6.4.2 Расчет профиля гс пространственного типа (Устье не лежит в плоскости горизонтального ствола)
Чаще всего конфигурация таких стволов состоит из двух плоских участков OBCD и DEFK (рис. 12), в пределах которых азимут поддерживают постоянным.
Исходными данными для расчета являются:
– координаты точки входа в пласт XE, YE;
– глубина кровли Hкр и подошвы Hп пласта;
– длина вертикального hв и горизонтального lг участков;
– радиусы на всех участках искривления;
– конструкция скважины;
– азимут горизонтального участка φг;
– интервал установки ГНО.
Расчет профиля производится в следующем порядке.
Определяются координаты точки D:
,
(16)
Азимут участка OD:
;
Угол входа в пласт
(17)
Таблица 7
Формулы для расчета элементов профиля ГС, состоящего из двух плоских участков
Зависимости для расчета координат характерных точек профиля ГС:
Рис. 12. План (а) и профили ГС пространственного типа в плоскостях
ОD (б) и DEK (в)
Зачастую глубины кровли и подошвы пласта Нкр и Нп известны с определенными погрешностями ( 10 15 м). В этом случае есть опасность, что при использовании R3 ствол горизонтального участка может оказаться за пределами продуктивного пласта, особенно если последний имеет небольшую толщину.
В таких случаях поступают следующим образом. При достижении на втором участке набора зенитного угла величины 70-750 проводят бурение пилотного прямолинейно-наклонного ствола до вскрытия продуктивного пласта. Геофизическими методами определяют фактические значения Нкр и Нп. Пилотный ствол ликвидируют. Определяют необходимый радиус искривления R4 для попадания в продуктивный пласт
,
(18)
где
-
глубина забоя (по вертикали), с которого
начинается бурение третьего участка
набора зенитного угла с радиусом R4;
2
– зенитный угол в конце второго участка
набора зенитного угла (70 – 750).
Таблица 8
Данные по нагрузке на крюке в % от собственного веса бурильной колонны
Зенитный угол, градус
|
Коэффициент трения сталь-горная порода
|
||||||||
0,05 |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
10 |
98 |
97 |
96 |
95 |
93 |
92 |
90 |
88 |
86 |
20 |
92 |
91 |
89 |
87 |
84 |
80 |
77 |
73 |
70 |
30 |
84 |
83 |
79 |
77 |
72 |
67 |
62 |
57 |
52 |
40 |
73 |
70 |
67 |
64 |
57 |
51 |
49 |
38 |
32 |
50 |
60 |
57 |
53 |
49 |
41 |
34 |
26 |
18 |
11 |
60 |
46 |
41 |
37 |
33 |
24 |
15 |
7 |
- |
- |
70 |
30 |
25 |
20 |
15 |
6 |
- |
- |
- |
- |
80 |
12 |
8 |
3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Таблица 9
Коэффициенты трения покоя µ металла о горную породу
Горная порода
|
Поверхность горной породы
|
||
сухая |
смочена водой |
покрыта глинистым раствором (ρ=1,2 г/см3, Т=25-28 с) |
