автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Закономерности естественного искривления и выпрямления глубоких скважин

о и ¿,1

»■■ч 1 ~

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (ВНИИБТ)

На правах рукописи удк

БЕЛОРУССОВ Владимир Олегович

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ИСКРИВЛЕНИЯ И ВЫПРЯМЛЕНИЯ ГЛУБОКИХ СКВАЖИН

Специальность 05.15.10 «Бурение скважин»

АВТОР ЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1992 г.

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового юго Знамени научно-исследовательском институте буров( шки (ВНИИБТ).

Официальные оппоненты:

член-корр. АН Башкортостана, д. т. н. Кагарманов Н. доктор технических наук, профессор Оганов С. А. доктор технических наук Дороднов И. П.

Ведущее предприятие — объединение «Укрнефть».

Защита состоится * ^ » _1992 г. в /^.ча

аседании специализированного Совета ^^ш б)

эфтяных и газовых скважин во ВНИИБТ по адресу: 1 1осква, Ленинский проспект, 6.

Автореферат разослан « . » ^_ 1992 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВН ) адресу: Москва, Летниковская ул., дом , ВНИИБТ.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовс тью, просим направлять ученому секретарю специализщ >го Совета.

Ученый секретарь ециализированного Совета андидат технических наук

А. И. ЛИТВ^

Автор защищает следующие основные положения

1. Теорию движения долота и компоновки в пространстве,как ■ругой системы в неоднородной среде,впервые связывающей изменив геометрии центраторов с формой возникающего профиля,

2. Результаты экспериментов с микродолотаыи,доказывая,

о при сопрякении отдельных участков ствола скважины,рассчи-нных по модели автора и представленных дугами окружнрстей, ¡кет быть прорисован весь профиль сквнжины, естественно появляющейся в одной плоскости.-

3. Пространственное положение скважины может быть при ом описано формулами винтовой линии,когда за тега прираще-я угла с глубиной ответственен расчет интенсивности естест-иного искривления,а : угол установки отклонителя,обычно при-

иящийся при таких расчетах,заменен ца угол встречи пласта

\

скважины,если смотреть на купол складки.

4. Новизну работы,заключаодуюся в сущности предлагаемого года построения проблей вольно-направленных скважин,когда офиль такой естественно-искривлявдейоя / ЕИО / скважины зстанавливается из той еочки на поверхности продуктивного ризонта,которой она должна достигнуть и затем выводится ратным путем на поверхность Зешги, где и надо поставить тку."

5. Метод спрямления ЕИС скважин при работе МШК о цензорами до условно-вертикального состояния.

6. Результаты внедрения рекомендаций автора в прошсло-1С условиях и полученную экономию.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ I. Актуальность

За последние годы достаточно много работ было посвящено ионному или вертикальному бурению.И почти ни одной по про-<е вольно-направленных скважин.Оно и понятно:объёмы этого 1 бурения не очень значительны.

И,если при этом в наклонном бурении при расчете компоно-цоетигнутн определенные успехи,то о вертикальном,которое гавляет вторую половину объёмов бурения по стране^зтого зать,к ссжалению, нельзя-. Критерием здесь является попадав круг допуска.И это - проблема.В СССР и за рубежом.Ма-иковке ННБК имеют весьма ограниченную область применения, ткие полноразмерные КНШ годами не используются так,как задумано по расчету,иначе центраторы в них пряталось бы ять на новые практически после каждого рейса.

Ми задались целью по другому подойти к вопросу бурения тикальных скважин,имея в виду что они - те же естественно ривляющиеся (ЕИС) скважины,но в которых отход от вертикали конечной глубине не превышает радиуса крута допуска.

Таким образом достаточно изучить вопросы спрямления ЕИС ®шш с помощью компоновок с центраторямн чтобы решать за-ги повышения точности на новом уровне.Для птого наио,конеч-еше разработать теорию,связывавшую изменение геометрии цен -1Торов с формой возникающего профиля,чего не пелали ранее.

Практика внедрения результатов- найих.расчетов показывает > нам удалось за последние десять лет значительно повысить >цент попадания скважин в круг допуска в" одном из самых ос-шенных с этой точки зрения районов - в Прикарпатьи.что -эл-но • повлияло на показатели отрасли.

