vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

а. В этом случае работа по направленному бурению становится намного легче. Однако, в этом случае угол установки (отсчитываемый по часовой стрелке, если смотреть вниз по стволу) от базовой ориентации MWD относительно оси по отношению к опорной линии кривого переводника должен быть точно измерен. Этот перекос затем нужно ввести в компьютер, расположенный на поверхности. Данные, считываемые на поверхности, будут означать положение опорной линии кривого переводника как результат или магнитного способа ориентации относительно оси, или гравитационного (при угле наклона ствола больше 50, когда четко определяются нижняя и верхняя стенки ствола).

b. Иногда, сразу же над MWD, устанавливается переводник UBHO. Это оказывается полезным в случае отказа MWD, если необходимо провести измерения координатных параметров.

*. Шпонка втулки UBHO выставляется точно по опорной линии кривого переводника (после выполнения всех соединений)

*. Координатный диск будет давать ту же информацию, что и в случае ориентировки без MWD с той лишь разницей, что в этом случае мы будем находиться дальше от долота.

Замечание:

Во всех случаях, опорная линия кривого переводника будет основной для определения ориентации относительно оси. Именно она определяет будет ли набор/потеря угла, поворот ствола вправо / влево.

Замечание:

Из - за большого значения крутящего момента забойного двигателя, обычно считается невозможным на практике сориентироваться при помощи UBHO. Всегда, когда это возможно, - используйте MWD.

Ориентация с помощью гироскопа

а. Применяются тот же самый переводник UBHO как и при магнитной ориентировке.

b. Применяется хвостовик “пера” на основании измерительного механизма (точно такой же как и при магнитном методе)

с. Остальная часть гиро - измерительного механизма отличается (но эквивалентна) магнитной системе.

d. Обычно эту систему применяют только на небольших глубинах, когда рядом расположены другие скважины. Как только магнитная интерференция упадет до приемлемого уровня, то сразу переходят на магнитный метод или (если это возможно) используют MWD.

Процедура зарезки

1.Соберите КНБК для зарезки. (см. раздел 7). Опустите ее в скважину.

2.При достижении забоя, - пустите кратковременную циркуляцию. Разгрузите колонну от напряжения момента кручения.

3.Зафиксируйте ее клиньями для захвата труб.

4.Мелом нанесите метку на бурильной трубе в клиньях (со стороны видимости

еебуровым мастером) и продолжьте ее вдоль корпуса роторного стола. Положение

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

метки можно будет в дальнейшем изменить по желанию. Эта фиксированная отметка будет в дальнейшем нашей опорной точкой на поверхности.

5.Выполните измерения ориентировки.

6.Снимите показания измерений. Что действительно важно в этом случае, так это ориентация относительно оси, поскольку наклон ствола будет незначительным. Аккуратно снимите показания ориентировки относительно оси. Т.к. пока еще нет высо-

кой/нижней стенок ствола - ориентировка относительно оси определяется направлением, например S500W. Снимите и зарегистрируйте показания направления, наклона и магнитной ориентировки относительно оси.

7.Делая поправку на свойства породы и реактивный крутящий момент от двигателя, вычислите какой должна быть установка ориентации относительно оси, чтобы

бурение происходило бы в нужном направлении. Например, направление цели - N300W, вычисленный крутящий реактивный момент двигателя - 40, направляющий угол равен 80 влево.

Желаемое направление ствола N380W. Требуемая установка ориентации относительно оси N20E.

8. Поверните буровую колонну на величину угла, необходимую для установки ориентации относительно оси в нужном направлении. В вышеприведенном случае - поверните колонну на 1300 вправо. Сотрите первоначальную метку на трубе. Замените

ееновой с фиксированной опорной линией.

9.Работайте колонной с помощью застопоренных элеваторов.

10.Проведите проверочное измерение координат.

11.Снимите показания. Ориентация относительно оси должна быть близка к желаемой установке.

12.Подсоедините квадратную штангу. Перенесите метку с бурильной трубы на один из зажимов квадрата. Застопорьте роторный стол, убедившись, что подвижная и неподвижная метки располагаются на одной прямой.

13.Пробурите на величину одного соединения. Соблюдайте обычные предосторожности при работе с забойным двигателем. Старайтесь поддерживать давление в забое постоянным для обеспечения постоянства реактивного момента кручения.

14.Аккуратно наверните следующую трубу. Старайтесь не вращать колонну. Аккуратно перенесите подвижную метку на новый замок бурильной трубы. Кривой переводник должен находиться в том же самом положении, что и при предыдущем этапе бурения.

15.Проведите измерения координат (наклон, направление, ориентация относительно оси).

