автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Разработка технологии бурения с отбором керна в сверхглубоких скважинах



скип индустриальный университет им. м. азизбекова

На правах рукописи

БАБАЕВ АЮБ КУЛАМ оглы

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ С ОТБОРОМ КЕРНА В СВЕРХГЛУБОКИХ СКВАЖИНАХ

Специальность 05.15.10 — Бурение скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Баку —

1091

Работа выполнена в ордена Трудопого Красного Знамени Азербайджанском государственном научно-исследовательском и проектном институте нефтяной промышленности (АзНИПИпефть).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор, чл.-корр. АН Азербайджанской Республики СЕИД-РЗА М. К.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор МОВСУМОВ А. А., кандидат технических наук, с. н. с. ВОРОЖБИТОВ М. И.

Ведущее предприятие — ПО «Каспморнефтегаз».

Защита состоится «Х^?» . 1991 г. в час.

на заседании специализированного совета Д.054.02.03 в Азербайджанском индустриальном университете им. М. Лзизбекова по адресу: 370601, Баку, пр. Ленина, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке АзИУ им. М. Азнз-бекова.

Автореферат разослан 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета, /~)

д. т. н. Г:^О. К. МАМЕДБЕКОВ

-з-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР!! СГИКА РАБОТЫ. .

Актуальность проблемы. В соответствии с постановлением Совета Министров СССР- от 20 ноября 1965 г. № 975 и координационным планом важнейших работ, утвержденным постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике от 25 декабря 1970 г. * 490, для решения комплекса задач по изучении глубинных недр земли и освещения вопросов «ефтегазоносности было предусмотрено бурение в ряде районов страны сверхглубоких скважин на 10-15 км.

Обычно проблему сверхглубокого бурения представляют себе как задачу достижения максимальных глубин - вскрытия скважинами глубоко э<1легаш|их горизонтов. При отом исследуются не только добытый керн и ствол скважины, но и околоскважинное пространство путем проведения специальных сейсмических и иных геофизических измерений.

Предусматривалось в числе важных задач разработать принципиально новые основы "глубинной" геологии, вскрыть полный разрез земной коры и изучить строение, физическое состояние и веце-стввннш состав пород, составляющих отдельные её оболочки, получить новые.данные о происхождении и размещении полезных ископаемых и использовать их для нужд народного хозяйства страны.

В комплексном изучении глубинных слоев Земли и отечественной буровой техники в Закавказском регионе особую роль сыграла скважина СГ-1 в Азерб.ССР в районе Саатлинского гравитационного максимума.

В соврхг.'Ц'Ооком бурении имеется ряд нерешенных вопросов Болыше пробеги бурильного инструмента ;требуют защиты обсадных

кулина о»' износа- - сдодует раьуаОотп'п, технические средства .. тод.чо.'шгию их применения.

Большой сес стыдных труб на р^дчвт проблемы Сперхглуооког бурения - тробуется исполио^пать легкасгьш.ышх курильных труб (. и раарибохать рдл<>ии1|дации,обеся«чшшюцие поаышейие их аксплуе.\ч ционио!. иьдс-аности при проводки свыдипы. 5{угдаи,гия в совершенсхч вшши прмяняемш конструкции колонконих СКЩИТДОВ и д-ехнолопш отбора керна; не реыен вопрос отбора нерпа и трещиноватых,слабо-с ценен? ^ й а м и их породах,где- процент его выноса соотоаляет не 6oj.ee 1С-ЗДК.

В оаяэи с разработка технических средств и тйхкодоглчс-кк» процессов,обеспечивавших повышение зинооа кер.ш в тр^шоаатых порогах .является сес.ьх-а актуально!! и имеет Ос.чывоо орактичепкоо

Цель работы. Разработка р8кимен*ы :>1.1,гювшаюцн* уффедаивность бурении с отбором керна а сверхглубоких оквакшшх на примпрь СГ-£ Саатлы. Лгзиар-;ие »фф^ктиь.чости использования ЛЕГ и увеличение дегглвечностк промежуточных колони.

основные задачи работы. В диеертационной р»гк>те поставлен И еледуьцик* основные задача; ~ исследование работы лблонковш снарядов и их отдчлышх алемент-оа в.айср/^их абразивные породах",

- исследование факторов, влияюцих на повышение прочите выноса !(>{ на;

- повьи^пие эксплуатационной надежности бурильной колонны;

« г^зспечение эффективной'эксаяуетации сменных защитны* колонн в све^и глубоком £ур*мюи; ■ - г- •' '* ■'

- разр£.оотка технических ергдетд и технологических проа^г.сов, . .оберцечивысц-и совершенствование'" е^рхг-^'бского бурену^.

Мвто^ц исслцдг.ььакя. Задачи, поставленные в работе, решались нутом анализ» литературных источников,первичных к^атериалоа б.уре-шш скваалны СГ-1 Саатлы, а а;, кжэ • эксперимента.!!, ¡о в стендовых ¡! проныелоиы* у.уювилх. Научные положения, сфорцулированлыв в. работо. ооосноваш использованием методов сопротивления материалов. пилолевшшн шинник». горных пород и маГ'.матичоской статистик».

Научная новизна. Предложен» гахнодогия отбора керна с цельм

повышения процента выноса з крайних породах путем использовала сойреман^цх колонковых снарядов, и редукторного турбобура ТГ№~Г5о без отрыва инструмента от забоя во время бурения.

Экспериментально зыяшшаы иакономорности изменения рчсход/. восходчцего потока бурового раствора ь керноприемчой трубо /0/01 н-кобого снаряди МА1'-195-214/60 при различной производительности *асооа.

