книги / Техника и технология строительства боковых стволов в нефтяных и газовых скважинах

	Диа­	Длина, мм		Мае-	Присоедини­		Заход	Диаметр до­	Расход ра­		Частота	Перепад	Момент на	Макс,
Модель					тельные резьбы		ность				враще­	давления		угол ис­
	метр,			са, кг			ротор:	лота, м	бочей жид­		ния ва­	на ВЗД,	валу, Н • м	кривле­
	ММ	общая	шпинделя		корпус	вал	статор		кости л/с		ла, с-1	МПа		ния, град.
Д-85	88,0	2235	1880	111	3 -6 6	3 -6 6		98,4-120,6	4,8		2,2	5,5	500-700	—
Д 1—105	106,0	3,770	1750	180	3 -88	3 -7 6		120,6-151,0 6,0-10,0		2,6-3,8		5,0-8,0	800-1400	—
Д 1-127	127,0	5,795	2035	402	3-101	3 -8 8		139,7-158,7	15,0-20,0		2,2-2,9	6,5-8,7	2200-3000	—

Т а б л и ц а 11.16. Техническая характеристика ГВЗД ОАО «Радиус-сервис»

	Диа­	Длина, мм		Мае-	Присоедини­		Заход-	Диаметр до­	Расход ра­	Частота	Перепад	Момент на	Макс,
Модель					тельные резьбы		ность			враще­	давления		угол ис­
	метр,			са, кг			ротор:	лота, м	бочей жид­	ния ва­	на ВЗД,	валу, Н • м	кривле­
	мм	общая	шпинделя		корпус	вал	статор		кости, л/с	ла, с- '	МПа		ния, град.
Д-60РС	60,0	2235	1880	73	3-66	3 -6	5:6	98,4-120,6	4,8	2,2	5,5	500-700	—
Д1-105РС	106,0	3497	—	200	3-88	3-76		120,6-139,7 6,0-10,0 2,6-3,8			5,0-8,0 800-1400		1,0
ДРУ2-127РС	127,0	7255	1593	370	3-101	3-88	6:7	139,7-158,7	15,0-20,0	2,2-2,9	6,5-8,7	2200-3000	3,0

	Модель	Диа­	Длина, мм		Mac-
		метр,
		MM	общая	шпинделя
	MIX	79,40	3,70	—	100
		120,65	6,30	—	360
		79,40	5,10	—	150
	M1XL	95,25	8,70	—	390
		120,65	9,40	—	640
		73,03	3,71	—	92
	MIADM	79,40	5,10	—	150
		120,65	6,70	—	380
	M2PXL	73,03	5,19	—	108
		120,65	9,40	—	640
	MIXL/RF	120,65	9,40	—	640
	MIX-P		6,70	—	150
	MIXi-P		2,50	—	380
	MIX-P	60,30	2,60-	—	45
		73,00	3,40-	—	103
	MIXL-P	88,90	7,35	—	279
		120,65	10,0	—	750
	MIXi-P/LS		2,54	—	87
	MIX-P/LS	88,90	7,39	—	203
	M2XL-P		7,29	—	269
		120,65	9,40	—	640

	Присоединитель­		Заход		Расход ра­	Частота		Перепад	Мо­	Макс,
	ные резьбы		ность	Диаметр до­		враще-		давления	мент на	угол ис­
					бочей жид­
			ротор:	лота, м		M O	DQ ПО	на ВЗД,	валу,	кривле­
					кости, л/с	rfrUi	осиId,
	корпус	вал	статор			с-1		МПа	Н-м	ния, град.
		Ultra Series Motor
	23/8API	23/8API		88,9-108	5,0-10,0	3,0-6,1		3,20	520	3,2
	NC38	3I/2API		149,2-177,8 6,7-20,0		1,8-5,4		5,00	1850	3,2
	23/8API	23/8API		88,9-108	5,0-10,0	3,0-6,1		6,00	975	3,2
	27/8API	27/8APl	5:6	114,3-120,6	5,0-13,3	2,5-6,8		11,00	2200	3,2
	NC38	3I/2API		149,2-177,8 6,7-20,0		1,8-5,4		9,50	3530	3,2
	23/8PAC	23/8API		92-120,6	1,7-7,5	0,7-3,1		2,00	490	3,8
	23/8PAC	23/8API	5:6	88,9-108	5,0-10,0	1,1-2,1		2,00	960	3,8
	NC38	3I/2AP1		149,2-177,8 10,0-20,0		0,9-1,8		2,00	2200	3,2
	23/8PAC	23/8PAC	2:3	92-120,6	3,3-6,7	6,9-13,8		9,00	465	3,8
	NC38	31/2API		149,2-177,8 5,0-16,7		3,0-10,0		11,0	1950	3,2
			4:5
	NC38	31/2API		149,2-177,8	7,5-14,2	2,9-5,6		12,50	3200	3,2
	NC38	31/2API	5:6		6,7-20,0	1,8-5,4		10,0	4250	2,75
	NC38	31/2API			6,7-20,0	1,8-5,4		2,25	955	3,6
		X-treme™ Motor
	1 l/2AMT	11/2AMT	5:6	73-88,9	1,7-5,0	2,4-7,3		5,00	395	2,8
	23/8PAC	23/8API		92-120,6	1,7-7,5	1,8-8,2		8,00	845	3,8
	27/8AOH	23/8Reg		114,3-120,6 5,0-11,3		2,7-6,0		10,50	2320	3,2
	27/8AOH	23/8Reg	5:6	149,2-177,8	3,8-8,2	6,7-14,8		10,50	745	3,2
	27/8AOH	23/8Reg		114,3-120,6 5,0-11,3		1,5-3,3		1,50	600	4,0
	27/8AOH	23/8Reg			5,0-11,3	1,5-3,3		4,00	1580	3,2
	27/8AOH	23/8Reg	1:2		3,8-3,2	6,7-14,8		10,50	745	3,2
	NC38	3I/2API		149,2—177,8	8,3-20,0	8,3-20,0		10,50	1300	3,2