1.2. Цель работы. Создание единой /для болыпи и малых углов/ теории движения долота в пространство при ту бинном бурении без отклонителя для пролохения трас о будувдх скважин в нахождения оптимальных уоловгй их оцряылзпкп о цз попадания их в круг допуска, а таете решение на атой основе крупной народнохозяйственной проблемы по наиболее эконоиэтс му бурению условно-вертикальных и естественио-исприы ющдхся сквакин при сохранении качества их, как эксплуатационного объекта, со критериям попадания в круг допуска недопущении локальных искривлений, превыиагщк норму-

1.3. Основные задачи работы

1.3.1. Разработать эксдериментально-аналатнчеоиую модо; естественного искривления окважна о глубиной при турбинном рении беа отклонителя в районах естественного искривления, ■горая:

i

а/ была бы единой для больших и малых углов, б/ обобцала бы все существующие на сегодня в разных района: еширкческив формулы для прогнозирования естественного j кривденпя сяваяин ó глубиной, в/ была бы свободна от необходимости /в больпинотве салак тяжелых случаев/ анализа инклинограми сооздвнх скважин i толами математической статистики, г/ учитывала бы аэимут изменения направления ори бурении скважин,

д/ давала бы протвоз естественного искривления о погревноо1 характерной для последовательного промера одного я того интервала окаажшш инклинометрами отечественных конотру: ций или телеоиотеиой, применяемой в СНГ . - ■ -

.3.2. Провеоти экспериментальное исследование естественного скривленвя скважин на стенде о ыикродолотами о целыэ уста-овления наиболее вероятной форш кривой естественного искривления в условиях отсутствия неточностей в знании исти-ой величина углов падения пластов,нагрузки, доходящей до абоя и т.д.

.3.3. Математически обработать результаты наблюдений для олучения уравнения кривой естественного искривления,возни-авдеЗ в разных условиях.

.3.4. Установить доли действия на искривление боковой,от-лонявдеЯ ствол в сворону.силы и - разрушения забоя,вызыва-мого углом наклона долота к оси скважины. .3.5. Выделить главные,влияющие на кривизну,факторы,устано-ить возможность отказа от учета тало влияющих факторов,сос-авить на этой основе список обоснованных допущений,не влия-щих на заявленную заранее точность конечного счета. .3.6. Установить возможности применения рекомендаций в об-астях не охваченных прямым наблюдением и,в частности,для оторного бурения (в случаях вращения бурильной колонны вок-уг собственной оси - достаточно распространенный случай ). ,3.7, Разработать методику расчета профиля естественно ис-ривляющайся скважины.

.3.7. Остановиться на одном из алробироваышх уравнений отойшвости низа бурильной колонны в стволе скважины под агрузкой.выбрать расчетную схему,составить граничные усло-ия,алгоритм,блок-схему расчета программу для расчета профиля т.е. перейти в расчетах от статики к кинематике или к по ело-;овательноыу рассмотрений положений низа бурильного инстру-

анта в стволе скважины.При разных углах наклона ствола).

> - гг?

1.4. Методика исслеповани й.Методика исследований включает в себя использование теории подобия теории размерностей,математической статистики,натематическо1 обработки результатов наблюдений,эксперименты на стенав с № родолотами.

1.5. Научная новизна.

1.5.Г. Научная новизна заключается в самом методе пров< польно-направленимх скважин,когда профиль их проектируется 1 дом "снизу-вверх".

1.5.2. Разработана единая мопель для прогнозирования^ тественного искривления скважин с глубиной пля больших и ад малмг углов наклона скважины,в частности,» области,характер

пля условно-вертикальных скважин к не охваченной пока научнум предвиденеием это область бурения таких скважин КНЕК с двумя центраторами:вивпазон углов от 5 до 15 градусе

1.5.3. Созданы основы движения полота в пространстве I бурении услоъно-вертикалыдах схважин ВПЕРВЫЕ свяэнвакгаив ' 1 менение геометрия центраторов с формой возникающего профш

1.5.4. Установлена связь приращения зенитного угла с глубиной при бурении скважин без отклснителя (но сих пор а условно-вертикальных скважин определялся лишь угол стабили иии без указания глубины его достижения ) и связь азимутал углов с глубиной пля естественно-искривляющихся скважин.

1.5.5." Предложена новая (рассчитанная при иной подходе к методике определения целесообразных ¿ест для полнораз мерных центрароров) компоновка с неполнораэиерннмиСна мо~ мент их смени) центраторами,показавши себя более экономя* ной в эксплуатации,чем "жесткая" КНШ.Непсшноразйерная КН5 пля целей предотвращения кривиэнн:КНЕН-НП предложена впер

эсь несколько слов необходимо сказать о тон, как в вашей Зоте рассчитывается компоновка низа бурильного инстру-ата о центраторами.