|
Глина жирная |
0,14-0,18 |
0,08-0,12 |
0,06-0,09 |
Глина песчаная |
0,25-0,28 |
0,20-0,26 |
0,18-0,22 |
Глинистый сланец |
0,20-0,25 |
0,15-0,20 |
0,11-0,13 |
Мергель |
0,20-0,27 |
0,18-0,25 |
0,20-0,24 |
Известняк |
0,35-0,40 |
0,33-0,38 |
0,31-0,35 |
Доломит |
0,38-0,42 |
0,38-0,40 |
0,34-0,38 |
Ангидрит |
- |
0,39-0,45 |
0,37-0,40 |
Песчаник Слабосцементированный |
0,30-0,40 |
0,27-0,40 |
0,25-0,35 |
Песчаник крепкий |
0,43-0,48 |
0,20-0,30 |
0,40-0,43 |
Кварцит |
0,46-0,48 |
0,43-0,45 |
0,42-0,44 |
Гранит |
0,47-0,55 |
0,48-0,50 |
0,45-0,50 |
Каменный уголь |
0,38-0,42 |
0,33-0,36 |
0,30-0,33 |
Таблица 10
Механизмы искривления с одним углом перекоса
Тип механизмов искривления
|
Техническая характеристика
|
|||
Угол искривления, град |
Наружный диаметр, мм |
Длина МИ, мм |
Масса МИ, кг |
|
МИ-164-1В5 |
1 |
164 |
915 |
84 |
МИ-164-1,5В5 |
1,5 |
164 |
915 |
84 |
МИ-190-1В5 |
1 |
190 |
855 |
98 |
МИ-190-1,5В5 |
1,5 |
190 |
855 |
98 |
МИ-240-1В5 |
1 |
240 |
920 |
160 |
МИ-240-1,5В5 |
1,5 |
240 |
920 |
160 |
МИ-240-2В5 |
2 |
240 |
920 |
160 |
Таблица 11
Механизмы искривления с двумя углами перекоса
Тип механизмов искривления
|
Угол искривления, град
|
Наружный диаметр, мм |
Длина МИ, мм |
Масса МИ, кг |
|
со стороны двигателя |
со стороны шпинделя |
||||
МИ-127-1-1В5 |
1 |
1 |
127 |
2400 |
110 |
МИ-127-1-1,5В5 |
1 |
1,5 |
127 |
2400 |
110 |
МИ-164-1-1В5 |
1 |
1 |
164 |
2400 |
262 |
МИ-164-1-2В5 |
1 |
1,5 |
164 |
2400 |
262 |
МИ-190-1-1В5 |
1 |
2 |
190 |
2400 |
290 |
МИ-190-1,5В5 |
1 |
1,5 |
190 |
2400 |
290 |
МИ-190-2В5 |
1 |
2 |
190 |
2400 |
290 |
МИ-240-1-1В5 |
1 |
1 |
240 |
2400 |
290 |
МИ-240-1,5В5 |
1 |
1,5 |
240 |
2400 |
350 |
МИ-240-2В5 |
1 |
2 |
240 |
2400 |
350 |
Таблица 12
Опытные значения угла закручивания стальной бурильной колонны от
реактивного момента двигателя
Диаметр бурильных труб, мм |
Тип забойного двигателя |
Рос, т |
Диаметр втулок насоса, мм |
Угол закручивания, º/100 м |
127 |
ТО2-240 ТСШ-240 3ТСШ-240 |
12-15 |
170 |
10 10 15 |
127 |
ТО2-195 ТСШ-195 3ТСШ-195 |
8-12 10-14 10-14 |
150 150 150 |
4 4 6 |
140 |
ТО2-240 ТСШ-240 3ТСШ-240 |
12-16 12-16 12-16 |
170 170 170 |
6 7 10 |
140 |
ТО2-195 ТСШ-195 3ТСШ-195 |
8-10 8-10 10-14 |
150 150 150 |
3 3 5 |
Угол закручивания φреак под действием реактивного крутящего момента:
, (19)
, град. (20)
где M – крутящий момент на ПРИ; L – длина бурильных труб;
G – модуль упругости бурильной трубы (БТ);
I – полярный момент инерции сечения БТ;
q – масса одного погонного метра БТ; dн и dвн – диаметры БТ;
µ – коэффициент трения БТ о стенки скважины;
α – зенитный угол (средний).