	Мо­	Диа­	Длина, мм
		метр,
	дель
		ММ	общая шпинделя

		SP		2,58
	А238	SP	60,3	3,03
		ХР		3,82
		SP		3,05
	А278	ХР	73	4,46
		SP		3,05
		SP		3,42
		х с		2,70
	А313	х с	79,4	3,03
		XF		2,56
	А 350	SP	88,9	4,63
		SP		4,63
		х с		3,20
	А375	х с	95,2	3,94
		XF		3,09
		SP		5,75
	А475 -	SP	120 6 ■	5,06
		ХР		6,68
	.	GT		8,28

		Присоедини­		Заход		Расход ра­	Частота
	Мас-	тельные резьбы		ность	Диаметр
						бочей жид­	вращения
					долота, м
		корпус	вал	статор		кости л/с	вала, с"1
			Двигатели с проточной опорой
		36				1,3-3,2	2,7-6,6
	0,70	48		5:6	73-88,9	1,3-5,0	2,7-9,8
		54				1,3-3,2	2,7-6,6
		64		5:6		1,3-5	1,9-7,8
		88				1,3-5
	0,89				92-120,6
		64				1,9-5,7	2,1-6,3
				7:8
		73				2,5-7,6	140-7,1
	1,01	61	го			3,8-7,6
				7:8	88,9-108	0-7,6	3,8-7,7
			ЧУЛ
			А
	0,32		Л			3,8-7,6
			ГО
	1,03	136	О	4:5	114,3-	1,9-6,9	1,6-5,8
		141	а	7:8			0,8-2,8
					120,6
	0,85	102			114,3—	8,2-12
				7:8		1,9-12	4,0-5,9
					120,6
	0,36					8,2-12
		286		1:2		6,3-12,6	3,8-7,3
	1 24	281		4:5	149,2-
		417			177,8	6,3-15,8	1,8-4,3
		454		7:8

	Перепад	Момент
	давления
		на валу,
	на ВЗД,
		Н • м
	МПа

1,79	122
3,03	224
4,24	292
2,48	237
5,86	542
2,41	305
3,17	461
1,48	190
2,31	312
1,48	190
4,00	692
2,27	786
1,48	393
2,82	786
1,48	393
2,14	570
3,14	1464
4,82	2644
7,23	3797

Макс, угол ис­ кривле­ ния, град.

3,0

• скважины ствола бокового Бурение .11

183

Т а б л и ц а 11.19. Техническая характеристика ГВЗД PowerPak компании Anadrill

	Модель		Диа­
			метр,
			мм
	SP		5,06
	ХР		6,68
	ХС		4,06
	XF		3,84
	АЗ 13	SP	79,4
	А350	SP	88,9
		SP
		SP
		SP
	А475	ХР	120,6
		GT

