Реактивный момент.

Реактивный момент создается потоком бурового раствора, действующего на ста­тор. При бурении с забойным двигателем, по мере возрастания нагрузки на долото, крутящий момент, подаваемый на долото - увеличивается . При этом имеется соответ­ствующий крутящий момент, действующий на корпус мотора и направленный против часовой стрелки. Он стремится повернуть ось мотора и, следовательно, целиком КНБК против часовой стрелки. Это меняет ориентацию кривого переводника. Основным не­достатком метода отклонения с применением забойного двигателя вместе с кривым переводником является трудность выдерживания нужного направления из-за действия реактивного момента. При ориентировании с ориентирующим переводником, инженер обязан оценить на сколько повернется КНБК при начале бурения из-за действия реак­тивного момента. Это - одна из областей, где требуется проявить “искусство”.

Параметры на забое, особенно давление, должны поддерживаться постоянными при работе с забойным двигателем. Это должно обеспечить постоянство реактивного момента и, следовательно, поворота КНБК (при условии равномерности породы).

Уменьшение скорости потока бурового раствора приводит к уменьшению реак­тивного момента. Уменьшение нагрузки на долото приводит к уменьшению реактив­ного момента. И наконец, применение менее агрессивного долота приводит к уменьше­нию реактивного момента.

При струйном методе отклонения реактивный момент - отсутствует. Однако, все же имеется тенденция долота к повороту в право при работе сопла. Обычно величина отклонения не превышает 20⁰ и она может быть легко компенсирована при установке инструмента.

Магнитный и гравитационный способы ориентации относи­тельно оси

От вертикали до приблизительно 5⁰ наклона ствола, гравитационные силы - ми­нимальные. Ствол не имеет четко определенную верхнюю (нижнюю) стенку. До этого момента, ориентация устанавливается относительно Севера.

Рисунок 6-4

Рисунок 6-6

Этот способ называется магнитной установкой ориентации. При наклонах, больших чем 5⁰ ориентация устанавливается по высокой (потолочной) стороне ствола как опорной. Этот метод называется ориентацией по высокой стороне или гравитаци­онным. Это относится ко всем способам измерения координат.

Рисунок 6-5

Если в ствол опустить отвес, то гравитационная сила будет стремиться прижи­мать его к нижней стенке. Высокая сторона ствола расположена под углом в 1800 от нижней стенки. Гравитационный способ ориентации представлен на рис. 6-4. На рис. 6-5 пока­заны различные положения ориентации относительно верхней стенки ствола. Если гра­витационный датчик показывает точно 00, то при бурении забойным двигателем не произойдет изменения в направлении ствола. Вся отклоняющая способность кривого переводника или кривизны корпуса будет направлена на набор угла ствола. Наоборот, при показаниях в 1800 будет теряться угол. На рис.6-5 представлена идеализированная ситуация. Необходимо придерживаться следующих правил:

а. При наклонах ствола больших чем 30⁰, когда показания гравитационного дат­чика составляют 60⁰, при бурении забойным двигателем с использованием кривого пе­реводника, происходит потеря угла ствола одновременно с поворотом. При больших наклонах, эффект даже более очевиден.

b. При повороте налево, - эффект более выражен, поскольку реактивный момент действует в том же направлении, что и вес КНБК, долото начинает “рыскать” (рис. 6-6). Таким образом, при коррекции влево, необходимо быть очень внимательным при установке ориентации относительно оси. Рысканье долота приводит к образованию участков различной кривизны при потере угла вместе с поворотом на лево.

Чем больше наклон ствола, тем большие разрушения стенок могут произойти. Необходимо иметь в виду и то, что в рыхлых породах из-за гидравлической эрозии так же происходит потеря угла.

с. “Правильно” выполненной коррекцией может считаться та коррекция, при которой наклон ствола при подъеме оборудования остался таким же как при спуске. Вся отклоняющая “мощь” кривого переводника была направлена на поворот ствола. В этом случае получаемая кривизна - минимальна при использовании комбинации до­лото/забойный двигатель/кривой переводник. На практике, поскольку идеальный слу­чай редко достигается, необходимо стараться как можно меньше менять наклон ствола при выполнении корректировки. Следует помнить, что корректировку безопаснее проводить с небольшим набором угла, чем с его потерей.

Угол можно потерять потом (если потребуется) с использованием роторной КНБК.

d. На основе вышесказанного, понятно, что необходимо заранее предвидеть некоторое падение угла при установке осевой ориентации больше чем 60⁰ по отноше­нию к высокой стенке. В табл. 6-1 представлены значения ожидаемого реактивного момента для различных глубин, для большей части двигателей различных заводов - изготовителей. При выполнении коррекции в лево, имейте в виду, что величина мо­мента будет больше, чем вычисленная на основе руководства по применению забойных двигателей. Если определенная осевая ориентировка при бурении приводит к увеличе­нию наклона при повороте влево (т.е. реактивный момент оказывается меньшим, чем требуется), необходимо при следующей установке долота сместить его дальше влево.

При выполнении коррекции вправо, помните, что реактивный момент будет меньше вычисленного на основе руководства по применению забойных двигателей. Если эта установка приводит к увеличению наклона при повороте направо (т.е. момент оказывается большим, чем требуется), то при следующей установке нужно сориентиро­вать долото еще правее.

Из вышеприведенного видно, почему коррекция в право считается более легко выполнимой, чем влево.

В обоих случаях, основная цель состоит в том, чтобы правильно начать коррек­цию. Если с самого начала бурение начнется правильно и продолжится на расстоянии до прохода первого замка, то кривой переводник “ляжет” в эту выемку и будет стре­миться остаться там. Тогда можно будет легко сделать небольшую поправку. Ствол бу­дет поворачиваться плавно. Из таблицы 6- 1 видно, что, по мере увеличения наклона ствола, правильная установка угла относительно оси становится более важной.