Разработан иетрд определения жесткости спиральных УБГ, 15 [рименяемюс компоновках низа бурильной колонны ЧКНБК).

Предложен способ контроля степени издог-а замковых соединена сучильных труо и разработана методика их отбраковки. .

Разработаны рчхниадские средства и технология применения

*ъчуж зыцитнис колонн в сверхглубоком бурении.

Практическая це>шооть. РаэраСоташ 'рекомендации по отбра-¡вко ¿урголо-юк "ИОМ" и шарошечного типа.

внедряемая компоновка, представлявшая,собой подвеску под рбобуром с установлением одновременно четырех расширителей иной до 27 ы, оСеспечивача надежчу» и ллавчу» работу зпбоинос 1Рат«ля, колосового снаряда и других элементов низч оурйль-

I КОЛОНН?;. •'

Усовершенствована конструкция колонкового снаряда ММ'-195-/60, что привело к увеличении выноса керна,улучяенш условий

-ь-

иромывки и очистки забоч сквелнны от выбуренной породи.

Разработана технологи« использования колонкового снаряда Ш-195-214/60 для очистки забойной зоны скважины от кусков породы и мелких металлических предметов без дополнительного рейса.

Проведеннымноксперименташ непосредственно в скважине и расчетным путем определено удлинение бурильной колонны под действием собственного веса, температуры и перепада давления, что очень важно для уточнения глубину отбора керна.забуривания нового ствола, оставшегося в скважине сломанного инструмента и т.д.

Разработан способ использования кольцевого просгранства между промер-точно!', и сменной колонками в качестве дополнительного канала для циркуляции бурового раствора, позволяющий уменьшить рабочее давление На буровых насосах в среднем па это в свою очередь способствует предупреждению поглощения бурового раствора.

Разработана "Инструкция по эксплуатации бурильных труб иэ алюминиееьк сплавов при бурении сверхглубокой скважины СГ-1" -ВШШТнефть, Куйбышев, 1ЛМ г.

Реализация работы в промышленности. Основные результаты

выполненных исследований внедрены на синажине СГ-1 Саатлинской нефтеразведочной экспедиции сверхглубокого бурения объединения "Азнефть".

Оби.ая фактическр-я укоиомическан эффективность составила 262,9 тыс.рублей.

Апробация работы.' Результаты выполненных иселедозан.;!; докладывались на: Межведомственном научном Совете ПЭГГ по проблеме "Изучение не/у) Земли к сиерхглубокое бурение" э В-.-ку и Саатль; в 1981, 1У64, 19в9 и гг.; научно-пракУичеошй конференции

"Проблсмы и перспектиьи р»яви?и4 сьорхгд/бокого б/ренил" ( г. rpi.jiiH'i, i902 г.), совеирлии по кос'^л.„1ации в облости разработки и эксплуатации труб нрфгяаоЛ) сортамента (г.Куйбышев,Т.964г.);, выездном заседании научно-технического ссвета но вопрюу "О по—: лог.'>-гои$ис.7ческих результатах бурения сзерхглусюгсП Саатлинской скаа;ииш СГ-I" (г.Блсу. IS60 совещани по координации по результатам иэучениг ¿ллфов пород CTVI Саатлы "Круговоги исследо вания" (г.Сааглы, IS07 Г.).

Публикш^м. Осночпыо материалы диссертации опубнько&а ш и 14 научных работах ( в т.ч. одно авторское свнгельство).

Структура ц оэт.вм работы. Дисооргащижная работ» состоит из в в (.-допил, четыгах глав, о'мое-их »«водов и рекоилдоций, списка и';аильзовен'«л 1'оточшкои и приложений.

Ропота содержит МЗ страь.щ шыгинописногэ текста, 27 рисунков, 21 таблиц и 3 при иокзИи!1 ua IИ страницах. Список исшш.ао-н.'-шшх источников включает 66 нашенований на 6 страницах.

СОЛдаАНИК .РАБОТЫ

В введении обосноаина актуальность темы диссертации, определены цели и задачи исследования. Показано» что увеличониз пк фор.чативно<П'и керна имеет особое значение при бурении сверхгду боках скянжин о научпши цоллмь. Однако специфические условия бурения на боль;них глуСннах на позволяют применять ряд известных технико-технологических решении. Определен« также, что в различные, геолого-телнических условиях необход,шо использовать разпыз способы и средства отбора квр»>а.

Научением проблем отбора керна пр-л буроини скважин на нефть

и газ занимались многие советские и зарубегодае исслодовчтоли: Алексеев D.ii., Пакулин Б.Г., Балпидин П.С., Варабашкнн ПЛ.,

-e-

ßepitiTeiin Ü.i)., 1!оцдаренко H.A.»-Влздиславлев B.C..Ворожбитоз f.!.П., йеликоседьский i.A. ,Вуг«ш РХ-ДЧ^оркон Г.С. .Дчилиизьде Г.II., Дцюднов Н.П.,Зубарев A.B. Jffiaaaaacyiij P.A.,К&гарманов НЛ., KajiaiSti» В.А..Княгва ИЛ£.^&шавсьаГГинов Л.П.,Копылов U.K., MeCv^iivütitä r.ü.,liare|ifciai5j8 JU&.Никитин G.B. .Орлов H.A. .Панов п.Д., Штерг.ои Г.,Рид В.,Си№£ьзвзщГ-Ш-.Оганишввск;« A.C.¿Фатаииеи М.Д-, Хи Э., Эдомлан H.A. к рвд дщдааи:, однако проблемы отбора кбуна üjjiä bj'jjeitiia с научгЕжа цаажш на. «больших глубинах практически ш 1£ссхед'уйались.