Выше ш уке указали,что на занимаемся расчетами КИБК, только расчетом профиля,а здесь приходится говорить о ном раочетв КНБК.Здесь кет никакого противоречия »Дело в том,

0 перед началом бурения ми действительно пользуемся из-сгной методикой расчета КНЕК, составленного в лаборатории клонного бурения БИШБТ Солодом ,. Федоровым и Повалихи-м,но делаем сам расчет .пользуясь новым подходом. Так. нап-мер.если при обычной расчета кеоткая полноразмерная КНБК начале ставится мысленно почти вертикально,а в дальнейшем, тем передвижения центраторов по ней находят условия,когда

1 долоте будет ноль поперечной сипы и ноль угла перекоса игота к оси скважины,то в нашем случае КНБК заранее мыслен) наклоняется на угол падения пласта (т.е. на угол стаби-гаации) и только после этого,путем прредвикония центрато- • )в по ней ищутся условия:"ноль силн-ноль угла".

Иными словами КНБК у нас в начальный момент разбаланси-эвана.Она приходит в балано при входа в пласт под прямым слом.

Этим самым многоцентраторная компоновка по сшслу ра-оты её в скважине приводится к простой маятниковой КНБК, оторая стремится к определенному углу стабилизации,а да-ее смотрят: если необходимого сиряшезшя за счет укесточен ия допуска на износ центраторов достигнуть не удается,то определяют место снесения выики при бурении естественно нок-ивлящейся скважины с учетом изменения азимута.Эта модель акжэ является новой и оригинальной для air ' и США.

1.6. Доотовернооть результат о в исследований. Практика проведения замеров кривианн ствола скважины в сопоставлении с прогнозами при ее искривлении, показывает. что ошибки при прогнозировании по зенитным ¡¡л лам составляют, в среднем, ве более, чем алхс-шщо 1-2° на глубинах отдельных определений. Это мэхно считать эа очень » роший результат, т.к. ото соответствует'погрешностям, наблюдаемым при последовательном промере участков скваяш инклинометром и телесисгешми.

Ошибки по результирующим азимутам /после окончания буре** ния/, по сравнению о проектной линией, находятся в пределах румбов /шпос-иинуо 22,5°/. И его можно считать за удовлетвор: тельный результат, т.к. отхода для естеогвенно-иокривлящихс. скважин /а только для них мохео говорить об ошибках со азимуту/ ' составляют значительно меньшую величину, чем две-обычных наклонных скважин. С другой оторонн, круг допуска вертикальных скважин, как правило, равен кругу допуока ддя наклон них скважин, сооружаема стандартными методами.

В итоге круг допуока для обычных наклонных окважм виден /еоли обращать внимание на края/ в створе ялюс-шнус 5-1 от проектной дивия. Дга ШО скважин втог круг ведав в створе плюс-минуо 22,5°/нз ыенев/. Иными словами, при традиционной клонном бурении допускать ошбки по ;езудьтируидеиу агкиуту /например, при зарезке отвода окважжны отклош :елеи/ иедьая больше,чем до плюс-шву о 5°, а при буренки вакювшх скважвв проводящихся о использованием закономерностей естественного иокривления, иожво в беаопасно до величины олюо-дануо 22,5°.

I.?. Практическая ценность.

В работе доказывается,что при внедрении предложенных ре-мендаций удается цвести к минимуму или исключить применение ялонителей в скважине для незапланированной коррекции траек-рии.С другой стороны наблюдается повсеместное ускорение за ют- использования полной осевой нагрузки мастером на участ-ix стволов где ранее,из-за риска возможного искривления при ¡контролируемом износе центраторов, он ограничивал осевую наг-'зку.Это объясняется тем что мастер не должен более полагать-[ только на свой опыт.Предлагаемый свод расчетов по естествен-1му искривлению охватывает научным предвидением как раз такие тросы,как выбор безопасной осевой нагрузки,которую ранее нас-ip ( при повышенном износе центраторов в "жесткой" КНШ ) вы-|рал методом "проб и ошибок".Здесь они ставятся под жесткий учетный контроль что дает возможность персоналу работать бо-!в уверенно,зная что ответственность за его действия разделя-1 с ним и проектировщик.К тому же это записано и в PIK. И в РД,

Экономия достигается за счет сокращения затрат также на нтраторы которые,в соответствии с новыми рекомендациями, раздается менять на новые далеко не так часто,как раньше.

Вместе с тем один центраярр оценивается как новое долото, таких центраторов используется в КНШ,как минимум,два.

И,если на скважине делается 100 долбл ний с центраторами, экономия получается весьма значьюльной.Таким образом,можно азать.что новый комплекс расчетов позволяет подобрать регу-руемые навальные данные таким образом,чтобы бурить верти-льные и ЕИС скважины более точно и при меньших затратах.