Таблица 13
Техническая характеристика агрегатов РТБ
Шифр агрегата |
Диаметр скважины, мм |
Диаметр долота, мм |
Кол-во турбобуров |
Тип турбобура |
Мощность забойная при ρ=1,2, л.с. |
Q, л/с |
Габариты, мм
|
Масса, т
|
|
длина |
диаметр грузов
|
||||||||
РТБ-394 |
394 |
190,5 |
2 |
Т12МЗБ 6 5/8'' |
237 |
60 |
10335 |
376 |
6,4 |
РТБ-445 |
445 |
215,9 |
2 |
Т12МЗБ 7 1/2'' |
246 |
70 |
9012 |
426 |
6,9 |
РТБ-590 |
590 |
269 |
2 |
Т12МЗБ-8'' |
292 |
80 |
10140 |
524 |
10,5 |
РТБ-1020 |
1020 |
490 |
2 |
Т12РТ-9'' |
432 |
90 |
12200 |
930 |
13,2 |
РТБ-2080 |
2080 |
490 |
3 |
- |
648 |
135 |
11950 |
950 |
32,4 |
РТБ-2600 |
2600 |
490, 620 |
3 |
- |
- |
- |
- |
- |
38,3 |
РТБ-2860 |
2860 |
750 |
3 |
- |
- |
- |
- |
- |
38,3 |
Агрегаты РТБ – изготовитель Кунгурский машиностроительный завод
Таблица 14
Размеры и энергетические параметры турбинных отклонителей
Параметры и тип отклонителя |
ТО172 |
ТО2-195 |
ТО2-240 |
ШО1-195 |
Диаметр, мм |
172 |
195 |
240 |
195 |
Длина, м |
10,7 |
10,1 |
10,2 |
4,6 |
Масса, кг |
1500 |
1848 |
2593 |
875 |
Длина направляющей секции, м |
2 |
2,02 |
2,35 |
2,48 |
Частота вращения вала, об/мин |
670 |
660 |
660 |
- |
Вращающий момент Н∙м |
650 |
610 |
2040 |
- |
Расход жидкости, л/с |
25 |
30 |
50 |
- |
Перепад давления при Nmax, МПа |
3,8 |
3,3 |
4,1 |
- |
Таблица 15
Характеристика электробуров
Тип электробура |
Nном, кВт |
Мном, Н·м |
n, об/мин |
Uном, В |
Iном, А |
Dнар, мм |
L, м |
Масса, кН |
Э250/10 |
165 |
3060 |
525 |
1300 |
170 |
250 |
12 |
31 |
Э250/8 |
230 |
3320 |
675 |
1650 |
160 |
250 |
13,2 |
35 |
Э215/10 |
110 |
2050 |
525 |
1100 |
138 |
215 |
12,2 |
26 |
Э215/8 |
150 |
2220 |
653 |
1250 |
144 |
215 |
12,2 |
26 |
Э170/10 |
48 |
935 |
500 |
1500 |
53 |
170 |
12,1 |
17,3 |
Э170/8 |
65 |
940 |
675 |
1050 |
88 |
170 |
11,2 |
15,2 |
Таблица 16
КНБК для уменьшения зенитного угла
Зенитный угол, град.
|
Д215,9МЗГВ; ЗТСШ195ТЛ |
Д215,9СГН; ЗТСШ195ТЛ |
Д215,9-Э185-8 |
|||
i град/100 м |
R, м |
i град/100 м |
R, м |
i град/100 м |
R, м |
|
40 |
3,5 |
1640 |
3,3 |
1730 |
7,5 |
764 |
35 |
3,2 |
1850 |
3 |
1910 |
6,5 |
880 |
30 |
2,8 |
2050 |
2,6 |
2200 |
5,5 |
1040 |
25 |
2,5 |
2290 |
2,2 |
2605 |
4,5 |
1270 |
20 |
2,2 |
2600 |
1,8 |
3180 |
3,6 |
1590 |
15 |
1,8 |
3180 |
1,5 |
3820 |
2,75 |
2080 |
10 |
1,5 |
3820 |
1,1 |
5210 |
1,8 |
3180 |
5 |
1,2 |
4780 |
0,7 |
8200 |
0,75 |
7700 |
Таблица 17
Техническая характеристика серийных ВЗД
Показатель |