SP ХР

	Длина, мм		Присоедини­		Заход		Расход	Частота	Перепад
			Маетельные резьбы		ность	Диаметр до­	рабочей	враще- давления
	общая	шпинделя	са, кг	вал	ротор:	лота, м	жидко­	ния ва­	на ВЗД,
			корпус		статор		сти л/с	ла, с-1	МПа
			Двигатели с маслонаполненной опорой
		290				0,9-2,3	1,58	1627
		408					3,58	3458
	0,92	304				1,7-4,1	1,52	793
	0,46	304					1,52	793
	3,70	0,89	90,8		5:6	88,9-108	5-10,1	2,9-5,8	3,00
	4,92	1,34	136,2		4:5	114,3-120,6	1,9-6,9	1,6-5,8	4,00
	4,92		140,7		7:8			0,8-2,8	2,30
	6,19		286		1:2			3,8-7,3	2,10
	5,50		281,5		4:5				2,70
	7,31		417,7					1,8-4,3	4,80
		1,68				149,2-177,8	6,3-15,8
	8,72		485,8		5:6				7,20
	5,50		290,6		7:8			0,9-2,3	1,60
	7,31		429,5						3,60

Момент на валу, Н • м

732

692

786

570

1464

2644

3797

1627

3458

Макс, угол ис­ кривле­ ния, град.

3,0

Пояснение к таблице: ХР — повышенная мощность; ХС — повышенная вписываемость; SP — стандартная мощность; GT — повышенный кру­ тящий момент; XF — с шарнирными элементами.

СКВАЖИНАХ ГАЗОВЫХ И ВНЕФТЯНЫХ СТВОЛОВ БОКОВЫХ СТРОИТЕЛЬСТВА ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА • 184

	Диа­	Длина, мм		Мае-	Присоединитель­
Модель					ные резьбы
	метр,
	ММ	общая	шпинделя		корпус	вал
	60,3	4,88		61,7	BW	BW
		3,38		40,4
	37,025	5,18	—	77,1	NW	NW
		3,6
		7,25		188,7
Sperry-	85,725	5,64	—	170,1	27/8Reg.	27/8Reg.
Drill™				174,2
		7,22		254,0
	92,075	6,07	—	215,5	27/8Reg	27/8Reg
		6,07		218,6
		7,1		362,9
	120,65	6,37	—	374,2	31/2Reg	3l/2Reg
		6,37		374,2

Заход ность Диаметр

долота, м

статор

1:2	. 73 П—88 9
5:6
1:2	79,4
5:6	73,0-88,9

	1:2	98 ,4 -
	4:5
		120,6
	7:8
	1:2	101,6—
	4:5
		149,2
	7:8
	1:2	1/1Q Л—
	4:5
		200,0
	7:8

Расход

рабочей

жидко­ сти л/с

1,3-3,2

1,3-4,4

1,3-6,3

1,9-7,0

5,0-10,0

6,3-12,6

6 3—5 7

	Частота	Перепад	Мо­	Макс,
		давления	мент на	угол ис­
	вращения
		на ВЗД,	валу,	кривле­
	вала, с-1
		МПа	Н-м	ния, град.
	9,2-22,9	6,03	131
	4,6-11,4	3,03	117
	5,0-17,5	5,75	211
	3,75-13,1	4,48	211
	2,0-8,0	3,44	280
	3,3-10,8	4,72	387
	1,6-6,0	5,00	764	3,0
	0,8-2,9	3,31	944
	4,0 -9,4	3,79	500
	2,1-4,3	5,31	1061
	1,1-2,3	2,58	1334
	225-450	2,62	608
	105-262	3,44	1648
	■	2,48	1997
	56-140

• скважины ствола бокового Бурение .11

185

Т а б л и ц а 11.21. Расчетные значения отклоняющей силы двигателя Д1—127

	Диаметр колонны, мм		Угол пере­	Диаметр, мм		Отклоняющая сила F0T,
			коса ис-				кН
			кривленно-
	наружный	внутрен­	го перевод­	долота Эд	скважины	в колонне	в скважине
	D,,	ний D„„	ника акп		Dc	F " O T	Р о т
			З’ОО’			11,80	8,00
	168	150	2°30'	140	214	8,75	5,30
			2°00'			5,90	2,70
			1°30’			3,10	0,60
			3°00’			10,20	5,50
	178	158	2°30'	151	243	7,40	3,20
			2°00’			4,80	1,00
			Г 30'			2,60	0
			3°00’			7,20	4,30
	194	175	2°30'	161	243	4,90	2,30
			2°00’			2,30	0,50
			Г30'			1,20	0
	219	200	3°00*	190	169	4,70	2,40
			2°30'			3,00	1,00

требований и возможностей бурения по принятому профилю бокового ствола в следующей последовательности.