3.8. Реализация работы в промыш

л е н в о i i и,

За последние 10 лет ло рекомендациям автора пробурено лее 60 официально зарегистрированных глубоких скважин на и рых применялась новая технология отработки центраторов.

По результатам расчетов автора было составлено РД.

Основной объём внедрения рекомендаций автора приходш на промысла Западной Украины.

Кроме того рекомендации автора проверялись еще в тре: районах : в Белоруссии,Коми АССР и на крайнем севере -. пр бурении верхних интервалов Нольской сверхглубокой скважин ( на её "вертикальном" участке ).

Во всех случаях при указанных проверках предсказание кривизна скважин достаточно близко совпадала с точностью, явленной по расчету.

Общая экономия от внедрения рекомендаций автора cocí л& примерно I млн.руб.

1.9. Апробация работы.

Основные положения данной работы были рассмотрены и суждены :

1.9Л. На Всесоюзном семинаре по наклонному бурении: г. Перми ( ион1- 1975г. ).

1.9.2. tía техническом совещании при гл.И1.,к. ЦНИЯа "Укрнафть" в г. Ив.Франковске ( июль 1975г.)

1.9.3. На расширенном заседании секции АСУ по накд' направленному буренио совместно с секцией нефтегфомысло ханики СибНИШП в г.ТЬмени ( ноябрь 1975г. )."

1.9.4. На расширенном заседании секции Ученого Совета з, буре вил - в УкрГИПРОНИИнефть в г.Киеве /авгуот 1976г./

1.9.5. На заседании секции Ученого Совета в ВШИКрнефть г.Краснодара /январь 1978г./

1.9.6. На заседании кафедры бурения Грозненского пефтя-ого института /май 1980г./

1.9.7. На научном теоретическом семинаре кафедры бурения ИНГ им. акад. И. М. Губкина в г.Москве /октябрь £980г,/

1.9.8. На заседании рабочей группы в ПечорНИПИнефть в '.Ухте /январь 1982г./

1.9.9. На кафедре бурения АзИШШГЕХИМ им.М.Азизбекова в :.Баку /май 1982г./

1.9.10. В лаборатории направленного и куотового бурения ВНИЙБТ в г.Москве /авгуот 1983г./

1.9.11. На научном теоретическом семинаре БНИИБТ /авгуот 1984г./

1.9.12. На 27 Международном геологичеоком конгрессе в г.Москве /июнь 1984г./.

1.9.13. На научно-технической аешнаре во ШИИБТ 22,05.91г. в котором диссертация была рекомендована к представлению на специализированный Совет ВНИИБГ.

Тема диссертации была утверждена Миннефтепромом в 1977р.. и откорректирована на совещании технологи' тского отдела ВНИ'иь'1 в декабре 1988г - —

I.IO. O ó ъ в м р a б о т.н. Объем работы 235 машинописных о границ. Работа содержат в глав, имеет введение, вы воды и предложения для будущих исследований. Включает 88 I® оунков, 15 " таблиц, 105 формул. Список литературы наочитн вает 128 наименований, их них 14- на иностранном языке.

I.-II. Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в Ш научных грудах, в том чиоле г книг справочника,3 брошюра и 2 изобретения.,

2. Содержание работн.

,2.1. Краткий критический обзор.

Изучению закономерностей естественного искривления,поведе-I бурильной колонны в стволе скважины под нагрузкой и расче-i траектории скважин при безориентированном бурении занималось знь много специалистов.Достаточно вспомнить труды Балицкого Ü. .йоаннесяна Р.А,,Гулизаде Ы.П.,,Гусмана М.Т. Дородного И.П., шнина А.Г.,Кагармаиова Н.Ф. ,Ыирзадасанзаде АЛ.,Оганова С.О., зеды Н.Г.,Тимофеева Н.С.,Шацова Н.И.Федорова Б.С.Эйгелеса Р. ,Ясашина A.M. и др.

И за рубежом : Брэдли,Балкера,Вудса,Лубинского,Пиллерса, гхайма,Никольсона,Коласа,Пражского,Роллингса,Тутана,Холберта, ja и др.

За последние годы установившиеся представления были сущест-шо дополнены работами Арутюнова A.A.,Александрова 11.М.,Авети-за А.Г.,Бадовского H.A.,Барского И.Л.,Бронзова А.С.,Бергштей-О.Ю.,Беляева В.М.,Васько И.А.,Васильева Ю.С.,Волкова A.C. южбитова М.И.,Григулецкого В.Г.,Григоряна II.Л.,Емельянова П. Иоаннесяна Ю.Р.,Лукьянова В.Т.,Романовой А.Н.,Маркова O.A., [одного К.М.,Сушона Л.Я. ,"Саврея С.Я. 1 и др.

