SU899835A1

SU899835A1 - Наддолотный калибратор-стабилизатор

Info

Publication number: SU899835A1
Application number: SU792844562A
Authority: SU
Inventors: Ремуальд Николаевич Марченко; Лазарь Борисович Измайлов; Анатолий Иванович Булатов; Юрий Георгиевич Терентьев; Станислав Павлович Горяйнов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1979-11-29
Publication date: 1982-01-23

Description

(54) НАДДОЛОТНЫЙ КАЛИБРАТОР-СТАБИЛИЗАТОР

1

Изобретение относитс к технике бурени нефт ных и газовых скважин, а также к инструментам, служащим дл обеспечени заданной конфигурации ствола скважины.

Известны устройства дл стабилизации кривизны ствола скважины, состо щие из корпуса и лопастей и использующиес дл улучщени показателей работы долот и предотвращени самопроизвольного искривлени скважин 1.

Использование этого устройства в св зи с его небольщой длиной приводит к образованию уступа, т. е. уменьщаетс эффективный диаметр ствола, скважины. Поэтому, чтобы избежать недопусков обсадных колонн, после бурени приходитс длительное врем проводить работы по подготовке скважины к креплению путем последовательного спуска компоновок с нарастающей жесткостью состо щих из УБТ, центраторов и калибраторов .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс неддолотный калибратор-стабилизатор, содержащий корпус с калибрующей поверхностью, образованной смещенными вдоль оси и в окружном направлении относительно друг друга лопаст ми 2.

Недостаток известного устройства заключаетс в том, что размещение лопастей с зазором между ними в продольном направле5 НИИ обуславливает малую эксплуатационную надежность устройства и, кроме того, приводит к образованию уступов при частом чередовании пластов, в результате чего возникает необходимость проводить длительные подготовительные работы к креплению путем to спуска жестких компоновок.

Цель изобретени - повыщение надежности работы за счет обеспечени равномерной жесткости устройства.

Поставленна цель достигаетс тем, что величина смещени лопастей вдоль оси не превыщает длину их калибрующей части, причем последн выбираетс из соотнощени g РЯ-.|

0,05491

при DI d() + 5-13мм, 20 где Dj - диаметр долота, которым буритс скважина, мм;

наружный диаметр калибрующей части, мм; d - максимальный диаметр обсадной колонны дл пробуренной скважины , мм; iif,- длина калибрующей части устройства , мм; 1 - допустима интенсивность пространственного искривлени ствола . На чертеже показано предлагаемое наддолотное устройство, общий вид. Наддолотный калибратор-стабилизатор дл бурени скважин под обсадную колонну содержит корпус 1 с калибрующей поверхностью , образованной смещенными вдоль оси и в окружном направлении относительно друг друга лопаст ми 2, на концах корпуса выполнены присоединительные резьбы 3 и 4. Смещенные вдоль оси лопасти образуют на наружной поверхности корпуса, по крайней мере, 3 р да лопастей, причем в каждом р ду лопасти равномерно расположены по окружности, а каждый последующий р д смещен по периметру относительно предыдущего на 45°. Величина смещени лопастей вдоль оси не превышает длину калибрующей части лопасти , котора выбираетс из соотнощени е DB - с1ц У O,ob49i при Dg dy Dg) -f 5-13 мм, где D - диаметр долота, которым буритс скважина, мм; dy -наружный диаметр калибрующей части, мм; ктах максимальный диаметр обсадной колонны дл пробуренной скважины , мм; {( - длина калибрующей части, мм; i - допустима интенсивность пространственного искривлени ствола. Армированию твердым сплавом подвергаетс лищь один их трех р дов лопастей - верхний, который наиболее изнащиваетс . Наддолотный калибратор-стабилизатор работает следующим образом. При бурении в скважине в местах чередовани пластов различной твердости долото отклон етс от оси, скважина искривл етс . Отклонение долота происходит до тех пор, пока кромки лопастей наддолотного калибратора-стабилизатора не придут в соприкосновение со стенками скважины. После соприкосновени дальнейшее об эазование уступа прекращаетс до тех пор, пока наддолотный калибратор-стабилизатор не потер ет опору на стенке скважины, что создает услови дл образовани нового уступа, затем следующего и т. д. Момент контакта его, длительность при прочих равных услови х завис т от диаметра и длины калибрующей части наддолотного калибратора-центратора . Этими же факторами определ ютс величины .образующегос эффективного диаметра скважины, интенсивность ее искривлени и, как следствие, проходимость обсадной колонны. Известно, что ствол реальной скважины .состоит как бы из р да ступенек - уступов, а траектори его осевой линии имеет плавный изгиб с определенной интенсивностью искривлени . Поперечное смещение ствола (Z) при образовании уступа на участке, равном длине калибрующей части наддолотного устройства, равно Z 0,5 (Dg-dj,), где DQ - диаметр долота, мм; наружный диаметр калибрующей части устройства, мм. Изгиб колонны труб происходит только на криволинейных участках ствола скважины , т. е. в местах изменени его азимута и угла наклона. Показателем этих изменений может служить величина интенсивности пространственного искривлени ствола скважины , определ ема по формуле Лубинского. Через показатель интенсивности пространственного искривлени , имеющий размерность градус/10 м, может быть выражена стрела прогиба колонны труб (у) „ - J i или - 360 10 у 0,01745-t-i При отсутствии зазоров между трубами и стенкой скважины или при центрировании труб стрела прогиба колонны равна смещению ствола скважины на той же длине при плавном искривлении скважины, т. е. у Z. Тогда Z 0,01745f-i. Приравнива оба значени Z, получаем 0,01745 {ji 0,5(Dg е,, - 0,OM9i где tj - длина калибрующей части устройства , мм; у - стрела прогиба колонны; Z - поперечное смещение ствола скважины относительно его осИ; i - допустима интенсивность пространственного искривлени ствола. При этом в местах образовани уступов реальный диаметр ствола скважины уменьщаетс до некоторого эффективного диаметра , определ емого выражением Оэф 0,5(,), где Оэф - эффективный диаметр ствола скважины . Отсюда du 2рэф-- Dg. Поэтому, чтобы обсадна колонна могла пройти по скважине, состо щей из р да уступов , эффективный диаметр ствола этой скважины должен быть как минимум равен максимальному диаметру обсадной колонны, т. е. dKmay. Тогда d 2dK,j- Dj. Как уже отмечалось выше, величина уступа ствола скважины определ етс диаметром наддолотного устройства, чем больше диаметр калибрующей части наддолотного устройства, тем меньше величина поперечного смещени скважины. Но, естественно, наружный диаметр калибрующей части устройства не должен превыщать диаметра долота , которым буритс скважина, т. е.

