Способ управления азимутальным искривлением скважин

(59 4 Е 21 В 7/06 А 1 ф Г 1 с ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЮЙ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Азербайджанский институт нефтии химии им. М.Азизбекова(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНЫМИСКРИВЛЕНИЕМ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к областибурения скважины (С) и позволяет свысокой точностью управлять азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений.В процессе проводки скважины забойнымдвигателем под. действием реактивногомомента бурильную колонну закручиваютв направлении, противоположном направлению вращения долота. В период работы забойного двигателя бурильную колонну вращают ротором, что приводитк нейтрализации наката При этом определяют и фиксируют момент Мр на вращение бурильного инструмента ротороми реактивный момент Мз забойного двигателя 1 По разности Мр - Мз определя-ют результирующий момент М. Если М 0,то проводку скважины ведут с увеличением азимута, а при М(0 - с уменьшением азимута. Для стабилизации азимута Мр. задают равным Мз. А измененияазимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров (осеваянагрузка, расход промывочной жидкостии частота вращения ротора) режимовбурения. Величину третьего параметраопределяют из выведенной аналитической зависимости. 1 табл.Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для управления азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющихприспособлений. 5Цель изобретения - повышение точности управления азимутальным искривлением скважин,Сущность способа заключается в следующем.10В процессе проводки скважины при помощи забойного двигателя под действием реактивного момента последнего происходит закручивание бурильной колонны в направлении, противоположном направлению вращения долота, которое сопровождается изменением положения плоскости изгиба ее нижней части, так как компоновка низа накатывается на боковую стенку скважины. В результате 20 такого несоосного расположения компоновки низа бурильной колонны при бурении происходит уменьшение азимута ствола скважины. Одновременно вращение бурильной колонны ротором в тече 25 ние всего периода работы забойного двигателя приводит к нейтрализации наката, возникающего от действия реактивного момента забойного двигателя.Направление азимутального искривления скважины определяют из соотношения противоположно направленных момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя, т,е.; 35 где М,=47265 СО Ь и" (1)М =0,453 К Г 11+гср р / Е+С, -С ((2)М - результирующий момент, Нм; 40М - реактивный момент забойногодвигателя, Нфм;М - момент на вращение бурильного инструмента ротором, Нм;С - коэффициент, зависящий отугла искривления скважины;- плотность промывочной жидкости г/смР - наружный диаметр бурильныхтруб, м50длина бурильной колонны, м;1п - частота вращения ротора, с- коэффициент, зависящий отстепени износа долота;Г - осевая нагрузка, Н;55РАо - диаметр долота, м;г - средний радиус трения в пятезабойного двигателя, и; коэффициент трения в пятезабойного двигателя;Е - коэффициент гидравлическойьнагрузки, Н/г/см дм /с;расход промывочной жидкости,дмэ /с;С - вес вращающихся систем эаврбойного двигателя, Н.Управление азимутальным искривлением скважин осуществляют изменениемсоотношения момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателяпри помощи соответствующего выбораосевой нагрузки, расхода промывочнойжидкости и частоты вращения ротора.Определяют и фиксируют момент навращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент забойногодвигателя по формулам (1) и (2), определяют результирующий момент М,равный разности укаэанных моментов,по величине которого судят об изменении азимута скважины, При этом,если результирующий момент М)0, топроводку скважины ведут с увеличениемазимута, если МсО - с уменьшением азимута.Для стабилизации азимута моментна вращение бурильного инструментаротором (первый момент) задают равнымреактивному моменту забойного двигателя (второму моменту): М =М, т,е.47265 СП Ь и =0,453 1 с С П,о ++г, щ 1 ЕЦ+С -С) (3)Стабилизируют, т.е, задаются постоянным значением в процессе бурениякаких-либо двух параметров режима бурения (например, стабилизируют осевуюнагрузку С и расход промывочной жидкости Я), а величину третьего параметра (частоту вращения ротора п) определяют из выражения (3). Полученноетаким образом значение частоты вращения ротора будет соответствовать проводке скважины беэ изменения азимута.Все остальные величины, входящие ввыражение (3), известны.При проводке скважины темп азимутального искривления составлял4,5 град/100 м. Для попадания стволаскважины в проектный круг допуска необходимо было произвести уменьшениезенитного угла с одновременной стабилизацией азимута, в связи с чем былприменен описанный способ,Бурение осуществлялось следующейкомпоновкой низа бурильной колонны:Интенсивностьизмененияазимута,град/100 м Азимут, град-мин Интенсивность изменения Зенитный угол,град-мин Интервалбурения в начале в концеинтервала зенитного интервала в начале интервала в концеинтервала угла,град/100 м 1900-2280 6-15 1-30. 12- 1,25 12 0 ВНИИПИ Заказ 7619/34 Тираж Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 12851 долото МДК 241-И 6, забойный днигетель - электробур Э, бурильные трубы140 мм, Осевая нагрузка поддерживалась в пределах 50-60 кН. В процессе проводки интервала 1900- 2280 м забойным двигателем осуществ- лялось одновременное вращение буриль- . ного инструмента ротором с частотой Вращение бурильного инструмента ротором с частотой 30 об/мин позволило полностью стабилизировать азимут скважины в интервале 1900-2280 м. В случае необходимости увеличения для указанных условий частота вращения ротора должна составлять 60-120 об./мин. Формула изобретения Способ управления азимутальным искривлением скважин, включающий измерение азимута и проводку скважины забойным двигателем путем изменения35 трех параметров режима бурения - осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения бурильного инструмента, о т л и ч а ю - щ-и й с я тем, что, с целью повыше О ния точности управления, бурильную колонну вращают ротором в течение всего периода работы забойного двигателя, определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента 45 ротором - первый момент и реактивный момент забойного двигателя - второй момент; определяют результирующий момент, равныйразности между первым и вторым моментами 5 по величине кото рого судят об изменении азимута скважины, причем, если результирующий момент больше нуля, проводку скважины ведут с увеличением азимута, если 38 43,14 с 1 (30 об/мин), которая была определена из выражения (3) при заданных значениях расхода промывочнойжидкости и осевой нагрузки. Данные об изменениях зенитногоугла и азимута при бурении на этоминтервале приведены в таблице,1 меньше нуля - с уменьшением азимута, а для стабилизации азимута первый и второй моменты задают равными друг другу,а изменение азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров режима бурения; а величину третьего параметра определяют из выражения47265 С . Р Е и =0,453 1 с С Р, + +гс РЕ )ф 2+Свр С 1где С - коэффициент, зависящий отугла искривления скважины,- плотность промывочной жидкости, г/см;Б - наружный диаметр бурильныхтруб, м;- длина бурильной колонны, ми - частота вращения ротора, с- коэффициент, зависящий отстепени износа долота;С - осевая нагрузка, Н;0 - диаметр долота, м;г, - средний радиус трения в пятезаббйного двигателя, м;- коэффициент трения в пятезабойного двигателя;Е - коэффициент гидравлическойнагрузки, Н/г/см дм /сф;БЯ - расход промывочной жидкости,дм /с;С, - вес вращающихся систем заврбойного двигателя, Н.