Отдельно необходимо сказать о работах по прогнозированию

сривления т.к. они наиболее близко соприкасаются с темой нас-

rqefi диссертации.Это труды А.Н.Шаньгина в г.Грозном,,Т.U.

щарука и Г.Г.Семака для западной Украины,Л.Я.Науфлана ,О.К.

юдбакова для Баку,Е,И.Ишемгужина,Б.З.Султанова - а Уфе,В.Ф.

¡лаева и Я.А.Гельфгата - для Коми АССР и др. -ЬЪ'

Указанными исследователями были созданы обобщенные мате тические модели для прогнозирования формы будущих траекторий при работе в наклонных скважинах с отулонителем и без таковс на плоскости и в пространстве в том числе и с учетом воздейс вия город на кривизну.Однако,как известно,наклонное бурение яешно развивается-именно в тех районах,где породы воэдейств; на кривизну не слишком сильно.

Для целей естественного искривления соответствующих 001 денных математических моделей создано не было.А ока была пр то необходима,если,как в кашей работе,ставилась цель изучит пути спрямления естественно-искривляющихся /ЕИС/ скважин до условно-вертикального состояния с тем,чтобы по новому решат вопросы бурения вертикальных скважин.Дело в той,что как теп выяснялось,маятниковые компоновки с одним центратором из-за того,что при них постоянно приходится ограничивать нагрузи} напля широкого распространения на производстве.Жесткие ШИ дами не используются на производстве так, как это задумано 1 расчету,иначе центраторы в них пришлось бы менять на новые /полноразмерные/ тактически после каждого рейса, что дела» бы их применение в большинстве случаев просто яе выгодным.

Кроме того при их расчете не учитывается влияние геол вернее - влиян"е геологии блокируется предположением о пос янной голноразмерности центраторов.Как же буря, на произво в настоящее время в том числе и "жесткой" компоновкой с х центраторами?

При реализации современно!! технологии,действующей пр!

нии вертикальных скважин,технологи сейчас Опираются на свой оизводственный опыт и при проводке скважин в районах естествеа-го искривления изнашивают центраторы в полноразмерной КНЁК вы-общепризнанной нормы,позволяющей считать их полноразмерными I - 2ми. по диаметру,замеряемому по концам центраторов /.

Скважины при этом,конечно, естественно искривляются.и крите-ем допустимости такого искривления является обязательное ус-вие попадания их на конечной глубине в круг допуска йо отходу вертикали.Опытные мастера всегда могут уловить эту грань,дру-е же,действуя методом "проб и ошибок" чаще всего ошибаются и о требует вмешательства с отклонителем.шо и понятно т.к. они и.этом не руководствуются иикакой теорией,полагаясь лишь на ою интуицию.

В лучших случаях в таких районах проводятся соотвествутацие следования и создаются свои эмпирические формулы с местными эФТициеятами,определяемыми методами математической статистн-,что делает невозмоишм перенесение этих рекомендаций в дру-е районы.

Обобщенной математической модели-до сих пор не было.Мы как з и задались целью создать ее.

2.2. Механизм естественного искривления.

интенсивность искривления ствола скиа*. .гы с глубиной без ета действия бокой,отклоняющей ствол в сторону,силы.можно,как вестно,подсчитать,если мысленно начать продвигать изогнутую жито часть бурильного инструмента в стволе "по вписываемосгя". ' это будет чисто геометрическая кривая,достаточно отражавшая

будущую нривуго только для случал бурения скважины с отклонится' Для прогнозирования вероятной формы кривой естественно ис] ривляшейоя скважины этого не достарочно.Надо учитывать еще фр| эерупщуп способность'долота и действие поперечной силы на доло1

Уменьшение этой силы в функции от роста зенитного угла т.е. изменение угла наклона к вертикали равнодействующей в фун пии от глубины скважины,между прочим,достаточно хорошо иссдедо вано многими авторами.Тогда встает вопрос:"Как можно рассчитат профиль с учетом отмеченных условии?"Работу будем осуществлять пошагово.

При первом шаге инструмент в скважине мысленно продвигав!

ся от долота до 1-й точки васания со сгеннами "пр вписываемосз

По дуге окружности с каким-то минимальным радиусом.Этим будет

определяться начальный теми приращения кривизны.При этом на не

о .о

воы забое будет уже другой,больший,угол.Допустим не 0 ,а I .