,,,ax-D9. Так как наибольшее вли ние на величину эффективного диаметра, а следовательно, выбор диаметра калибрующей части устройства оказывают интенсивность искривлени ствола и максимальный наружный диаметр труб опускаемой обсадной колонны, необходимо учесть допускаемые отклонени этих размеров.

Известно, что допускаемые отклонени 5 по наружному диаметру дл труб обсадной колонны не должны превышать дл d до 219 мм ±1% дл d свыщ€ 210 мм ±1,25%, т. . е. при dmin 114 мм 5 ± 1,14 мм, dcp 273 мм 6 ±3,4 мм; , 508 мм 6 ±6,35 мм.

Также известно, что кривизна трубы (стрела прогиба) у, измер ема на середине трубы, не должна превышать 1/2000 длины трубы, т. е. при tmin 8 м у 4 мм; Еср 10 мм у 5 мм; та)( 13 м у 6,5 мм. Суммиру приведенные выше граничные значени допусков, получением, мм: 4 + 1,14 5,14

5 + 3,4 8,4 6,5 + 6,35 12,85

Предельные отклонени допусков равно 5 мм -Ь 13 мм.

Окончательно неравенство имеет вид

DJ dy (2dKmax+ 5-13 мм). За счет определени по приведенным выше формулам размеров калибрующей части наддолотного калибратора-стабилизатора, примен емого в процессе бурени скважины, формируетс ствол, обладающий конфигурацией , обеспечивающей успешный спуск до забо обсадной колонны.

Величина смещени лопастей в каждом р ду не превышает длину одной лопасти, и перекрытие их составл ет 15-20 мм, что обеспечивает равномерную жесткость и посто нный по длине диаметр калибрующей

части устройства, длина которой выбираетс из приведенной выше зависимости.

Технико-экономическа эффективность заключаетс в том, что из цикла строительства скважины исключаетс процесс подготовки ствола жесткими компоновками, что существенно снижает затраты времени и средств.

Claims

Формула изобретени

10

Наддолотный калибратор-стабилизатор дл бурени скважин под-обсадную колонну, содержащий корпус с калибрующей поверхностью , образованной смещенными вдоль 5 оси и в окружном направлении относительно друг друга лопаст ми, отличающийс тем, что, с целью повышени надежности работы за счет обеспечени равномерной его жесткости , величина смещени лопастей вдоль оси не превышает длину одной лопасти, при0 чем длина калибрующей части устройства выбираетс из соотношени

-Pq-d

Ч 0,05А9(

при Dg dy$(,-D) + 5-13 мм, 5 где Dq - диаметр долота, мм;

dy- наружный диаметр калибрующей

части, мм;

dp; - максимальный диаметр обсадной колонны дл пробуренной скважины , мм;

0(, - длина калибрующей части лопастей , мм;

i - допустима интенсивность пространственного искривлени ствола .

Источники информации,

5 прин тые во внимание при экспертизе 1. Барабашкин И. Н. и др. Наддолотные калибрующие инструменты, улучшающие показатели бурени «Нефт ник, 1977, № 12, с. .

0
2. Патент США № 3250578, кл. 175-325, опублик. 1964 (прототип).