У«агааая,что в ы&сшагрэ ащааыя имеется значительны.! .^ак^'к-чйаскмй шхериял о слеца^дае igjeifiiH,отбора керш на больиих глубинах и обработки сс^учавмсй пЦ£й»ртцт1, открываются значите.'!»-»ч<-ишкшысти нсследов- нша пцюйшшы отбора образцов на больших глу-ошах. к разработки тешонншгашашгическил. решен..?, ;л приборе бу-дезш, C^*jöa;<:aoii .сссрзсгаогйашЕЁЕ скважины С. -J . Предлагаемые разработки кшут представ дпх- шетарвс; не только в случае сверхi.t--б'.кого бурения,но и при «^цмаяррт. <&б№ш*к геохсгор^всдочиых оньп-ш в йсход.ъз yuaoвш.

В иерзой славе рессмва^шваигея проблемы, сыпанные о увеличе-нлви глубины бурения«!» эщреириини т^юбоваьуы, предъявляешь; ■ к гл-бору верш на бшилях ragrtSBBsax- 'ЗЕакде ан^лизироваяи paOut.'i i.op> ft-ьа и опытно шцу^гаемцх пжишмшнаас снарядов в применяемых KHUK.

Одыг и^оаоди» сеерог^&ашвх скважин показывает,чго рост г.чу-бш шызшавя ¿¿еобходжкаеть ядааюяйшя многоколонных кокптр/кции сашаааш. 7»шъхеше дашир ешвжин приводит к уменьшению лча-меи'^оз «офдшш* тдуб^а эта» ® ажио очередь а^эывает рост .'-^драа-дшщаЕкш aerejft, оздаетадг (Ьэддакие турбинным спосоСом. Увел,;че-шв ьаса ^¡ммв к абезднис калан.1- влечет за зобсП ивобгоди-

мосхь создания высокопрочных буряизиих и обсадньас труб. В настоящее время стальные трубы йичускянтся прочкостно о млкс^'.лльным пределом текучести 950 МПа. Однако >-казат:ке трубы не отиечеют требованиям бурвиия сверхглубоких етжлин.

Ецо одклм недостатком сгальиш. бурюънш труб янляетсл то, что стальные бурильные трусы нглыагтачнвазотся. Это исключает возможность проведения з них ггсфизикесдех работ, имеющих серьезное значение при проводке еклажин.

В СССР указанная проблема р'аигезгея путей применения ЛЕГ. Разработана с ¿пиетисы соискаг^лн четодшт по эксплуатации бурильных 1'руб ЛШ-147 при бурения сверхглубокой сквежины СГ-1 Саатды.

Затруднения отбора керна ;:ри бурении кристаллических пород на больших глубишос зьлдичаитея в сведущем:

- возникновение вибраций приводит к интенсивно'¡у износу «ернооб-разу^цего посруъл'^л;

- естественная трещиновзгость пород скссобствует с; «оза.слинпвгнию керна в приемной трубе;

- выоскал плотность порид С 2400-2300 кг/ы3) обуславливает интенсивный рост 1'ирно; л д?Г)пения, а гаяяе вооможчость саморазрушения керш на больших глубинах в условиях сложнонапряженного

. состояния заооа скнакины.

В скважине £ Т-СГ Саатлы в и:гтерза*^ 1382-4Ь40 м отбор керна осуществляли роторным способом бур*?«вя в основном бурголовкамк 0 <42-214 мм под :<ерк диаметром 60 , 80 и 100 мм. В этом интервале

"Нудрк-164" гроСу^ено 241 м, псдняг керк дддной 148 м ( 62%); скареда;г.; СНГ/—172 пробурено 218 ы, пчднлт керн и С 71» );

Отметин,что в трещинаватих породах снарядами 13-17?. улуч-

Ja.ii с и процент выноса керна.

Конструктивным недостатком МАГ-195-214,/60 лалячтся герметизация верхней плиты (металл ь металле) Г При бурении колонковым снарядом верхняя плита часта подвергается эрозионному размыву в место соприкосновения плиты с перфориролантш корпусом и приводит снарад в нерабочее состояние.

Учитывая Быпеуказанш^ чедсстатки .чтобы исключить эрозионное разрушение верхней ичиги и облегчить сборку и разборку сна-рада, соискателем разработана пененная конструкция, в которой вместо верхней плиты использоь.ш специальный переводник с телескопическим соединенном для ярошБОЧг;ых труб. При таком вменении ' конструкции работоспособность снаряда ИАГ-495-214/60 увеличивается, так как предотвращается проедание верхней плиты и облегчается разборка и сборка снаряда.

Испытание вЛ'-х снарядов с турбобуром проводилось в интервала 4940-3239 м. В атом интервале р&р^а ствола состоит. ь основное. из крепких пород типа базальт. Твердость перед колеблетоя в прадедах 1470-63» №а.

В качестве вабойного двигеталя били испольа^ваны турбобуры А7Ш-196, ЗХШ-195 ТЛ, А711МШ95 и А7ГТЩ~1Э5,

Указанными снарядами бнли отработаны различные типы и фанеры бурголоэок5 Ш«14/б0 СГ, 2ВК-214/60 ТНЗ, КС-Ж.7/6С ТКЗ, 25Ш«12,?/60 та. 110^*14,3/60 Т и даугие.

Нами был раарг. Сотая режим бурения с отбором керна с применением вышеуказанных бурходовок к забойных двигателей.