16.При необходимости - измените ориентацию относительно оси. Действительная величина реактивного крутящего момента может отличаться от ожидаемой.

17.Если в ориентировке относительно оси были сделаны лишь небольшие изменения, то, в этом случае, нет необходимости производить дополнительное проверочное измерение. При застопоренном роторном столе, бурите до следующего соединения.

18.Повторите шаги 13 - 17. Между двумя последующими измерениями должно быть пробурено расстояние не более двух замков.

19.При достижении наклона около 50, для определения ориентации относительно оси используйте гравитационный метод. Будьте внимательны при снятии показаний с измерительного диска. На инструментах Eastman и Sperry Sun направления восток и запад изменены на противоположные.

Замечание: Важно помнить, что координаты определяются приблизительно на расстоянии 45-50 футов позади долота.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

20. При наборе угла приблизительно 150 в мягких породах (80 в твердых породах) в нужном направлении, КНБК поднимают.

Замечание: Из-за того, что координаты определяются на расстоянии 50 футов позади долота, единственным способом проверить, что направление ствола в районе долота совпадает с тем, что мы определили по диску, - это пробурить еще длину двух соединений с ориентацией относительно оси по высокой стороне стенки. Если эта ориентация не является близкой к высокой стороне, то при бурении следующего участка на длину двух замков может возникнуть существенная разница от действительного направления ствола и тем, что мы измерили при предыдущем замере до подъема КНБК. Таким образом, до окончания зарезки, необходимо предпринять все усилия, чтобы убедиться в правильности направления ствола даже если для этого потребуется набрать угол в 200 или больше (при условии разумного объема потери времени), иначе, ситуация может оказаться еще хуже.

21.В дальнейшем, набирайте угол роторной КНБК. Наберите максимальный

угол.

Замечание: Если нет гироинструментов для измерений координат, то можно использовать известное направление, ориентируясь по характерным объектам, расположенным на поверхности в районе буровой. После сборки КНБК, предназначенной для зарезки, опорная линия кривого переводника маркируется и выравнивается в соответствии с выбранным известным направлением. По мере спуска колонны в забой, метка тщательно переносится от одного соединения к другому. При неглубоко залегающей точке зарезки, коммулятивная ошибка не должна превышать 200. После бурения интервала равного нескольким соединениям, можно переходить на магнитный способ ориентации.

Корректировка ствола

Принятие решения о необходимости проведения коррекции является одной из наиболее важных обязанностей инженера направленного бурения. То, что коррекция необходима, когда становится ясно, что возникает ситуация непопадания в цель - достаточно очевидно. Но решение о том, когда начать коррекцию принять не так просто. В этой ситуации существенную роль начинает играть опыт. Ниже приводятся основные правила:

1. Не начинайте коррекцию слишком рано. Уход ствола в сторону может продолжаться после подъема забойного двигателя. Поэтому в дальнейшем может понадобиться вторая коррекция. Это приводит к слишком большому числу спускоподъемных операций. В определенной точке уход ствола может прекратиться (или даже начаться в противоположном направлении). Поэтому, дайте возможность породе проявить все свои особенности прежде, чем начать работу двигателем.

Замечание: Иногда заказчик может предпочесть выполнение коррекции до установки обсадной колонны. Каждая такая ситуация должна определяться требованиями заказчика. Между инженером направленного бурения и заказчиком не должно существовать отсутствие взаимопонимания.

2. Не откладывайте коррекцию на слишком позднеее время. Чем ближе мы находимся к цели, тем более сильное изменение направления необходимо выполнить, чтобы попасть в нужную точку.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3. Типичная корректировка должна быть в пределах 50 - 120 изменения на-

правления. Обычно это означает, что корректировка двигателем продолжается на длине, равной 5 - 12 длинам труб.

4.Старайтесь выполнить корректировку до того момента, когда порода станет слишком твердой. Чем тверже порода, тем ниже скорость проходки.

5.Правильно подбирайте кривой переводник. Изготовители забойных дви-

гателей представляют данные по достижимой кривизне с различными комбинациями “долото/двигатель/кривой переводник”. Не пользуйтесь большим, чем требуется кри-

вым переводником.

Пример: Ствол 12-1/4”. Наклон ствола = 350. Нам нужно изменить направление ствола на 80, выдерживая набранный угол.

Применение забойного двигателя 7-3/4” в стволе 12-1/4” может привести к ожидаемой кривизне, равной 2,50 на 100 футов. (табл. 6-2).

Используем уравнение API для уравнения кривизны:

DLS=(100/L)*cos-1(sinθ1*sinθ2cosA+cosθ1cosθ2)0 /100’

Где:

θ1 = наклон ствола в начале интервала θ2 = наклон ствола в конце интервала

А = изменение направления ствола на протяжении интервала L = курсовая длина

При наклоне в 350, оценка скорости поворота равна 4,40 на 100 футов. Таким образом, следует ожидать, что 8- ми градусная коррекция произойдет на длине в 200 футов (т.е. около 7 соединений).

