Стандартная стабилизированная кнбк

Рис. 6-8

При использовании данной компоновки интенсивность набора угла, как правило, составляет 0,1-0,5°/100 футов в зависимости от характеристик пласта, нагрузки на долото, частоты вращения, типа долота и т.п.

Немагнитные компоненты и инклинометры должны размещаться с учетом местных условий.

Рис. 6-9

Данная компоновка должна выдерживать угол кривизны, что зависит от диаметра первого стабилизатора колонны.

17-1/2 дюйм. скважина 17-1/2 дюйм. долото/стабилизатор диам. 17-1/2 дюйма/УБТ диам. 9-1/2 дюйма, дл. 10 футов/стабилизатор диам. 17 дюймов/УБТ диам. 9-1/2 дюйма, дл. 30 футов/стабилизатор диам. 17-1/2 дюйма/УБТ диам. 9‑1/2 дюйма, дл. 30 футов/стабилизатор диам. 17-1/2 дюйма/УБТ диам. 9-1/2 дюйма, дл. 10 футов в требуемом количестве/ и т. д. …

12-1/4 дюйм. скважина 12-1/4 дюйм. долото/стабилизатор диам. 12-1/4 дюйма/УБТ диам. 8 дюймов, дл. 10 футов/стабилизатор диам. 12 дюймов/УБТ диам. 8 дюймов, дл. 30 футов/стабилизатор диам. 12-1/4 дюйма/УБТ диам. 8 дюймов, дл. 30 футов/стабилизатор диам. 12-1/4 дюйма/УБТ диам. 8 дюймов, дл. 30 футов в требуемом количестве/ и т. д. …

Немагнитные компоненты и инклинометры должны размещаться с учетом местных условий.

Рис. 6-10

Использование двух укороченных УБТ приводит к увеличению расстояния между наддолотным стабилизатором и первым стабилизатором бурильной колонны. Данная компоновка используется для выдерживания угла кривизны в большинстве случаев.

Немагнитные компоненты и инклинометры должны размещаться с учетом местных условий.

Рис. 6-11

Тандемная установка стабилизаторов позволяет существенно повысить жесткость данной компоновки. В прошлом для предотвращения отклонения шарошечных конических долот спаренные стабилизаторы использовались значительно чаще. В настоящее время спаренные стабилизаторы используются только в случае применения долот, характеризующихся большим отклонением. Вращение такой КНБК сопровождается образованием высокого вращающего момента на столе ротора. Как правило, по мере увеличения числа стабилизаторов в КНБК возрастает и риск прихвата.

Немагнитные компоненты и инклинометры должны размещаться с учетом местных условий.

6.3.4

Принцип маятника

Данный принцип управления искривлением ствола скважины был сформулирован первым и первоначально применялся в гладких КНБК для бурения прямолинейных скважин. В данном разделе рассматриваются маятниковые КНБК для бурения наклонно-направленных скважин.

Рис. 6-12. Принцип маятника

Часть КНБК от долота до первого стабилизатора колонны «подвешена как маятник» и собственной массой прижимает долото к нижней стенке ствола. Основной конструкционной особенностью маятниковой КНБК является то, что она не оснащается ни полноразмерным, ни неполноразмерным наддолотным стабилизатором. В большинстве случаев использования маятниковой КНБК основным фактором, вызывающим отклонение, является составляющая силы, воздействующая на долото в направлении нижней стенки ствола. Участок УБТ от долота до первого стабилизатора колонны (маятник) не должен сильно сгибаться к нижней стенке ствола.

Контакт УБТ с нижней стенкой ствола (рис. 6-13) приводит к уменьшению рабочей длины маятника и поперечной силы, направленной в сторону нижней стенки ствола. Ситуация, показанная на данном рисунке, также не является благоприятной, поскольку ось долота отклоняется вверх относительно оси ствола, что приводит к увеличению угла отклонения вместо его уменьшения.

Для предотвращения этого следует точно определять параметры бурения. Высокая частота вращения (от 120 до 160 об./мин. и более) позволяет исключить вероятность возникновения вышеописанной ситуации за счет прямолинейного удержания маятника. Для предотвращения прогиба маятника в направлении нижней стенки ствола нагрузка на долото не должна быть изначально большой. После выхода на траекторию спада угла отклонения бурение может производиться со средней нагрузкой на долото, чтобы обеспечить приемлемую скорость проходки. Эффект маятника, показанный на рис. 6-14, описан в ознакомительных материалах по наклонно-направленному бурению.

Рис. 6-13. Снижение силы, обусловленной маятниковым эффектом, при контакте со стенкой скважины

Из этого следует, что выход на траекторию спада угла обеспечивается наклоном оси долота вниз. Интересно отметить, что при верности зависимости, показанной на рисунке выше, тенденция к спаду угла наклона увеличивалась бы при повышении нагрузки на долото и снижении частоты вращения, что в точности противоположно рекомендациям, приведенным на предыдущей странице.

Ситуация, показанная на рис. 6-14, возможна при определенных длинах маятниковой компоновки без наддолотного стабилизатора и только с одним стабилизатором колонны. УБТ, расположенные над верхним стабилизатором, прогибаются по направлению к нижней стенке ствола, создавая тем самым шарнирный эффект на стабилизаторе колонны и отклоняя верхнюю часть маятника к верхней стенке ствола, как показано на рисунке. Некоторые из опытных специалистов по наклонно-направленному бурению могут привести примеры ситуаций, при которых интенсивность спада угла отклонения при использовании маятниковой компоновки повышалась по мере увеличения нагрузки на долото и снижения частоты вращения.

Следует особо подчеркнуть, что данная ситуация не является типовой. Долото является точкой опоры, поэтому в большинстве случаев использования маятниковых компоновок, в частности, большой длины, маятниковый участок, вероятнее всего, будет изгибаться в направлении нижней стенки скважины, как описано выше.

Рис. 6-14. Одна из возможных интерпретаций маятникового эффекта

6.3.5

Выводы и рекомендации

Безопасность конструкции и применения маятниковой компоновки достигается за счет обеспечения приложения поперечной силы на долото, прижимающей его к нижней стенке ствола скважины. Для этого необходимо использовать компоновку на участках, где может обеспечиваться максимально возможная жесткость и прямолинейность маятниковой секции. Также желательно, чтобы участок секции непосредственно над первым стабилизатором колонны не изгибался и был прямолинейным, для чего рекомендуется устанавливать второй стабилизатор на расстоянии 30 футов над первым стабилизатором.

 При отсутствии особых требований к контролю азимута или при бурении долотом с поликристаллическими алмазными вставками (PDC) наддолотный стабилизатор может не использоваться. При наличии требования к контролю азимута и использовании шарошечного конического долота должен применяться неполноразмерный наддолотный стабилизатор. Как правило, для выхода на траекторию спада угла отклонения диаметр наддолотного стабилизатора должен быть меньше диаметра скважины не более чем на 1/4-1/2 дюйма.

 Компоновка должна оснащаться двумя стабилизаторами колонны, причем второй стабилизатор должен устанавливаться на расстоянии 30 футов над первым.

 Первоначально следует обеспечить небольшую нагрузку на долото до выхода на траекторию спада угла отклонения, а затем плавно увеличивать нагрузку до достижения приемлемой скорости проходки.

 Бурение должно производиться с высокой частотой вращения в зависимости от типа долота.