Д1-54 |
Д1-88 |
Д1-127 |
Д1-172 |
Д2-195 |
Д1-240 |
Диаметр долота, мм |
59-76 |
98-120 |
140-159 |
190,5-216 |
216-245 |
270-295 |
Расход жидкости, л/с |
1-2,5 |
4,5-7 |
15-20 |
25-35 |
25-35 |
35-50 |
Частота вращения, об/мин |
180-370 |
160-300 |
130-170 |
90-115 |
90-115 |
70-130 |
Вращающий момент, Н·м |
70-110 |
530-610 |
2200-3000 |
5200-7000 |
5200-7000 |
10000-14000 |
Перепад давления, МПа |
4,5-5,5 |
5,8-7 |
6,5-8,7 |
4,3-6,7 |
4,3-6,7 |
6-8 |
Макс. диаметр, мм |
54 |
88 |
127 |
172 |
195 |
240 |
Длина, мм |
1890 |
3240 |
5545 |
6535 |
6535 |
7570 |
Кинематическое отношение |
5:6 |
5:6 |
9:10 |
9:10 |
9:10 |
7:8 |
Таблица 18
Двигатели-отклонители для горизонтального бурения
Параметры |
ДГ-60 |
ДО-88 |
ДГ-95 |
ДГ1-95 |
ДГ-96 |
ДГ-108 |
Д-108 |
ДГ-127 |
Диаметр, мм |
60 |
88 |
95 |
95 |
96 |
108 |
108 |
127 |
Длина верхней секции, мм |
1350 |
2120 |
2110 |
1310 |
2110 |
1970 |
- |
3765 |
Длина нижней секции, мм |
950 |
1450 |
530 |
560 |
530 |
620 |
- |
1620 |
Диаметр долота, мм |
76 |
112 |
120 |
120 |
120,6 |
139,7-151 |
120-151 |
139,7-151 |
Расход, л/с |
1-2 |
5-7 |
6-10 |
6-10 |
6-10 |
6-12 |
6-12 |
15-20 |
Частота вращения, об/мин |
360 |
300 |
120-200 |
170-280 |
200 |
80-160 |
80-160 |
200-250 |
Перепад давления, МПа |
4,5-5,5 |
5,8-7 |
4,5-6 |
4,5-6 |
4,5-6 |
3,5-5,5 |
3,5-5,5 |
5,5-8,5 |
Угол перекоса, град. |
1,5 |
3,5 |
4 |
4 |
4 |
4 |
- |
3 |
Таблица 19
Серия двигателей-отклонителей ДГ
Параметры |
ДГ-155 |
ДГ-172 |
ОШ-172 |
ДГ-176 |
Диаметр, мм |
155 |
172 |
172 |
176 |
Длина верхней секции, мм |
2700 |
1854 |
1555 |
1570 |
Длина нижней секции, мм |
1600 |
1460 |
1390 |
1390 |
Диаметр долота, мм |
190,5-215,9 |
190,5-215,9 |
215,9 |
215,9 |
Расход жидкости, л/с |
24-30 |
24-35 |
25-35 |
25-35 |
Частота вращения, об/мин |
130-160 |
150-190 |
80-110 |
90-120 |
Крутящий момент, Н·м |
3500-4000 |
3500-4000 |
1500-3000 |
7400-9800 |
Перепад давления, МПа |
6,5-7,5 |
5,8-7,8 |
3,5-4,5 |
7,2-9,7 |
Угол перекоса секций (mах), град |
3 |
3 |
3,5 |
3 |
Таблица 20
Расчетные значения R ствола скважины и i при бурении двигателем
ДР-176М и долотом диаметром 190,5 мм
Угол искривления между секциями, град |
Радиус кривизны R, м |
Интенсивность искривления i, град/10 м |
0˚39' |
674 |
0,85 |
0˚57' |
290 |
1,98 |
1˚15' |
185 |
3,10 |
1˚31' |
139 |
4,12 |
1˚46' |
113 |
5,05 |
1˚59' |
98 |
5,84 |
2˚10' |
87 |
6,55 |
2˚19' |
81 |
7,12 |
2˚25' |
76 |
7,49 |
2˚30' |
74 |
7,80 |