Другой,меньший чем в начальных условиях рассматриваемой задач]

угол наклона равнодействующей к оси скважины /потому,что если

скважина стремится к какому-то углу стабилизации, то в конечно]

итоге при росте угл- равнодействующая пойдет по оси скважины/

Допустим, что уменьшение угла наклона равнодействующей

при увеличении угла произошло на 10%.Тогда при последующем мы

ленном продвижег :и низа бурильного инструмента в скважину на о

ваг угол уже не будет 2 т.к. темп приращения кривизны уменьшится в соотвествии с нашими предположениями, гоже на 10?.Г.й. темп приращения кривизны пропорционален уменьшению угла накас на равнодействующей,а уж он определяется с учетом,нагрузки,же кости, ноэ<Т*Тициенга фрезерующей способности, величины боковой < ли и всего прочего.

Понятно что,если продолжать эти рассуждения то постепенно но прорисовать весь профиль естестенно-исвривляющейся сква-ы,состоящий из отрезков дуг окружностей со все увеливаодимся ¡иусом при выходе его на бесконечность в момент стабилизации.

Концы дуг можно соединить хордами и получить привычную ануга форму профиля,которую,впрочем,можно заменить огибающей.

2.3, Стендовый эксперимент.

Стендовый эксперимент с имитацией пород в ыиняблоках и с родолотами в данной работе был необходим для получения иной картины многофакгорных зависимостей,протекающих при ис-влении ствола,не искаженных воздействием неконтролируемых роров,которые всегда появляются а натурной эксперимента -: неизвестная величина нагрузки,доходящая до забоя,уширеиие зла скважины,неточность в определении велияины углов падения згов,неточность замера ствола скважины инклинометром.

Б итоге ставилась задача создать адекватную модель с уче-бокового ^езерования стенки скважины периферийным венцом эшек долота.

При этом надо было отдельно исследовать как будет действв-> на естественное искривление / и выпрямление / угол наклона >та к оси скважины и величина боковой,отклоняющей ствол в юну.силы.В реальных условиях их нельзя оьцо разделить т.к. только увеличивали нагрузку увеличивались одновременно и [ и сила.Выесте с тем это два следствия,которые всегда воз-1ЮТ на забое как бы ни менялись начальные условия любой за-г.

Л2У

Это дало нам возможность не имитировать бурильную колонну а иметь дело только со следствиями.Задавались:колонна,нагрузки вычислялись углы и силы,а потом они воспроизводились на забое модельной скважины.

Всего было пробурено 350 модельных скважин для того,чтобь иметь достаточно доверительные результаты.Б первой серии опыте изучалась возникающая кривизна,когда влиял только угол наклон! долгта/колонна в месте касания со стенкой скважины имела контактно никакой реакции не был о/Во второй серии те же' опыты и на тех же блоках /с той же прочностью, с теми же углаш падени пластов/повторялись,ко уке при наличии боковой силы той или иной величины, действующей на' забое при том же угле наклона до лота.Скважины,естественно,искривлялись сильнее.

Шно установлено что для выпрямления скважины с той же 1 тенсивностыэ,с какой она искривлялась,требуется в.сопоставим условиях, большая поперечная сила т.к. в данном случае "искрив, ние" происходит при противоестественном наклоне долота,котор> имеет место не1в сторону первоначального искривления.

Бурение микрос зажин осуществлялось по песчано-цзмвнтны

блокам,имитирующим породы.Качество их характз ризовалооь моду

леы упругости Б и коэффициентом Пуансона ^Ц^, крепость - че

рез . углы ладения пластов обозначались,как ^ сж пл

Система параметров характеристики блоков :

2 •

Е /Е/ - н/м ; д » /ц,/ - безразмерный

Ч" «= / V"/ - безразмерный пл

Что касается характеристики траектории,то она поли ост*

пределялась величиной смещения забоя скважины при бурении в хорону от вертикали.Поясним как это осуществлялось.

Предположим что в начальный моыонт времени "Ъ= 0 при

.х

ервой серии опытов долото наклонено к оси-скважины на угол га.

Оно при дальнейшем углублении в блок вместе с модельной ком-

оновкой будет совершать поступательное движение в направлении

т бурильного инструмениа ср скоростьюТаким образом искрив-

:ение микроскважины будет происходить со скоростью V ,'обуслов-

о

енной вписываемостью низа бурильного инструмента.

' При второй серии опытов,когда в точке первого контакта озникает определенная реакция процесс естественного искривле-ия протекает более интенсивно.Из сказанного- следует,что все арамегры,характеризующие движение модельной КНШ могут опре-;еляться следующими элементами:

У , I ,У, ^ ^,где С^и есть углы,определяй-

те направление скорости У относительно блока ^ X и У - ото :оординаты точки на кривой линии движения долота.

