Способ контроля нагрузки на долото при роторном бурении глубоких скважин

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Gc5 01) (594 Е21 В45 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3768659/22-03 " (22) 12.07.84 (46) 07.02.86. Бюл. В 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (72) В.И.Иванникрв, Э.И.Кучеренко, А.А,Савенков, И.Д.Симоненков и С.В.Синев (53) 622.245(088.8) (56) Тарасевич В.Н. Основы повышения производительности буровых установок;

М.: Недра, 1968, с. 7-18.

Справочник бурового мастера. — Баку; Азнефтеиздат, 1956, с. 579-589. (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ

HA ДОЛОТО ПРИ Р0ТОРНОМ БУРЕНИИ ГЛУ6

БОКИХ СКВАМЫН, включающий определе-, ние массы на крюке бурильной колонны в сквавине при подходе к забою с вращением и промывкой, определение разгрузки части массы «олонны на долото в момент его контакта с забоем и поддержание заданной нагрузки на долото в процессе бурения, о т л ич а ю шийся. тем, что, с целью повышения точности измерения нагрузки на долото с учетом сил трения бурильной колонны о стенки с«валины, определяют крутящий момент на роторе при подходе долота к забою и после реакции забоя, по разности моментов вычисляют потерю нагрузки на долото и на эту величину корректируют осевую нагрузку.

1= 11

Т =K. Я, K t Э T,==th11 СКЕ,1

ГДЕ Т1 суммарная сила трения бурильной колонны 2 о стенки скважины 1 до контакта с забоем; единичная сила трения при контакте полуволны со стенкой скважины; количество полуволн; коэффициент трения труб о стенки скважины, крутящий момент на роторе; радиус скважины. и

"Ti, Когда долото 3 подводят к забою 4 и нагружают частью массы бурильной колонны 2, то за счет реакции забоя колонна изменяет свою пространственную конфигурации (фиг. 2). При этом силы трения возрастают на величину дТ=T2 — Т

4 э

I где Т вЂ” суммарная сила трения бу2 рильной .колонны о стенки скважины, так как увеличивается число полуволн изгиба колонны и контактное давление их на стенки скважины. Силы трения Т находят по изменению крутяИзобретение относится к области бурения скважий и предназначено дпя интенсификации процесса роторного бурения глубоких скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения нагрузки на долото с учетом сил трения бурильной колонны о стенки скважины„

На фиг. 1 и 2 упрощенно изображена буровая колонна соответственно в моменты подхода к забою и контакта с ним, на фиг. 3 — диаграмма изменения момента на роторе при различных режимах бурения.

При этом обозначены скважина 1„ бурильная колонна 2, долото 3 и забой 4, При вращении на весу, когда долото 3 не касается забоя 4, бурильная колонна 2 в скважине 1 под действием центробежных сил принимает форму закрученной с переменным шагом спирали (фиг, 1). Полуволны, образующиеся по колонне труб и имеющие амплитуду изгиба больше, чем радиус скважины, создают силы трения, которые фиксируют по крутящему моменту на роторе:

09835 2 щего момента на роторе (фиг. 3). Тог да

55 ьт = (М вЂ” M,)(В. где M — крутящий момент бурения.

Поэтому при подаче нагрузки на долото, передаваемой сверху и отсчитываемой по индикатору от массы на крюке до начала бурения (6 „„ ), необходимо учитывать добавочные силы трения ьТ, возникающие при бурении.

Из этого следует, что фактическая нагрузка на долото

С, = г,„% — дт.

В процессе углебления скважины осуществляется переход с большого диаметра долота на малый и соответственно уменьшается максимально допустимая нагрузка на долото. Одновременно с этим возрастают силы сопротивле- . ния, связанные с естественной искривленностью ствола скважины. В результате удельный вес недогрузки долота становится все более значительным.

П р и и е р. Скважина бурения в интервале 2960-3000 м долотом D — 190,5 мм. Заданная нагрузка на долото равна 10 тс, число оборотов ротора 120 об/мин.

После очередного спуска инструмен- . та, не доходя до забоя, включают в работу буровой насос и вращение ротора. Крутящий момент на роторе по показаниям моментометра 350 кгм, В момент контакта долота с забоем массу бурильной колонны снижают по индикатору массы на величину 10 тс.

При этом момент на роторе за счет реакции забоя возрастает на 95 кгм,,что соответствует добавочной силе трения, равной ЬТ =4,М/,щ- 1

Тогда разгрузка массы на крюке для того, чтобы нагрузка на долото соответствовала расчетной, должна быть I1 тс.

При определении ь М следует учитывать момент, необходимый для работы долота в роторном бурении, или реактивный момент турбобура в турбинном бурении..

В роторном бурении трехшарошечных долот диаметром 120-450 мм фирмой "Хьюз" получена следующая эмпирическая формула: ьМ„,„= 0,974 С- D G

I где ь < „„- момент, необходимый для работы долота при разрушении породы, кгм; — диаметр долота, мм;

Явсгм) 0

Редактор И.Николайчук

Заказ 479/40 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д . 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óëòoðîä, ул.Проектная, 4

G — нагрузка на долото, тс;

С вЂ” коэффициент крепости пород (для мягких пород

С = 7,8, для пород средней твердости С =

= 6,95, для твердых пород С = 5,56.

Существенное влияние на силы трения в скважине оказывает наличие наддолотного сальника. В ряде случаев сальник берет на себя момент, сравнимый с моментом трения всей бурильной колонны, и по этой причи1209835 4 не нагрузка, передаваемая íà долотс, может полностью зависать на сальнике, ° При предлагаемом способе рост момента . л М при образовании сальника контролируется и учитывается при корректировании нагрузки на долото.

На фиг. 3 показана диаграмма изменения момента на роторе во времени:

g â€,рост момента при образовании

1О сальника над долотом, 6 — бурение беэ сальника; . 6 — снижение момента без добавления нагрузки (выработка долота).

Составитель В;Шилов

Техред Т.Тулик Корректор И.Эрдейи