Варение велось дри нагрузках на «кфодьчные бурголовки Ь0-90 к1! и ни бурголоаки типа ИСМ 40-60 кИ, поднчв насоса 2Й-31". л/сек,

дазлении на вьиида насоса 18-22 Ша.

В процессе бурения инструмент постоянно вращался ротором со скоростью 8-12 мин"^. Осевая нагруака на долото осуществлялась плавно с помощью регулятора подачи долота.

При применении колонкового снаряда МАГ выявился ряд дополнительных конструктивных недостатков:

- в дренажных трубках снаряда встречаются случаи проедания буровым раствором сварочных швов, что также усложняет условия промыв ки забоя скважйкы;

- снаряд устроен так,что имеющаяся в нем изогнутая керноприемная труба расположена эксцентрично оси снаряда. При вращении снаряда, подвешенного под валом турбобура с большим числом оборотов, возникают большие центробежные силы.которые служат причиной выхода из строя отдельных элементов снаряда.

Анализ сравнительных данных бурения скважины колонковыми снарядими КДМ и МАГ при турбинном бурении показывает,что за 305 долблений пробурено 1435 ы ствола и поднят керн диаметром 60 мм общей длиной 645,62 ы,что составляет в среднем 45$. Также установлено,что при бурении низкооборотным забойным двигателем (А7Ш-РМ195) процент выноса керна улучшается.

С целью центрирования забойной компоновки,предотвращения заклинивания бурильного инструмента, и повторных длительных проработок и расширения ствола скважины применены два вида расширителей, РОП-93 и ТРС-9. Указанные расширители рекомендовано вклю-6 чить в компоновку низа бурильной колонны (КНЕК) при работе с колонковым 'снарядом типа ВДМ-203-214/60. Однако опыт работы показывает, что их молено о успехом использовать и при сплошном бурение

Нашими исследованиями установлено,что благодаря низкой номер

-1й-

тоемкости Р0П-9В включение его в КНБК мало влияет на работу забо ного двигателя. В условиях СГ-1, если в КНШ диаметр долота 214 мм, срок работы Р0П-9В составляет 300-400 ч, а при диаметре 212 од он сокращается-в два раза за счет расширения ствола скважины. Кроме того, при эксплуатации РОП происходит срабатывание двухрядных шаровых опор и появляется лкф'г. Во время опускания на забой бурильного инструмента, в КНШ которого установлен новый РОП, у которого люфт отсутствует, часто происходит заклинивание инструмента. Это является основным недостатком данного расширителя. Во избежание заклинивания инструмента при опускании на забой нового РОП- необходима предвгфительная проработка ствола новьи; долотом.1

В скважине СГ-1 Саатды в интервале 3710-8239 м сделано всего 728 долблений. Из :них 468 долблений было сделано компоновкой, на валу которой имелась подвеска с расширителем Р0П-9В.

ТРС представляет собой трехгранный расширитель-стабилизатор, штыревое вооружение которого работает на чистое истирание. Этот расширитель при отсутствии нижнего РОП имеет высокую моментоеу-кость.что влечет за собой опасность заклинивания инструмента. Поэтому нами рекомендовано ТРС без установки в КНШ РОИ не использовать.

В интервале 3710-8239 м применена компоновка с удлинителем на валу турбобура,который вместе с Р0П-9В и ТРС-9 применялся с маятниковой .КНШ над и под маховиком. Длина маховика изменялась бт1 до 27 м. Пробурено 3974 м за 499 долблений. По всзму стволу скважины при бурении с чередованием были применены различные КНШ ( всего 48 групп) и, если судить по результатам их работы в отдельности, то наблюдается, что они по разному повлияли на ис-

крииление ствола скважины.

Основными критериями при выборе коипоновки низа бурильного инструмента являются: получение наименьшей интенсивности искривления ствола сквочинн, увеличение объема выноса керна и скорости бурения, а также обеспечение нормальной проходимости ствола скважины и доведение инструнента до забоя без осложнения.

Выявлено,что установка на долото (типа И СМ) только расширителя РОИ-93 без ТРС-9 способствует одностороннему-, износу бокового вооружения долота,отклонении его от вертикали и искривлению ствола сквамины.

С целью стабилизации зенитного угла ствола скважины в низких пределах и предотвращения интенсивности его роста рекомендуется применять КНБК для колонкового и сплошниго бурения: бурго-ловка или долото 0 214мм+Р0П-9^ТРС-^+КД;,1203-бьнР0П-9В»-турбобур А7Ш-РМ195 (или А7ГГШ)-18м+УКГ 178-21м+ бурильныэ трубы.

Вторая глазе, посвящена исследованию процесса отбо л керна в крепких трециноэатых породах и разхлаботке рекомендаций,обеспечивающих повышение процента выноса керна.

Измененная конструкция с телескопическим соединением вместо верхней плиты дает возможность определить расход обратной протеки колонкового снаряда ^1АГ-195-214/60 в стендовых условиях.

При закачивании бурового раствора к забою, при параллельном разделении потока (обратндя промывка) "доллшк соблюдаться условия:

°нас = азп - °т где в-нас - производительности н.-.сос; ;

0ЗП - расход в з-'оор'-- п^тзкто^ши к стенкой скяа-

жини;

Ат - расход че^-ез колошсонуи трубу (обрагньй поток');

Знак G-^q и Ors, можно определить .

Часто возникает вопрос, есть ли графическая зависыость ыезду 0-т « ^ ( Э-^ ).

