SU1680919A1 - Способ колонкового бурени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению скважин, Цель - повышение эффективности бурени  за счет предотвращени  саморазворота бурильных труб и их поломок. В скважину на жидкоствольных бурильных трубах осуществл ют спуск колонкового набора. Подают промывочную жидкость и производ т бурение скважины, включающее приложение к колонковому набору осевой нагрузки и вращающего момента. Частоту вращени  бурильных труб в процессе бурени  поддерживают согласно жению ft) - di/2(D-d2/D -di)c , где VA - скорость вращени  центра скоростей , м/с; (о- частота вращени  бурильных труб, da - диаметр ниппел  замка бурильных труб, м; di - диаметр бурильных труб, м; D - диаметр ствола скважины, м. Скорость мгновенного центра скоростей в точке касани  бурильной трубы со стенкой скважины задают выше нул . В результате этого предотвращаетс  саморазворот бурильных труб и их поломка. 5 ил. и 4V Ё

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности , в частности к способам колонкового бурени .

Цель изобретени  - повышение эффективности бурени  путем предотвращени  саморазворота бурильных труб и их колонок .

Сущность способа заключаетс  в следующем .

В процессе бурени  геологоразведочных скважин широко используютс  гладкоствольные бурильные трубы СБТН-54 ПНС дл  передачи вращающего момента, осевой нагрузки и промывочного агента. При этом происходит потер  их устойчивости и прижатие к стенке скважины. В результате сил трени  и потери устойчивого положени  колонна бурильных труб входит в режим обратной прецессии. При таком режиме вращени , особенно в скважинах с повышенной разработкой ствола, мгновенные скорости в точках касани  сечений бурильных труб со стенками скважины в различных сечени х ствола различны, в результате чего происходит саморазворот труб. С целью предотвращени  этого  влени , необходимо частоту вращени  бурильных труб поддерживать согласно формуле

(

00

о ю

ю

О)

VA

-1

da di (D-62

()

VA скорость вращени  центра скоростей, м/с;

,-L

ш- частота вращени  бурильных труб.

d2 - диаметр ниппел  замка бурильных труб, м;

ch - диаметр бурильных труб, м;

D - диаметр ствола скважины, м, а скорость мгновенного центра скоростей в точке касани  бурильной трубы со стенкой скважины задают выше нул .

В результате указанных условий становитс  возможным повысить эффективность бурени ,

На фиг,1 изображено соединение бурильных труб; на фиг,2, 3 - сечение А--А на фиг 1; на фиг,4 - расчетна  схема на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4,

Схема содержит скважину 1, размещенные в ней бурильные трубы 2, соединение бурильных труб 3 (замок), содержащее муфту 4 и ниппель 5 с конусной 6 и ленточной 7 резьбами с выступающей кромкой 8 на конце соединени , Бурильные трубы 2 на своих концах содержат внутренние ленточные резьбы 9 с конусной проточкой 10 в зарезь- бованной части грубы 2

Бурение скважины, согласно предлагаемому способу, осуществл ют следующим образом.

Производ т спуск бурового снар жени , состо щего из колонкового набора (не показан), бурильных труб 2 с резьбовыми соединени ми 3 в скважину 1. Через бурильные трубы 2 на колонковый набор передают крут щий момент, осевую нагрузку, промывочный агент и осуществл ют процесс бурени  на высоких частотах вращени . При этом происходит потер  их устойчивости и прижатие к стенке скважины

1За счет сил трени  и потери устойчивого положени  колонна бурильных труб 2 входит в режим обратной прецессии. При таком режиме вращени  в скважинах 1 с повышенной разработкой ствола возможен саморазворот бурильных труб 2 в резьбовых соединени х 3.

Рассмотрим причину саморазворота груб 2. Причиной саморазворота  вл етс  качение и разница в геометрических соотношени х в системе колонна - скважина.

Рассмотрим вращение бурильных труб

2в скважине 1, причем диаметры ствола в сечени х 1-1 и 2-2 неодинаковы. Предположим , что в сечении 1-1 колонна труб 2 вошла в режим чистого качени , т.е. точка А  вл етс  мгновенным центром скоростей и выполнено соотношение:

(колонна катитс  по стенке скважины).

