Введение к работе
Актуальность работы
При бурении горизонтальных скважин возникает проблема поддержания достаточной осевой нагрузки, необходимой для эффективного разрушение породы на забое скважины. Это связано с резким увеличением сил сопротивления движению бурильного инструмента на горизонтальном участке скважины. Действие сил сопротивления описано многими исследователями. Однако, эти результаты получены, как правило, для вертикальных и наклонных скважин. Тем более что при бурении таких скважин не возникали задачи, связанные с необходимостью уменьшения сил трения. А в исследованиях прихватов буриль ного инструмента последние рассматривались лишь как аварийные ситуации г соответствующим решением возникающих задач.
Цель работы: Разработка теоретических основ снижения потерь осевой нагрузки на долото при бурении горизонтальные скважин.
Основные задачи работы:
/. Исследование особенностей проявления сил контактного трения при горизонтальном бурении.
2. Исследование взаимного влияния сил контактного трения и колебательного
движения бурильной колонны.
3. Разработка метода снижения силы контактного трения путем возбужде
ния продольных колебаний бурильной колонны.
-
Разработка метода снижения силы контактного трения путем возбуждения крутильных колебаний
-
Разработка методики контроля осевой нагрузки на забое скважины
-
Разработка технических устройств для снижения сил трения на горизонтальном участке.
Научная новизна работы. Впервые подробно рассмотрены вопросы влияния сил контактного трения на распространение продольных колебаний по бурильной колонне и обратного влияния продольных колебаний бурильной колонны на силу трения. Исследован пропесс распространения волны нагрузки при подаче бурильного инструмента. Установлены закономерности взаимодействия бурильной колонны со стенками скважины. Разработан метод снижения силы трения путем установки вибраторов вдоль бурильной колонны и возбуждения продольных колебаний. Предложены активные и пассивные антифрикционные волновые компоновки (АВК) низа бурильной колонны для бурения скважин с протяженным горизонтальным участком. Решены принципиальные вопросы проектирования АВК. Сделаны оценки необходимой мощности и количества вибраторов. Получены оценки дальности распространения крутильных колебаний по бурильной колонне и влияния крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Рассмотрены вопросы совместного влияния продольных и крутильных колебаний на осевую составляющую силы трения. Получены оценки влияния замков на увеличение силы трения в горизонтальных скважинах и на распространение продольных колебаний по бурильной колонне. Обоснован механизм действия ясса на зону прихвата. Доказано, что применение ясса позволяет увеличить зону воздействия на прихваченный участок в два раза. Решены основные вопросы проектирования вибратора с перекидным клапаном
Аналитически обоснованы следующие известные экспериментальные результаты:
возможность получения забойной информации по бурильной колонне в процессе бурения при больших глубинах скважины;
модуляция в процессе распространения продольных колебаний от забоя к устью высокочастотной составляющей низкочастотными составляющими колебаний;
снижение скорости распространения фронта волны нагрузки с глубиной при подаче бурильного инструмента.
Практическая ценность работы:
разработана оригинальная конструкция гидравлического вибратора для
бурения скважин; 0 получены закономерности влияния колебательного движения колонны
в процессе бурения на осевую нагрузку на долоте; В решены основные задачи проектирования антифрикционной виброволновой компоновки низа бурильной колонны; В разработаны методы оценки влияния замков на потери осевой нагрузки
при проводке горизонтальных скважин; О предложен способ снижения прихватоопасности бурильного инструмента. Внедрепие результатов работы. Гидравлические вибраторы с перекидным клапаном внедрены в Азнакаевском УБР АО «Татнефть» и Туймазинском УБР АНК «Башнефть».Опыт работы подтвердил работоспособность устройства при бурении как забойными двигателями, так и роторным способом, и экономическую эффективность при роторном способе бурения за счет создания дополнительной динамической нагрузки на долото и улучшения очистки забоя.
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на:
Я Третьей всесоюзной конференции по динамике, прочности и надежности нефтепромыслового оборудования, Баку, 1983 г.;
Я Всесоюзной научно-технической конференции: "Нефть и газ Западной Сибири", Тюмень, 1985г.;
а Республиканской научно- технической конференции, Уфа, 1986 г.;
а Краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов. Ставрополь, 1987 г.
в Международном семинаре «Горизонтальные скважины», Москва, 1997
Научно-технической конференции «Проблемы нефтегазового комплекса России», Уфа, 1998
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 23 работы и получено 10 авторских свидетельств на изобретения.
Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете в 1983. .1999 г.
Соискатель благодарен за доброжелательное отношение и активную помощь в проведении промысловых исследований коллективам АНК «Баш-нефть», ОАО «Татнефть», ТОО «фирма ДиаМех», а также профессору Габдра-химову М. С. за многолетнее плодотворное сотрудничество.