В стеедовых условиях при различней производительности насоса определяли расход восходящего потока бурового раствора в керноприемной трубе, и после математической обработки была получена следушцря линейная зависимость:

О- « 0.5 0- — á ч ' ^нас "

Установили, что после Gjiao> 8 д/с с увеличением производительности насоса увеличивается и расход через колонковую трубу (обратный поток). Это создает благоприятные условия дня выталкивания кусков породы в магазинную систецу снаряда. Экспериыеи- . тально установлено, что керн 0 60 мм длиной 200 мм выталкивается в магазинную систему снаряда при 15 д/с. Следовательно,

при О- < 15 л/а обратным потоком столбики керна не транспорти-

rttil*

руются в камеру для складирования и заклиниваются в кернонапраэ-дяюцейтрубе, вследствие чего уменьшается процент выноса керна.

Установлено, что эффективность работы породораэрущшацего инструмента и объем выноса керна в значительной степени зависят ст конструктивных особенностей типов применяемых турбобуров и колонковых снарядов.

В интервале 3710-0229 м анализировались показатели работы бурголовок шарошечных и типа ИСМ

Тип бурго- »К—во !к-во ! Показатели работы бур-' Вынос керна

ловки ¡бур- !долб-¡лоло- лений, { головок !

1аок' 1долб. шт. ! 1 1 Про- ¡Время ме- ¡Прора- 1 ход- ханичес- ботка ! м ка, кого бу- оотка» I '

1 ] 1 м |Ре™*> ! час' !

шарошечное 281 297 1205 1443,5 174 635,22 52,7

ИСМ 27 51 460' 1225,5 140,5 III,84 24,4 Итого: 308 348 1С65 2669 Л 314,5 747,06 45

Как видно из таблицы,процент выноса керна у бурголовок типа ИСМ а два раза меньше чен у шарошечных. Это объясняется двумя факторайи.

Во-первых,за 51 долбление использованы 27 бурголовок типа ИСМ. Учитывая,что каждый раз кернообразухяцая часть бурголовки изнашивается на 1,5-2 *мм, что способствует увеличению диаметра до 84 им, и именно поэтому затрудняется поступление керне, в керко-приеынузо трубу.

Во-вторых,плоцадь контакта кернообразуюцей части с породой у бурголовки ИСМ больше чем у шарошечной, а это приводит к заклиниванию керна. Позтоцу кернообразущая часть бурголовки ИСМ нуждается в усовершенствовании.

Исследованием определено таюхе.что процент выноса керна в твердых и абразивных породах можно повысить путем бурения без отрыза бурильного инструмента от забоя.

Согласно существующей инструкции, при бурении колонковым до-яотом инструмент отрывается от забоя через каждые 15-30 мин. При-знбойная зона С2-3 м) еновь прорабатывается повторно, нь что за-

-16 г

трачивавтся от 3 до 5 минут. При этом также затрудняется vcтaнoв-лвнив постоянства режима работы турбобура и долота на забое. Опыт проводки скважины в твердых и абразивных породах показывает, что в таких породах по стволу не имеется сужений)и они не прихвато-опасны. Именно поэтому проводку скважины необходимо осуществлять без отрыва инструмента от забоя.

Обычно перед спуском керноотборного инструмента забойная зона скв4икины должна быть очицена ог металлических предметов, обломков твердосплавных зубков и кусков крупного шлама.

Колонковый снаряд МАГ-195-214/60 можно эффективно использовать при турбинном бурении без дополнительного рейса для очистки забойной зоны скважины от кусков породы и мелких металлических предметов. В результате значительно повышается процент вынося керна и технико-экономические показатели бурения.

Таким образом,процент выноса керна в трещиноватых породах можно повысить следущим путем:

- использованием бурголовки с отбором большого диаметра керна ( до 0 100 мм);

- использованием шарошечных бурголовск типа ТКЗ, если проходка за рейс не ниле 4-5 м ;

- использованием редукторного турбобура ТР{,5-155;

- путем бурения без отрыва инструмента от з&бпя с подлинны}-; вращением рот оря С 8-10 мин~^) при турбинном бурении;

- использованием колонкового снаряда МАГ-1&5-214/60 для очистки зибойной зоны скьажинк от кусков породы и мелких металлических пролетов.

Третья гд^ьл поии.чцен* исследовании работы колонны бурильных груб и разработке рпкомендчдий, обеспечиваю ;лх повышение их

эксплуатационной надежности при проводке скважины с отбором керна.

Б скважине СГ-1 Саатлы с глубины 52Ь5 м успешно начали применять ЛБТ-147 вместо ранее применявшихся стальных труб ТБВК-140 С целью выявления эффективности ЛЕГ производили расчеты для определения величины дополнительного натяжения колонны в аварийных ситуациях при использовании стальных и алюминиевых труб.

Применение ЛВГ позволяет, с одной стороны, увеличить износостойкость отдельных узлов буровой установки, так как систематическая нагрузка на талевун систему, вышку, лебедку и трансмиссию приводе лебедки уменьшается и, с другой стороны, увеличить раа-тягивил^'ю нагрузку в случае заклинивания колонкового снаряда на больших глуоинах.