1. Выбирается максимальная длина каждой секции отклонителя, исходя из необходимой жесткости по следующим условиям (рис. 11.1):

Lcl < 1,33к,	(11.2)
Lc2 < 2,83К,	(11.3)

где К = 4|(D -d)— — масштаб длины, м; d —диаметр секции отклонителя,

м; EI — жесткость секции КНБК на изгиб, кН • м2; g— вес единицы секции КНБК в промывочной жидкости, кН/м; D — диаметр ствола скважины, м.

2. Проверяется вписываемость без остаточных деформаций каждой сек­ ции отклонителя в искривленный по радиусу R ствола скважины из усло­ вия:

	LC| < 2,4 •	VR • ( D - d ) ,			(11.4)
	Lc2< 2,828	JR • (D - d ).			(Ц.5)
		3.	Угол	перекоса искривленного
		переводника		при	заданной интен­
		сивности искривления и длин сек­
		ций	отклонителя		определяется по
Ld	LC2	формуле

Рис. 11. ]. Расчетная схема отклонителя.

Д = arcsin(Lc^ *	+ arctg(D^ d)v	или
Д = 57,3(21, —l2)(D - d )/2 l|		( 11.6)

4. Интенсивность искривления оси ствола скважины при заданных гео­ метрических размерах отклонителя и угле перекоса искривленного пере­ водника определяется по формуле:

= (Lc, + Lc2)

(11.7)

2sin(A - Р)

где Lc, — длина нижнего плеча (секции) отклонителя (от торца до середины искривленного переводника), м; Lc2 —длина верхнего плеча отклонителя, м; р — угол наклона нижнего плеча отклонителя к оси ствола скважины, град., определяемый по формуле:

р = arctg^—^	(11.8)
ZLC,
5. Длины секций отклонителя определяются по формулам
Lcl = VRf + Л ^ и л и 1, = 23,9[(D -d)/il0]0,5	(11.9)
Lc2 = 2-TRfили i2 = 2,831,,	(11.10)

где f = (D-d)2; i,0 — проектная интенсивность искривления скважин, град/ Юм;/—стрела прогиба забойного двигателя, м.

6. Максимально возможные значения длин верхнего и нижнего плечей двигателя-отклонителя диаметром 105 мм приведены в табл. 11.22. КамНИИКИГС предлагает оценивать вписываемость отклоняющей компонов­ ки без остаточной ее деформации в искривленный участок ствола скважи­ ны по следующему условию:

LC2<2,83LcI

7.Сведения о радиусах кривизны и интенсивности искривления для двигателей-отклонителей, освоенных опытным производством в Пермском филиале ВНИИБТ, приведены в табл. 11.22.

8.Проверочный расчет отклоняющих компоновок производится исходя

из следующих условий:

— условия на прочность по формуле:

а = 3 А	Е -Ёзд <[ат]	(11.11)
	L2
А =	Dc ~ с !3д ,	(11.12)

где а —напряжение изгиба, Па; [ат] кгс/м2 — для стали 40ХН2МА; <1ЗД— диаметр винтового забойного двигателя, м; Е — модуль упругости материа­ ла, из которого изготовлен забойный двигатель;

L =	3 •	А	(11.13)

Таблица 11.22. Сведения о радиусах и интенсивности искривления для Д-105 и

Д-127

Плечи двигате­ Шифр ля-отклоните­ двигате- ля, мм ля-откло-

нителя

4, А:2

ДО-105 1550 2670

ДГ-105 850 2320

ДГК-105 740 2670

ДШ-105 810 810

ДО-127 1860 3585

Радиусы и интенсивность искривления, град/10 м

Диаметр	угол искривленного переводника А,
долота,
мм	1,5 град	2,0 град	2,5 град
120,6	100/5,73	—	—
123,8	107/5,40	—	—
139,7	138/4,15	—	—
146,0	159/3,60	—	—
120,6	93/6,20	62/9,24	46/12,50
123,8	110/5,20	68/8,40	50/11,50
139,7	250/2,30	105/5,50	67/8,55
146,0	597/1,00	140/4,10	79/7,25
120,6	109/5,30	70/8,20	52/11,0
123,8	135/4,30	79/7,25	82/7,00
139,7	500/1,15	140/4,10	103/5,60
146,0	—	217/2,60	24/23,90
120,6	49/11,70	32/17,30	24/23,90
123,8	59/9,70	36/19,50	26/22,00
139,7	151/3,97	58/9,89	36/15,90
146,0	542/1,06	80/7,16	43/13,30
139,7	122/4,70	—	—
146,0	131/4,40	—	—

где а„ — угол перекоса искривленного переводника, рад; dBK— внутренний диаметр кондуктора, м.

