61.Визначення кута закручування бурильної колони від реактивного моменту вибій­ного двигуна

В умовах використання вибійних двигунів під дією крутного моменту від корпуса вибійного двигуна нижня частина бурильної колони повертається відносно їх верхньої частини на деякий кут « » проти годинникової стрілки, тобто у напрямку, протилежному обертанню вала вибійного двигуна та долота.

Якщо б по всій довжині колони бурильних труб не було втрат на тертя, то кут закручування бурильної колони можна визначити із залежності:

, (151)

де – кут закручування, радіан;

– реактивний момент на корпусі вибійного двигуна, рівний за величиною активному моменту на валу, Н∙м;

– довжина колони труб, м;

– модуль зсуву, Па;

– полярний момент інерції, м⁴.

Фактично колона бурильних труб у похилому стволі лежить на стінці свердловини і її повороту перешкоджає момент тертя колони об стінку свердловини , величина якого залежить від ваги одного метра труб, їх зовнішнього діаметра , кута викривлення і коефіцієнта тертя труб об стінки свердловини. Крім того, повороту колони бурильних труб також перешкоджає тертя поверхні колони об рідину. Але оскільки ця величина тертя дуже мала, то практичного значення вона не має.

Момент тертя труб об стінку свердловини, з достатньою для практичних розрахунків точністю, можна визначити за формулою

, (152)

де – вага одного метра труби, Н/м;

– зенітний кут викривлення ствола свердловини, градус;

– довжина бурильних труб, м;

– коефіцієнт тертя труб об стінку свердловини( );

– зовнішній діаметр бурильних труб, м.

Тоді формула для визначення величини кута закручування з врахуванням тертя колони об стінку свердловини буде мати вигляд:

, (153)

, (154)

де – внутрішній діаметр труби, м.

Підставивши значення моменту тертя у формулу (153) одержимо

. (155)

Дана формула показує, як змінюється кут закручування бурильної колони від реактивного моменту.

Чисельник цього виразу має максимум, якому відповідає найбільше значення кута закручування при визначеній величині довжини « », після якого подальший ріст кута закручування зі збільшенням довжини « » припиняється.

Довжина колони бурильних труб, якій відповідає максимальне значення кута закручування, може бути визначена, якщо прирівняти до нуля похідну виразу (155)

. (156)

Звідси

. (157)

Дана формула дає критичну величину довжини бурильної колони, на якій згасає дія реактивного крутного моменту, внаслідок чого при подальшому її рості кут закручування залишається постійним.

Оскільки кут закручування призводить до повороту площини дії відхиляючої сили проти годинникової стрілки, то при орієнтуванні відхилювача цей кут необхідно компенсувати встановленням площини дії відхилювача з випередженням за годинниковою стрілкою проти заданого азимута.

62.Визначення кута довороту відхилювана.

Кут, на який необхідно повернути за годинниковою стрілкою площину дії відхилювача при орієнтуванні проти азимута, що задається, називають кутом випередження. Кут випередження не завжди відповідає куту закручування бурильної колони.

Коли визначаєть кут випередження завжди враховують природні умови викривлення свердловини. Якщо ці умови сприяють викривленню свердловини вправо від заданого азимута, тобто за годинниковою стрілкою, то кут випередження варто дещо зменшити стосовно кута закручування. Якщо ж природні умови будуть сприяти викривленню вліво від заданого азимута, тобто проти годинникової стрілки, то кут випередження дещо збільшують стосовно кута закручування.

Зазвичай поправки на природні умови викривлення дуже незначні і знаходяться в межах до 5°.

Таким чином, кут випередження дорівнює:

, (158)

де – кут випередження, градус;

– кут закручування від реактивного моменту, градус;

– кут, що враховує природні умови викривлення, градус.

При необхідності продовжити буріння у заданому азимуті необхідно довернути бурильну колону на кут, який дорівнює:

(159)

або

, (160)

де – кут довороту (повороту) бурильної колони, градус;

– кут установки відхилювача, градус;

– кут випередження, градус;

– кут закручування бурильної колони від реактивного моменту, градус;

– кут, що враховує природні фактори (умови) викривлення, градус.

Знак плюс «+» – якщо природні фактори сприяють викривленню проти годинникової стрілки (вліво від заданого азимута).

Знак мінус «-» – якщо природні фактори сприяють викривленню за годинниковою стрілкою (вправо від заданого азимута).