При бурении в интервале 5265-7565 м был выполнен 331 рейс, обцее время механического бурения и время на спуско-подъемные операции ( СПО ) составило соответственно 4820 м и 4506 час. После того,как пробег бурильного инструмента составил приблизительно 4,5 млм.м., были произведены необходимые замеры, бурильный инструмент был тщательно осмотрен, заменен как пришедший в негодность для сверхглубокого бурения. Исследования выявили следующее:

- поверхность труб имеет равномерный износ по диаметру на 0,5-1,0 мм и большое количество царапин от действия крепких пород,транспортируемых по кольцевому пространству ствола скважины;

- на наружной поверхности соединений в зоне работы А1СБ-ЗМ по всей окружности имеется сработка (износ замков 0 178 мм,до 172 мм замков 0 172 мм до IG6 мм);

- зазор между торцами () бурильных замков (муфтой и нипелем)

составил при свободной посадке ниппеля 24-26 мы; - толдуша стенки труб под клинозахваг сработалась на 1-1,5 мм. В скважине СГ—I Саатлы для уточнения интервалов отбора кер-

Расчету упругого удлинения бурильных колонны посвящен ряд работ, в которых рассмотрено удлинение бурильных; колонн только под действием собственного веса и температуры.

Анализом фактических данных установлено,что третьим фактора влияющим на удлинение труб, является перепад давления на турбобур и долоте. Это явление явно проявило себя на глубине 8084 ы при проверке уступа во время "зарезки" ствола скважины. Произвели 22 долбления шарошечный долотом,время наработки желоба составило 207 час. Лотом проверили уступ (по разгрузке инструмента) отключением циркуляции бурового раствора. Глубина 8064 ы должна была соответствовать при заходе рабочей трубы 10 ы, а фактически бурильный инструмент начал воспринимать нагрузку при заходе рабоче трубы приблизительно 12 и. При последующих долблениях каздый раз углубляли уступ.на I м и обнаружили, что при остановке насоса уступ встречается на 1,5-2 м ниже замера.

Это является подтверждением, того,что бурильная колонна удлиняется вследствие перепада давления на турбобуре. Если при бурении перепад давления в турбобуре сптавляет РТурб. ■ 8 Ша, тогда величина удлинения для ЛБГ и стальных труб с общей длиной 7800 м согласно выражению

на' особый интерес представляют удлинения колонны бурильных труб.

составляет: &8р ы 1,75 + 0Д4 - 1,89 м, где, Рт к Рд - соответствен«-,перепад давления в турбобуре и на долоте; $~ донна бурильных труб; Е- значен»» модуля уппугости ыглзрияла труб ;

4M - наружный и ацутренни!' диаметр бурильных труб.

Сушърниэ удлинение Оур^льной колош® иод действием собственного веса, температуры и от перепада давления с турбобура определяется как сумма все* вздичин.

дё&Г » Х0,47 н - удчинение бурильной колонны под действием собствеачрго веса ( ЛВГ147x11-6300 м, TB3KI40xII-I500 м); &S{ » 13,22 м - удлинении бурильной колонны от температуры; А£р u м - удлинение бурильной колонки от перепада давления

А А* 10,47 + 13,22 * 1,89 - 25,58 ы

Отметим,что отработанные трубы ви^усши лее не пробзга 4,2 К£Н.ы,и на ш« остаточная деформация но обт^ухена.

Таким образом,определив суммарное удтинениз бурильной колон-ьы, необходимо внести соответствующие коррективы на технология бурштя в езьрхглубоких скважинах.

Поскольку скважина очень глубокая а чрекя СПО составляет около 24 чесоД и еоьшкаот необходимости опьративчого рэчюния проблемы ликвидации заклшиве:шя долота или прихзита, 'ЗЖК.г-т/кпо прадусиотреть a компоказкэ средс^еи, обеспечивающее на парном этапе возможность оСзоСондмшл. (гидрсуцприи.! ГУ?.:--162).

В скважине СГ-1 межремонтный период ГУМ-1С2 в соо^аие 11НБ1 составил 218 ч, а общее время эксплуатации одного комплекта 653 В условиях непрерывного бурения на одной буровой необходимо иметь несколько комплектов Г1М-162, чтобы обеспечить проведешь частых ревизий, В наатсящае вроьк малый объем находящихся в эксплуатации ГУМ-162 не поэео":>ет повсвмс-стн*^ В1Шич.-,ть гмдргудар ник в КНБК; как правою , он используется после отворачивания по— прихпаченшй части бурильного инструмента.

Когда гидроударник устрмовлон над дс ютом или турбобуром и составе КНШ, то потеря устойчивой?;! не происходит, по если не бхнолог«легким аричкнам гидроудьркг-./. размен вше,необходимо произвести расчет на устойчивость нижерасположенной части колонны по задакнш условия!;, что в больней степгни гарантирует освобождение прюевачьнного инструмента. Широкое применение ГУМ позволит сократить количество прихватов бурильного инструмента и рромя на их ликвздацш».

Таким образом¡гидравлический ударный механизм ГУЫ-162 является средством щедущювденяя прихватов инструмента, где возможны заклинивания бухтслои-и:;

- использование ГУМ-162 при нанесении ударов снизу вверх эффективно для ликвидации закльниа^яад, когда применятся бурильные трубы ЛБХ-147;

- место установки ГУМ в компоновке бурильного инструмента в каждом конкретном случае должно определигься расчетом на устойчивость пряхьаченно£ части кололш д-ш исключения сё дешифрования.

Четвертая глава пссвяцеш повьшению аффективной эксплуатации сме!шых я.ццитиьас колонн б сьсрхглубекем бурении.

-л-

Дяя предупреждения износа второй прожиточной колонны 0 309,7 мм при глубине ствола сквгли.нь 4940 м во вторую проме-луточ;(уь колон!0 3oJ,7 ым была спущена и подвешена на устье 245 ш съемная защитная колонна длинои 3524 м.

Разработана схома обвязки и конструктивные элементы устья скважины.