6. Для размеров стволов, больших чем 8-1/2”, для корректировки применяйте кривые переводники с углом 1-1/20 или 20. Бывает, что в стволах большого размера (например 17-1/2”) в очень мягких породах для получения достаточной кривизны может понадобиться кривой переводник с углом 2-1/20.

7. Чем больше наклон ствола, тем меньше скорость поворота для данной кривизны. Это видно из вышеприведенного уравнения. При более высоких углах наклона (обычно при >400), необходимо применять кривой переводник с углом в 20. В противном случае, коррекция займет много времени.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

8.Если мы знаем, на какую величину нужно изменить направление и знаем величину ожидаемого закривления, то мы сможем оценить сколько соединений необхо-

димо выполнить для завершения коррекции.

9.Выбор долота - важен. Оцените как много соединений необходимо сделать

для выполнения коррекции. Хорошо бы на основе этой информации оценить необходимое количество часов работы забойного двигателя. Применяйте те долота, которые способны выполнить необходимый для коррекции объем работы без замены.

10. Старайтесь не терять угол при выполнении коррекции. Применяйте кривой переводник для плавного поворота ствола. (Очевидно, что это проще делать при наличии MWD). Наклон ствола можно уменьшить в дальнейшем при работе с роторной КНБК.

Ойия-доска

Вычисления с помощью ойия-доски.

Предсказание последствия движения забойного двигателя является существенным при планировании коррекции курса. При использовании забойного двигателя, точка, в которой осуществляется замеры координатных параметров, обычно находится на расстоянии 45-60 футов позади него и необходимо вычислять скорость набора угла и поворота ниже этой точки.

Средство, которое можно

использовать для определения поведения двигателя называется диаграммой Рэгланда, или в форме логарифмической линейки - доска ойия. Любой программируемый калькулятор можно легко запрограммировать для выдачи той же самой информации, что и доскаойия.

Метод доски ойия основан на Рисунок 6-7 простой векторной диаграмме, показанной на рис. 6-7. Всякий вектор

имеет абсолютную величину и направление. Вектор наклона имеет величину, равную

наклону ствола и направление соответствует направлению ствола. Из векторной диаграммы можно сделать следующие выводы:

1.Для данной кривизны ствола, изменение направления, которое можно получить, уменьшается по мере увеличения наклона.

2.Когда между точками замера изменения направления отсутствуют, то кривизну определяет наклон.

На ойия-доске имеется 5 шкал (рис. 6-8). Это:

1.Предыдущий угол отклонения. Обычно - это 2 шкалы (0-30 и 20-60)

2.Кривизна (полуокружность)

3.Изменение направления. Это наружняя шкала.

4.Новый угол отклонения. Это вращающаяся шкала.

5.Вращение инструмента. Радиальные линии, берущие свое начало из центра

полуокружностей кривизны показывают установки ориентации инструмента относительно оси (00 - 1800 относительно высокой стороны стенки).

Нужно знать 3 из этих 5 величин. С помощью ойия-доски мы сможем затем найти оставшиеся 2.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Замечание: Полуокружности являются полуокружностями кривизны. Однако, только в случае, если курсовая длина равна 100 футам, они прямо выражают кривизну ствола. Во всех остальных случаях они дают кривизну в градусах для данного рассматриваемого интервала.

Кривизна (0 / 100’) = (изменение угла * 100)*(курсовая длина)-1

При использовании КНБК с [забойный двигатель/кривой переводник], мы имеем хорошие оценки для ожидаемой кривизны или из документации по забойным двигателям, или по предшествующему опыту работы в данной местности. Мы можем преобразовать кривизну в изменение угла на рассматриваемом интервале с помощью ойия - доски. По мере продвижения бурения, действительное значение достигаемой кривизны может меняться из-за наклона ствола и/или изменения свойств породы. В соответствиис этим мы можем скорректировать исходные данные для работы с ойиядоской.

Ей пользуются в зависимости от многих возможных комбинаций известных величин и от того, что нам необходимо вычислить. Однако, в каждом случае последовательность действий следующая:

1.Установите предыдущее изменения угла (в окне) для известной величины.

2.Расположите две другие, известные величины на доске.

3.Снимите показания двух других неизвестных величин с доски.

Замечание: Очевидно, что с помощью доски невозможно определить величину реактивного крутящего момента. Действительная ориентация относительно оси отклоняющего инструмента для достижения определенной цели будет отклонена в право на величину большую, чем на ойия-доске. Эту разницу определяет реактивный момент, действующий на отклоняющий инструмент.