—условия нормальной проходимости отклоняющей компоновки по вер­ тикальному стволу (в кондукторе) по формуле:

DKB ^ с13д + с ,				(11.14)
где DKB — внутренний диаметр кондуктора, м;
С = ^с| +	Lc2	sin(a„ + P),M,		(11.15)
Lc[ ’
Р - а П ^ ( 0 д - 2 .3[ £|) ’
где р — угол наклона оси КНБК к оси скважины, град;
— условия запуска винтового забойного двигателя по формуле:
мзд > 3	ц	A	EI с1зд	(11.16)
	L2	2	LcI

где ц — коэффициент трения металла о породу; Мзд — рабочий момент за-

Угол

пере­

коса

1,5

2,0

2 5

						Предел текучести [ат] = 690 МПа (40Н2МА)
Диаметр		ДО-105			ДГ-105			ДГК-105			ДК-105			ДО-127
долота, мм	сг,		мт,			мх,			мт,			Мт,			мт,
		а		а, МПа	0, кгс		а, МПа	0, кгс		а, МПа	0, кгс		МПа	а
	МПа	кгс	Н м			Н • м			Н-м			Н-м		кгс	Н-м
120,6	66	33	4	10	8	1	2,3	2	1	7	5	1	—	—	—
125,0	78	47	5	21	18	2	10	10	1	17	15	1	—	—	—
139,7	—	—	—	18	19	5	—	—	—	—	—	—	74	42	10
146,0	—	—	—	8,5	10	3	—	—	—	—	—	—	90	70	16
120,6	—	—	—	66	54	5	42	38	3	57	48	3	—	—	—
125,0	—	—	—	85	84	7	66	72	5	78	79	4	—	—	—
139,7	—	—	—	0,7	0,7	0,2	—	—	—	—	—	—	—	—	—
146,0	—	—	—	0,6	0,73	0,2	—	—	—	—	—	—	—	—	—
120,6	—	—	—	162	143	11	118	ПО	7	152	139	7	—	—	—
125,0	—	—	—	197	208	16	162	187	11	184	201	10	—	—	—
139,7	—	—	—	7,3	9	2	—	—	—	—	—	—	—	—	—
146,0	—	—		15	19	5	—	—	—	—	—	—		—	—

скважины ствола бокового Бурение .11

189 •

Т а б л и ц а 11.24. Расчетные значения интенсивности набора зенитного угла при ис­

пользовании забойных двигателей-отклонителей

Компоновка низа бурильной Угол перекоса осей забойного Интенсивность изменения зе­

	колонны	двигателя, град.	нитного угла, град./10 м
	1. Долото (139,7; КЛС-	1,00	2,53/2,00
	139,7; Д 1 —105/ + перевод­	1,50	4,74/3,77
	ник
		2,00	6,95/5,54
	2. Долото (139,7; КЛС-	1,00	1,40/1,08
	139,7; ДГ-106/ + перевод­	1,50	4,07/3,12
	ник
		2,00	6,70/5,13
	3. Долото (139,7; КЛС-	1,00	2,20/1,83
	139,7; Д-108/ + перевод­	1,50	3,97/3,30
	ник
		2,00	5,74/4,77
	4. Долото (139,7; КЛС-	0,75	1,96/1,65
	139,7; Д-127/ + перевод­	1,00	2,80/2,34
	ник
		1,50	4,40/3,72
	бойного двигателя (ВЗД),	Н?м; EI — жесткость	забойного двигателя,

кН • м2.

Расчетные данные о проходимости и интенсивности набора зенитного угла отклоняющих компоновок приведены в табл. 11.23, 11.24.

С целью обеспечения условий качественного крепления «хвостовика», прежде всего в интервалах залегания водогазоносных пластов, рекоменду­ ется производить расширение бокового ствола гидравлическим раздвиж­ ным расширителем РРГ-114/146 (Уфимское НПП «Азимут») или осуществ­ лять бурение с одновременным расширением бокового ствола скважины бицентричным долотом У-120х142 SR-544 (У-144х1б0 SR-544).

11.5.Обобщенная методика расчета КНБК [34]

11.5.1.Понятия и определения

Целью расчета КНБК (компоновки низа бурильной колонны) является

анализ ее функциональных возможностей в части реализации пр траектории бурения в конкретных горно-геологических условиях i ,

45].

КНБК в общем виде включает в себя следующие элементы. —долото;

—калибратор;

—забойный двигатель (при бурении забойным двигателем),

—телеметрическую систему;

—УБТ (утяжеленные бурильные трубы);

—диамагнитные УБТ;

—опорно-центрирующие элементы (центраторы, стабилизаторы, децен­ траторы);

—отклоняющие элементы.

Под конструкцией КНБК следует понимать: типоразмер долота, забой­