигател  осуществл ют

   путем изменени  силы сопротивлени  вращению ротора, например при включении различных скоростей привода ротора .

   cptfaf

   А-А

   фиг.2