Исследовательская работа “Разработка и исследование бесклиновой технологии направленного бурения скважин снарядами со съемным керноприемником”

Дано теоретическое обоснование, проверенное практикой, по Восточно-Казахстанскому и другим регионам Республики Казахстан технологических методов регулирования зенитного искривления скважин при бурении комплексом NQ. Впервые изложены состояние и основы детерминированной технологии направленного бурения скважин снарядами со съёмным керноприёмникам, формирования математической модели детерминанта DDD (Determinant of Directional Drilling) как определителя и регулятора зенитного искривления скважин, даны методика и примеры расчета длины полуволн импортных бурильных колонн типа Q. Рассмотрены причины и механизм выкручивания (уменьшения), выполаживания (увеличения) или стабилизации зенитных углов скважин при бурении снарядами NQ.

Актуальность темы. В настоящее время до сих пор используют традиционную технологию управлением трассой скважины т.е. установкой в скважине различных клиньев и отклонителей с целью изменения зенитного и азимутального угла скважины. Данная научно-исследовательская работа позволяет отказаться от этих трудозатратных традиционных методов решить задачу управляя трассой скважины в процессе бурения за счет регулирования длиной компоновки низа буровой колонны и технологическими параметрами режима бурения.

Цель работы: разработать технологические параметры режима бурения и длину компоновки низа буровой колонны для управления зенитным углом скважины в процессе бурения (выкручивание, выполаживание, стабилизация).

Задачи работы: рассчитать длину полуволны бурильной колонны, определить стабилизирующую длину, рассчитать детерминанты направленного бурения скважин на примере снаряда со съемным керноприемником Ø76мм, NQ.

Объект исследования: направленное бурение, искривление скважин.

Предмет исследования: бесклиновая технология управления трассой скважины.

Гипотеза исследования. Если скважина прямолинейна и осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент (ПРИ) отсутствует, бурильная колонна также прямолинейна. При достаточно малой нагрузке на коронку колонна остаётся прямолинейной. Осевая нагрузка по мере увеличения достигает критического значения, при котором бурильная колонна изгибается и соприкасается со стенкой скважины – это явление называется продольным изгибом первого порядка. При дальнейшем увеличении осевой нагрузки она приобретает новое критическое значение, при котором бурильная колонна изгибается вторично – это изгиб второго порядка. При ещё больших нагрузках происходит изгиб третьего и высших порядков. Так бурильная колонна опираясь о стенку скважины в месте изгиба толкает, породоразрушающий инструмент в противоположную сторону. По этой причине происходит искривление скважины. Чем больше подается осевая нагрузка породоразрушающим инструментом на забой, тем больше интенсивность искривления скважины.

Основные результаты. Были произведены испытания данной технологии в Восточно-Казахстанском регионе. Осуществлялся процесс проходки скважин на различных параметрах режима бурения и с тремя расчетными размерами компоновок низа буровой колонны (для выкручивания, выполаживания и стабилизации зенитного угла скважины). Практические исследования дали положительные результаты, т.е. были подтверждены теоретические расчеты, основанные на математическом моделировании.