Здесь все безразмерные величины определяются параметрами : * * х V X V ■ а • ... ------ -г---. При этом---и — могут

V гъ УЪ

ишять только на величины,зависящие от положения рассматривае-юй точки внутри разбуриваемого блока пород

Для скорости движения долота У была применена формула:

у = V. 4 ■ - }

Л Ч '

Силу реакции блока определяли по формуле :

Ц= ----2.

где : ? и С - коэффициенты,определяемые по результатам эко-" 2 « перимента.

Для определения величины смещения забоя микроскважины бы-

I

»а получена формула ; ----«V

^ р / Р * I \

£ = X - ей---( е + — У - 15 ..,3

общ 2 >■ р /

а

а

где : Р =------ величина отклоняющей силы , , 4 , 4. Здесь ;

_ х ■' -

т —

УУ1 - коэффициент учитывающий изменение нагрузки из-за сил *

трения, ул = 1,1 Р О- - вес груза

с--I , , , 5. Здесьу Р - нагрузка иа долото,»

I

IГУ1 - масштабный коэффициент У - глубика микроскрахины по оси "у"

2

ЕИ - "жесткость" / по Эйлеру / - н/мм а - коэффициент,определяемый по результатам эксперимента.

Уравнение связи между упомянутыми величинами в общем виде:

... 6

- конструктивный параметр стенда /длина направляющего учас ка бурильной колонны/.

М „ ■

-----приращеьие искривления с ростом глубины скважины

с< - опорная конт&Шхная поверхность долота ^к

Р - сила,действующая на искривление ствола скважины и

£ - минимальная поперечная сила на долоте при критической нагрузке первого порядка

Решение этого уравнения возможно только с привлечением

метода размерностей. Р . ¡^ £ 4изический смысл введенных далее критериев :Г--------7

Р ■ А и в \л/ Л

г V 1

) —------ в том что при соотвествующих значениях пока-

!г£ Л "к I п

ателей степени "в" при С и С" - первый характеризует меру

и

тношения возникащего изгибающего момента .к жесткости КИЕК на згиб,а второй - меру отношения удельного давления к характерис-ике цементно-песчаного блока.Всего было введено 5 критериев. Уравнение связи между критериями можно записать в виде :

-Л-Мр.....»

Вид этой функции определяется экспериментально,но чаще :его на интервале отдельных определений любой участок получаю-гся нривой можно было описать дугой окружности.'

Дальнейшее упрощение полученного экспериментальным путем >авнения темпа приращения кривизны с глубиной за счет оценки [ачимости параметров в процессе формирования ствола искривив-¡йся скважины / когда были оставлены только определяющие па-.метры и было установлено какими можно пренебречь /, привело к ДУ :

аниэ _

, 8, где:

Аа/ / * I аниз

•—-\ - приращение угла <д с глубинои о ', К, - индекс йв) '

буровой анизотропии ; Р - боковая сила на долоте

^ - угол наклона додота к оси скважины ; ^ - угол падения пластов.

Основные, ыияюпте на силу факторы : р , ^

2.4. Модель естественного искривления скважин .

В результате стендового эксперимента было показано что отдельные участии кривой естественного искривления могут быть апроксимирвваны дугой окружности.Дальнейшее раскрытие формулы

для^даго возможность представить его, как уравнение окруж-

ности

(#>, .... ю

йЭ сС " и оС

где • с - теми приращения кривизны в градусах на метр

К - коэффициент пропорциональности

о( - угол зенитной стабилизации „с?

Х^ - расстояние от. долота до первой точки касания в условиях наклона скважины на угол стабилизации или на какой-то промежуточный угол . Здесь такие влияющие факторы,. .. являющиеся функцией многих переданных,как длина направляющего участка или угол стабилизации расставлены с учетом выявленного влияния на естественное искривление,подтвержденного при шогофактором стендовом эксперименте.

Остальные факторы такие,как осевая нагрузка и зазор или

угол наклона долота определяются опосредствован с' через, длину

направляющего участка.Что касается боковой силы,действующей '

ш

на долоте,то она определяется,кан перерезывающая сил* : у

из соотнокения

ии

Х2. .... II ,где

^ - угол наклона к Еертикали равнодействующей на долоте

в случае Сурен::я в изотропных поводах.

