288

Глава 3 Раздел 6

Направленное бурение и методы отклонения Обязанности инженера направленного бурения

ГЛАВА 3 Раздел 6

Обязанности на буровой

Обязанности инженера направленного бурения Вес кнбк

До завершения конструирования КНБК необходимо сделать оценку максималь­ной требуемой нагрузки на долото. Это будет зависеть от специфики долота и породы. На забое, реально прилагаемой нагрузки также зависит и от особенностей КНБК с точки зрения ее способности к выдерживанию какого - либо заданного направления.

КНБК должна обеспечивать необходимую нагрузку на долото для соответст­вующей ситуации. Число УБТ необходимо свести к минимуму и необходимый вес обеспечить за счет применения толстостенных бурильных труб (хевивейт - труб).

Нейтральной точкой N буровой колонны называется место, где меняется напря­жение сжатия на напряжение растяжения. Все, что ниже точки N, находится в сжатом состоянии, а все, что выше - в растянутом. На рис. 6-1 показана ситуация, где N нахо­дится на УБТ.

Рисунок 6-1

Рисунок 6-2

Вес одного фута длины каждого размера УБТ и хевивейт- труб - известен. Сле­довательно, вес КНБК, находящейся в воздухе можно легко вычислить. Однако, в даль­нейшем, нам нужно будет скорректировать этот вес в соответствии с условиями в стволе.

В любой скважине необходимо учитывать эффект плавучести колонны в буро­вом растворе (BF). Чем выше вес бурового раствора, тем ниже величина BF и меньше вес, доходящий на долото. Плавучесть может существенно повлиять на вычисление нагрузки на долото. Для бурового раствора с 14 фунт/галлон, 21% веса, измеренного на воздухе, “ теряется “ из-за эффекта плавучести.

На рис. 6-2 показан объект, имеющий вес W, лежащий в плоскости рисунка с наклоном под углом а. W можно разложить на две составляющие: одна из них - пер­пендикулярна плоскости, другая - параллельна плоскости. Перпендикулярная компо­нента Р давит на плоскость и создает силу трения. Параллельная компонента L - застав­ляет объект скатываться вниз по плоскости и является оставшейся частью силы, кото­рую можно использовать как нагрузку. Таким образом, компонента W, которую можно использовать как вес (нагрузку) на долото определяется как:

L = W cos a

Для отклоняемых скважин, максимальный наклон должен определяться вычис­лениями веса на долото, который можно приложить.

Вес, который можно приложить к долоту =(Вес КНБК с учетом плавучести)* cos угла наклона.

Таким образом, в стволе с наклоном в 45⁰, эффективный вес КНБК на долото составляет лишь 71% веса, который был бы в вертикальном участке скважины.

На негоризонтальных участках ствола бурильные трубы не должны работать с нагрузкой сжатия. Для обеспечения постоянной нагрузки растяжения бурильных труб, нейтральная точка должна быть либо на хевивейт-трубах, либо - на УБТ. Очевидно, чем меньше нагрузка на долото, тем ниже располагается точка N. Поэтому, конструкция КНБК должна быть такова, чтобы обеспечивать работу в самом худшем случае, - при максимально прилагаемом весе на долото.

В вычислениях необходимой нагрузки на долото, применяется фактор безопас­ности. Её величина обычно составляет 10%-25%.

Рассмотрим ствол с наклоном а.

Вес КНБК в воздухе = (необходимая нагрузка на долото + фактор безопасно­сти)/(фактор плавучести * cos a).

Может применяться и комбинированная буровая колонна. Обычно она включает в себя два (или более) различных размера УБТ, находящихся ниже хевивейт-труб. Эф­фективная нагрузка на долото расчитывается как и в вышеприведенном примере, но с учетом различного веса этих УБТ.

В заключение, необходимо рассмотреть положение бурильного ясса. Механизм ясса должен находиться под напряжением растяжения в 5000фнт во избежание нахож­дения в нейтральной точке . Для оптимальной его работы в направлении “ вниз”, ясс необходимо разместить так, чтобы по крайней мере 5000фнт. веса КНБК находились бы над ним. Натяг в 20000фнт. достаточен для обеспечения 8” свободного хода под­вижного механизма яса. Ясс может работать в режиме растяжения или сжатия. Если яссы 6 1/4” или 6 1/2” работают при сжатии, то их часто размещают близко к основа­нию начала 5” хевивейт-труб. Яссы, размером 7 3/4” и выше, должны размещаться на УБТ.

Пример

Скважина 12 1/4”, Зенитный угол 30⁰, Азимут N25⁰W, плотность раствора = 12фунт/галлон.

Предложите комбинированную компоновку КНБК для выдерживания направле­ния.

Ясс 6 1/2” будет работать под натяжением. Нам потребуется лишь 1х30’ немаг­нитной УБТ выше MWD. Максимальный требуемый вес на долото - 45000фнт. Ис­пользуйте 10% -й фактор безопасности.

Замечание: Нижняя часть КНБК (которая определяет способность КНБК к вы­держиванию заданного направления) выбирается на основе полученного опыта бурения в данном районе.

Вес КНБК ниже ясса = (необходимый вес на долото + фактор безопасности) / (фактор плавучести * cos наклона) =(45000+4,500)/(0,817* cos30⁰) = 69,960фнт.