где олц - частота вращени  центра бурильной трубы относительно центра оси скважины;

со- частота вращени  бурильных труб; d - диаметр гладкоствольных бурильных труб;

DI - диаметр ствола скважины в сечении 1- 1.

В сечении 2-2 движение колонны вы- звано движением участка в сечении 1-1, т.е.

Oft - Ш1 О); 0))

D - О

Тогда скорость точки A (VA - точки каса- ни  сечени  со стенкой скважины) равна

v.-,.,dd .D-d

VA ш2 U)DI d /„ С

а частота вращени  бурильных труб в процессе бурени  определ етс  из следующего выражени :

VA

D - d2 2 2 iD-di

, с

-1

Если

D-d

1, то направление векто

Di-d

pa скорости совпадает с направлением вращени  и соответствующей силы трени  - против вращени . Это приводит к дозат ги- ванию резьбовых соединений.

Если Da DI, то направление вектора скорости противоположно вращению и соответствующа  сила трени  направлена по вращению. Это приводит к саморазвороту соединений бурильных труб.

Теперь рассмотрим вариант посто нного диаметра скважины и переменный диаметр копонны. Представим, что диаметр колонн di и d2, причем da di, a DCKB D const. Представим, что участок труб диаметром di находитс  в режиме прецессии, тогда

0 57Скорость в точке касани  участка d2 равна

v,-,..d2di . D-d2

VA Ш 2 %-di 2

«-«4-4 (ЈЈ

При VA 0 и силе трени , направленной против вращени , происходит дозат ги- вание колонны труб. Соединени  бурильных

труб имеют два расположенных по обе стороны резьбовых участков узла сцеплени  (трени ): торцовый упор напр женное скольз щее соединение. Между торцом муфты 4 и началом его резьбы 7 имеетс  коническа  наружна  поверхность с выступающей круговой кромкой 8,

На внутренней поверхности бурильной трубы 2 выполнена резьба с конусной проточкой 9 в зарезьбовой части. В процессе свинчивани  кромка 8 входит в контакт с поверхностью конического по ска. Вследствие имеющейс  разницы диаметров и малой первоначальной площади контакта происходит взаимное см тие контактирующих поверхностей, За счет см ти  компенсируютс  имеющиес  отклонени  от номинала диаметров выступов 8 и конусной проточки 9.

В процессе бурени  колонна труб 2 подвергаетс  действию динамических нагрузок от крутильных и продольных вибраций, а также от кругового изгиба. Вследствие надежности сцеплени  между трубами 2 и муфтой 4, а также ниппелем 5 по коническим по скам и в торцовых упорах ослабленные резьбами участки 2 воспринимают динамические нагрузки совместно, поэтому напр жени  в них меньше, чем обуслов- ливает повышение долговечности и прочности соединени , Даже незначительный разворот резьб в соединени х труб 2 при высоких частотах вращени  приводит к их поломке. Поэтому использование в трубах СБТН-54 предварительно напр женных соединений тер ет вс кий смысл (особенно в борьбе с саморазворотом и поломками резьбовых соединений).

Дл  повышени  эффективности бурени  требуетс  соблюдение следующих условий:

значение частоты вращени  бурильных труб в процессе бурени  скважин определ ют из следующего выражени :

У

VA

о г di /D-d2 Т Т

скорость мгновенного центра скоро- стей в точке касани  бурильной трубы со стенкой скважины задают выше нул .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ колонкового бурени , содержащий спуск в скважину на гладкоствольных бурильных трубах колонкового мабора, подачу промывочной жидкости и бурение скважины , включающее приложение осевой нагрузки и вращающего момента к колонковому набору, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности бурений за счет предотвращени  саморазворота бурильных труб и их поломок, частоту о) вращени  бурильных труб в процессе бурени 

   поддерживают согласно выражению

   а

   VA

   da 2

   luEi-ifei

   2 D-dt J

   где VA - скорость вращени  центра скоростей , м/с;

   d. - диаметр ниппел  замка бурильных труб, м; di - диаметр бурильных труб, м;

   D - диаметр ствола скважины, м, а скорость мгновенного центра скоростей е точке касани  бурильной трубы со стенкой

   скважины задают выше нул .

   Щи2.1

   А-А №.l

   QJi/гЗ

   /

   ФигЛ Г j

   /5

   /

   /

   V

   У

   №t)

   5-6

   V/