Низ :;олонны «¿ил снабжен муфтой, имеющей специальные рибра, f.iinofliin*»;^te роль цдптрйтора. Колонна была посажена муфтой на специальное кольцо ь коленной головке ниже превентора. Поел» обвязкй устьйзой зоны колонна вкльчил^иь в эксплуатации.

Углубление ствола оквакчкк осуществлялось бурильным инсг-рументсм.состааюнным кэ ¿¿¡илЧ.чиеину и стальнъи бурк^ьных труб без предохранительных колец, бурение проводилось туройиным спо-иоС'оч с поинтер«а;н.к1д* о:бором керна.

Дая обеспечения равномерного нанося внутренней поьер^ност:; э житной колонки бшо решено через определенное время пробега бурильного инструмента осуществлять поворот колонны.

Яияи ¡.еу^сгалены три цикла поворота голонн после пробега бурииного HHjifyMeiiTa с начала эк^пултации соответственно 1,5, 3,2 н 0,7 млн.и и yrv.am п.. юротд 1Ви°, 270° и 180°.

При nojrv-r« поваров на атог оаз 1'зълчи две и добаьили одну одинэчцу»; Трубу. ¡[¡1 изъятьч ?'>уб:а i-aioice имели место следы -.'очечной коррозии.

Ч^тверт«'! раз осуцо-л-влян иолньй подъем защитной колонны после пробега Сурлтын.го инструмента более 9.2 мл-1.ы с начала эксплуатации пои заСоо 8267 м с пробуренным объемом 113 м (малыП оС-ъсм пгоходуч отменяет-:« нахождением скважины в осложнении).

После подъеме колонw трубы были подвинуть: тщательному

аизуальному осмс>тру о цельй сценки хврак-сра и ы.да износа и повреждения в порядке юс расположения в чолонке.

В результате обследования 315 ипук труб установлено,что ь устьевой части колонны имеется убывавши»; точеанал коррозия на наружной поверхности тела труб и муфт, а также ни бодались характерные разъедания 1-срцов1 цуфт у тру С по периметру типа фаски

Из остальных труб некоторые имели ¡¿елобообразные износы. Большинство труб имели равномерней, протертости без замет-

ного износа стенок.

Состоянию бакмачной ыуфты оказалось удопл^'ьоригеяыйа!, но ьцутри имелся' двухсторонний ианос.

Анализ полученных данных свидетельствует, '.то;

- точечная коррозия наружных стенок и сплошное повреждение кромки цуфты у труб устьевой зоны колонии можно объяснить налипанием коагуляторами бурового раствора, содержащего КОН ( едкий калии) и НеШ (едкий натрий) цри наличии воздуха в верхней части иежколонного пространства. Можно предположить,что такая яе коррозия образовалась, и на внутренней поверхности предыдущей технической колонны диаметром 339,7 мы;

- установлено,что наибольшей износ стенки защитной колонны соответствует интервалам максимальной кривизны ствола скважины;

- иоция нормь пробега бурильного ''чс'.'румента для оксплуатг-ции защитной колошах может быть доведена до 11-12 мл;;.м.

В процессе выполнил различных ге/шдогических операций в условиях больших глубин бурения и малых зазоров (наличие защитной колонны) возникло? гэдродинаыические давлен;»,вызывающие осложнения,связанные с поглощением бурового раствора в трещиноватые породы. В скважинных условия* оценка величин потерь дев-

ления осуществлялись по манометру, установленному на устье скважины между промежуточной колонной 339,7 мм и сменной защитной колонной 244,5 мм.

Выло выявлено, что при одной и той же скорости спука бурильной колонны наличие в КШ1 калибратора,колонкового снаряда,турбобура создает дополнительные гидродинамические давления на 1,2 -1,4 Ша больше, чем в случае применения КИШ без этих элементов.

Дня снижения дополнительных гидродинамических давлений мелкодонное пространство (339,7 х 244,5 мм) было открыто,что создало условие для двухканальной циркуляции бурового раствора.

Использование двух циркуляционных каналов позволит уменьшит!. рабочее давление на буровых шсссах во время промывки в среднем на 10-12 %.

В приложении к диссертации приводятся расчеты экономической эффективности от применения разработанных технологичен их процессов, и технических средств. Общий экономический аффект от внедрения результатов предложенных разработок составляет более ¿62,0 тысяч рублей.

ОСНОВНЫЕ вивода И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Выявлено, что процент выноса керна можно повысить использованием бурголовки с отбором больного диаметра (0 100 мм) керна, редукторного турбобура TPM-I9D и проведением процесса отбора керна без отрыва инструмента от забоя во эремя бурения. Так-л.н,установлено, что по выносу керна бурголовки типа HCl уступает игротечным бурголовкам.

2. Разработан специальным переводник с телескопическим соединением дад дренажных трубок колонкового имряда МАГ-195-Й14/60, который предотвращает урохионнее ргзруштверхней плиты и улучшает промывку забок сквояины.

3. С целый, сокращения рейсов^ взамен иламоулсвителя,предложено очистку эаооя ит кусков поводы и мегалличосхю: предметов производись колонковым снар.чдом !<ЦГ-195-21/./'Я.

4. На основа стендовых испытаний предложена эмпирическая форму,а для определения оптимального значения расхода бурового раствора, необходимого для транспортировки корна в магазинную " систему снаряда типа ЫАГ.

5. Рекомендованы кочпо.чоеки ниьа бурильной колонны с удшмте-лем т валу турбобура, которые рпоообствовали улучшении усли-вкя работы бурголоаок.росту проходки за рейс.и уменыионкч продолжительности проработки.