Замечание: Доска применяется только в случаях с наклоном ствола > чем 50, т.е., когда определена высокая стенка ствола.

Типичные методы работы с ойия-доской.

Оценка изменения направления и кривизны.

В этом случае нам нужны надежные результаты измерений измеренной глубины ствола, наклона и направления. Курсовая длина легко вычисляется.

1.Установите величину наклона в первой точке измерения на шкале “Предыдущий угол изменения“

2.Установите вращающуюся шкалу для соответствующего деления “ Результирующее изменение направления “ на внешней шкале.

3.Установите величину наклона во второй точке измерения на линейке “ Новый угол изменения “.

4.Снимите показания изменения угла с того места, где второй наклон пересекает полуокружность изменения угла.

Замечание: Действительное изменение угла может попасть между двумя полуокружностями . В этом случае, мы оцениваем эту величину.

5. Для нахождения кривизны - нормализуйте изменение угла к 100 футам курсовой длины.

Найдите установку ориентации относительно оси для необходимого поворота при наборе/потере угла.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Основные формулы, на которых основан метод ойия-доски перечислены ниже. Все они могут быть выведены из векторной диаграммы, представленной на рис. 6-7, с помощью простых тригонометрических функций.

Изменение направления =

(a2+b2-2abcosc)1/2

где:

b = изменение угла в точке 1

а = изменение угла в точке 2

с = изменение направления

Рисунок 6-9

Установка ориентации относительно оси.

1.Если b>a, т.е угол теряется вдоль курсовой длины, то

TF = 1800 - tg-1 asinc(b - acosc)-1

2.Если b<a, т.е. угол набирается вдоль курсовой длины, то

TF= tg-1 asinc (acosc - b)-1

Ожидаемое изменение направления ствола.

с= tg-1 (изменение направления * sin (ориентация отн. оси) (b + (изменение направления *cos(ориентация отн. оси)))-1

Максимальновозможное изменение направления. cmax = sin-1 (изменение направления) (изменение угла)-1

Рэгланд-диаграмма.

Результат различной установки ориентации инструмента относительно оси можно визуально проследить, нанося на бумагу с полярными координатами результаты измерений в каждой точке наклона и направления. Этот метод известен как Рэгланддиаграмма (рис. 6-9). Концентрические окружности, разделенные равными промежутками, представляют собой изолинии равного наклона. Длина линии, соединяющей две точки измерения на диаграмме, является изменением направления между двумя этими точками. С помощью этой диаграммы можно наглядно проследить за способностью к отклонению от направления инструмента в зависимости от ориентации относительно оси. И наоборот, поскольку диаграмма имеет шкалу, мы можем предсказать результат отклонения направления в зависимости от ориентации инструмента при заданной кривизне (при условии, что величина реактивного момента нам известна).

Постоянная скорость поворота к цели.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Применение комбинации забойный двигатель/кривой переводник или забойного двигателя с изменяемой кривизной корпуса для коррекции позволяет обычно быстро выполнить эту операцию. Поворот происходит на достаточно коротком участке.

При принятии решения о необходимости коррекции курса, нам нужно определить среднюю скорость поворота по всей длине дуги от начального положения до цели. Похожа ли эта постоянная скорость поворота на “естественный” уход долота и / или на влияние свойств породы?

Если да, то мы можем отложить на некоторое время выполнение корректировки. Если нет, то мы можем задействовать забойный двигатель или мы можем подождать и “ дать возможность скважине самой по себе скорректироваться “. Каждый случай должен быть хорошо обдуман инженером направленного бурения.

В любом случае, в каждой точке замера координат, мы должны быть готовы к необходимости вычисления скорости поворота влево, вправо для попадания в левую, правую или центральную часть цели в горизонтальной плоскости. Мы предполагаем, что поворот ствола будет происходить с постоянной скоростью от последней точки замера координат до цели. Нам необходимо знать три величины, определяющие скорость поворота ствола, для того, чтобы определить попадем ли мы в цель при выполнении корректировки.

Общий поворот, необходимый для попадания в цель.

Предположим, что мы провели измерения координат и это позволило нам определить местонахождение некоторой точки S в прямоугольных координатах на плоскости (рис. 6-10). Азимут ствола по отношению к северу равен а. Цель расположена в точке Т. Направление от точки S к точке Т равно b. Значит, для того, чтобы непрерывным образом попасть в нужную нам точку, азимут должен измениться на величину с =

(b-a).

Если предполагается, что ствол поворачивается с одинаковой скоростью от S до Т, то мы можем начертить дугу, противолежащей углу d. Радиус кривизны дуги (Rc) =