5730 М (интенсивность 1°/100м) при бурении

долотом диаметром 215.9 мм роторным способом

Длина направляющей секции, м	Диаметр нижнего центратора, мм	Длина верхней секции, м	Диаметр верхнего центратора, мм
1.5	215.5	5.7	205.1
2.0	215.1	6.3	202.3
2.5	214.7	7.3	199.0
3.0	214.0	8.5	195.7
3.5	213.2	9.6	192.0

Значения длины верхней секции и диаметра верхнего центратора оптимальной искривляющей КНБК являются координатами точки пересечения кривых, являющихся зависимостями «длина верхней секции – диаметр верхнего центратора». Совокупность таких точек пересечения образует кривую А-Б, которая разделяет область оптимальных параметров верхней секции КНБК, ограниченную координатными осями на два поля (рис. 7.17). Поле, расположенное выше линии А-Б, определяет длину верхней секции КНБК, при которой искривляющая КНБК будет увеличивать зенитный угол ствола с увеличивающейся интенсивностью. Ниже линии А-Б – это область существования искривляющихся КНБК, при использовании которых зенитный угол будет увеличиваться с уменьшающейся интенсивностью.

Приведенные выше положения могут быть основой для разработки технологии оптимального управления проводкой наклонных и горизонтальных скважин с помощью КНБК с изменяемыми в процессе бурения параметрами.

7.6 Показатели надежности работы и устойчивости кнбк на проектной траектории

Результатом оптимизации размеров КНБК является множество расчётных вариантов, каждый из которых удовлетворяет поставленным условиям на долоте и принятым допущениям расчетной схемы. Поэтому в рамках оптимизационной задачи невозможно определить наиболее эффективные варианты оптимальных размеров для проектирования КНБК.

В реальной скважине условия работы КНБК могут существенно отличаться от заданных расчетной схемой условий. Например, диаметр ствола скважины может увеличиваться сразу же за долотом вследствие гидроэрозии стенки скважины, опорные элементы центраторов изнашиваются и внедряются в стенку ствола, а вал забойного двигателя может быть установлен с радиальным люфтом. Кроме того, при сборке КНБК в некоторых случаях не всегда могут быть выдержаны расчетные размеры. Поэтому необходимо принять показатели, которые позволят провести оценку каждого варианта оптимальных размеров на соответствие условиям бурения конкретной скважины [80, 93].

Из множества полученных вариантов оптимальных размеров КНБК необходимо выбрать для последующего проектирования вариант, который, во-первых, обеспечивает максимальную устойчивость КНБК к воздействию доминирующих дестабилизирующих факторов, а, во-вторых, - надежность выполнения параметров проектной траектории бурения (стабилизацию зенитного угла или его изменение с запланированной интенсивностью).

КНБК является упругим телом, поэтому зависимости величины опорных реакций на центраторах и отклоняющей силы на долоте от деформации КНБК имеют линейный характер. По этой причине целесообразно в качестве показателя устойчивости КНБК для оцениваемого дестабилизирующего фактора принять темп изменения отклоняющей силы на единицу дестабилизирующего фактора для выбранного ряда вариантов оптимальных размеров:

(кН/мм) (7.36)

где – величина изменения отклоняющей силы, кН;

– величина изменения фактора, мм.

На долоте стабилизирующей КНБК, расположенной в прямолинейном стволе скважины с зенитным углом, величина которого отличается от расчетного значения, будет действовать отклоняющая сила, которая может быть направлена как в сторону восстановления проектного значения зенитного угла, так и его дальнёшего изменения.

При этом в первом случае в процессе бурения за счет отклоняющей силы на долоте будет восстановлен зенитный угол ствола скважины, величина которого является целью бурения стабилизирующей КНБК, а в во-втором - будет происходить дальнейшее отклонение ствола от проектной траектории.

Таким образом, для оценки надежности работы стабилизирующей КНБК принимается условие, при котором положительное (в сторону восстановления расчетного угла стабилизации зенитного угла) изменение отклоняющей силы на долоте на единицу изменения зенитного угла имеет максимальное значение.

Показатель надежности стабилизации зенитного угла (СЗУ) может быть выражен в виде следующей зависимости:

(кН/град) (7.37)

где Δα – изменение зенитного угла, град.

Показатели надежности и устойчивости рассчитываются только для диапазона изменения зенитного угла и дестабилизирующих факторов, при котором расчетная схема взаимодействия КНБК со стволом скважины не изменяется.

В качестве показателя для оценки устойчивости КНБК к изменению расчетной кривизны ствола скважины может быть использован показатель (П_ЖСТ) жесткости КНБК:

(кН·/град./м) (7.38)

где Δi – величина отклонения кривизны от расчетного значения, град./м;

ΔF_ОТ – величина изменение отклоняющей силы на долоте, кН.