С. Для уточнения глубин отбора керна к проведения аварийных ра- ... бот в сверхглубоких скважинах опытным и аналитическим ну'гом определено удлинение бурильной колонны под действием спбст-венного вес^/.'вшературн и перепада давления. Установлено,что допустимая продолжительность эксплуатации сменной защитной колонны колеблется и пределах 4,млн.м пробег» бурильных труб в колонке. Предложено повысить срок службы колонны путем поворачивания её четыре раза, через каждые 2,!>-3 млн.ч пробега бурильных труб в колоше.

Я. Разработок способ создания циркуляции 6ypoa.ro раствора в пкиажксп (и.о.СССР * 1ШПЗ), блчго.пяря чоцу ".оодаотся до-пипн1п'(,.1!пньа', циркуляционный капа.! придает очной и смен-

ное колоннами,» результате уменьшается рабочее дчалепие на

оуровых насосах во лремя прокиичи в среднем на 10-12°. OcHOMipe содержание диссертации спубликовано л работа)? : т. Ма^йдов H.H. ,БаСп.ев А.К. .Аг-лев Ф.Г." 0£ эксперимг;Нтс..,'Ь»1ом оч)« делении кесткости спиральных утяжезенник бурильных труб. -Агербайджвнскоз негргнное лоэяМство, 1980, U 5, с.22-2'».

2. Чвмедов Ч.Н» .Бабаев A.K. Компоно/н« низе бурильной колонны дм. lijjioHKOBoio иурьнкя. - Курнниь, 1980., вып.П, С.19-2Э.

3- Ибрапимов О.Н. ,М9мец-.;й К.И. .Бабаев А.К. О результатах п{имл-нениа K)li-9ß и ТГС-9 при буженин гьердых'ебрв-ивных породах. - АэербшЦдй'ников нгфглное хоэъйичт), 1У31, )» о.¿9-32.

Казчянц Л.С, .Симоц^ш A.A. .Хубоь А.Н. .Баоовз А.К. .Ибрагимов 0.11., Mi«рдев H.H. Опыт применения i tr> рчш-ичвсксго ударного механизма i УЧ-162 и пути Эффективности fifo работы. - Азербайджан-

ское нефтяное уомйс^во, 1902, № б, п. -27-31.

5. Мвнедоь H.H. .Ибрагччсъ О.И. .Раовев А.К. .Васильев А.Г. Об »¡{фетишист.: применения колонковых снарядов типов ВДй-203-21ч/6Э

I МАГ-Г95-2И/60 в сверхглубокой бурении. Азербайджанское нефтяное тгчНстьо, 1932, № 10. с.22-26.

6. Чнмедов H.H. , Оганов A.C., ьабибп А.К. Оценка величин дььле-ий,возникающих при выолнении отдельных 1ь;;ноло1 ическнх операций в квашне. - Азербайджанце неф-тпнов xüjhäctbo, 1963, HI, с.28-32.

7. Bn5ae« А. Ч. Определзние расхода бурового риствора, проходило че)ез колонксг-ий снаряд MAr-I95-'2lV60 при обратной примени, 'бтегйяовая геология .геофизика ч бурении, 193^, внп. I, C.3J-32.

8. Бабаев А.К. Выбор рациональных типорвчморпв керноотборных струментов при бурении крепких л абразивных ппрод вулканического оисхи.-^сния, -• Азер^эйдкэнское Нс^тянчз ХОЗЬЙСТВ^, 1934, lf if, ?£-23.

9. Нвдкафов H.H. .Бвбпев Д.К. К оопрссу исследования работа КНБК

-2Ь- j

в сверхглубоком бурении. - Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1984. К 6. с. 29-33.

10. Мамедов II.Ii. , Оганов A.C., Бабаев А.К. Способ создания циркуляции промывочной жидкости в скважине. Изобретение, а.с;М121|3, БИ К 33. 1904, с. 91.

11. Мамедов A.A., Рза-Кулиев A.M., Бабаев А.К. , Алиев P.A., Ханферян ЭЛ. Опыт применения защитной сменной обсадной колонны диаметром 245 мм при бурении скважины СГ-1 пл. Саатлы. - Сборник научных трудов института АзНИПИнефть, Баку, 1934, с.97-101.

12. Фейн Г.М. , Бухарев H.A., Данелннц М.С., Бабаев А.К. Инструкция по эксплуатации бурильных труб из алюминиевых сплавов при оурении сверхглубокой' скважины СГ-1. - Куйбышев, 1904, JZc.'.

13. Бабаев А.К. Опыт проводки сверхглубоких скважин с применением бурильных труб ЛБТ-147. - Азербайджанское нефтяное хозяйство

проводке скважины СГ-1 Саатлы с целью уточнения глуоины отборц керна. - Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1990, № II, с.20-22.

Работы (7,3,13. и 14) выполнены самостоятельно', в работах ( 2,

3,5) разработка .методика и решение; в работах ( 1,4,9,12) постановки

проведение экспериментальных исследований в области эксплуатации

бурильных труб и анализ', в работах ( 6,10,Л) - проведение экспериментальных исследований и обработка полученных результатов.

1935, * I, с. 20-23.

14. Бабаев А.К. К вопросу об удлинении бурильной колонны при

Личный вклад внесенный соискателем

_______Зак. ?-'/<i. Тип. iOO Цсч. Л.1СТ /,О,

Типография АзИНЕФТЕХНАЬ им. М. Анибскоиа. Баку-ГСП. проспект .......-а, 20.