х - нагрузка на долото,выраженная в безразмерных единицах рас* 2

стояния от долота до нейтральной плоскости

ш

у - одно из реивий известного уравнения устойчивости бурильж колонны,принятогог за оснвву ' . при наших расчеиах по прогнозированию искривления :

EJ —- + рХ-+ Р, ■ О .... 12,где :

«3 . ах * _,

. - , ' , • 3 ЕЛ

I = их /в метрах/,если, м - масштабный коэффициент т " р~

р - вес одного погонного метра : Р - боковая сила на ди^ию

2

ЕИ - "жесткость" колонны.

Б то же время боковая,отклоняющая ствол в сторону,сила через С^ входит,как составляющая,в другую известную формулу / 14- / по определению угла наклона к вертикали результирующей силы,действующей на долоте которая возникает в каждый моме1 времени бурения в анизотропных породах :

\у я с<. (1 - Ь ооа2^) + 11 а1пЗ(ооа5( # 14,гд<

Ь а1п Т( ооа + (1 - Ь в1п2 X )

I

V- угол падения пластов

Ц,- индекс буровой анизотропии проходимых пластов

В момент,когда ^ =е>С наступагог условия стабилизации и,

таким образом,угол о( оказывается также завязанным в общем ст

модели / 10 /,представленной вьше и обсуждаемой в настоящем разделе.

Расстояние от долота до первой точки касания £ находит-

ся методом последовательных приближении в то время,как :

= х -х ...... 15 .где :

2 3

х - расстояние от нейтральной плоскости до точки касания 3

Для производства расчета по поискам х задаются вначале перв]

. 3

расстоянием от долота до точки касания в безразмерных единицах ] затем решают определитель / 16 /

Т4-и С^+СЪ-Ъ)

... / 16 /,где

- оходяадаеся ряды. При этом,если Д ^ О ,то это значит,что надо задаться новой величиной для х и продолжать зт& работу с определенным

3 •

шагом до тех пор,иона определитель не будет равен нулю, ибо это

будет свидетельствовать о том,что расстоянием х Вы задались

и - <3* <4 0

Ръ ёъ -А

Рь 0-3 0

3

правильно и теперь можете подсчитать величину " С " для

данного угла наклона скважины по формуле / 15 /.т.к. х всег-

2

да известно /задано/ на начало расчета.

Необсуаденным_в модели / 10 / остается коэффициент к :

~ в* I2 - / П / ,где : от

^ - расстояние от долота до первой точки касания нижней части колонны со стенками скважины в вертикальном стволе. 1- ^ поперечный зазор

ДДОЛ "Дгурб .... / 18 /, где :

г = ■■ -—

Д - диаметр долота

4 - диаметр УБТ /в случае роторного бурения Дез центраторов/

или.диаметр центраторов в случае наличия таковых или диаме'

турбобура /в случае бурения без центраторов/.

"С - коэффициент устойчивости низа бурильной колонны в стволе

скважины под нагрузкой: - - -

< Т" )—.../ 19 /,гд( сЬс г

Зу \ •

' - одно из решений упомянутого выше уравнения 12 С п0 суще< ву - это угол наклона оси долота к оси скважины 0)

у'=аР + в С + с Н

/х./ /х-/ Л</ I 1С

Таким образом дЛя каждого угла наклона ствола скважины к вертикали о( можно определить теш приращения кривизны, если пользоваться моделью / 10 / и найти,соответственно, при необходимости, обратную величину или радиус искривления в каждый моыа времени бурения.

Чем больше будет увеличиваться зенитный угол тем скватина будет искривляться по все большему радиусу и при выходе на уго: стабилизации упомянутый радиус будет равен бесконечности.

Остается решить вопрос о том сколько метров надо пробурит]

для того,чтобы зенитный угол на рассматриваемой скважине воз-

0 о

рос бы, допустим, от 0 до I и, далее, от I до 2 и т.д. Это рас сто/

ние5а\ может быть определено по формуле :

, -----.... / 20/,где:

11 СреД

сред

) / ) - среда еарж|нетччеокий теш приращения привизны 12

при росте зенитного угла на один шаг,например, о

от I до 2 .

Далее результаты расчетов по отдельным шагам суммируются и вычисляется /с нарастающим итогом/ общий отход скважины от вертикали на отдельных глубинах,что тоже немаловажно т.к. срс-тавляет один из критериев по которому ЭВИ отслеживает процесс. Возникающий отход от вертикали сравнивается с допустимым и,если выясняется,что скважина в результате принятых начальных условий, выходит за пределы принятой нормы тогда начальные услови рассматриваемой задачи ужесточают,вводя ограничения по зазору т.е. вводя в расмотрение компоновку низа бурильного инструмента с центраторами /если в начале такая возможность не рассмац валась/.

При этом сперва рассматривают возможность износа центратс на максимальную величину к моменту их смены /теоретическое пре положение/, а затем последовательно уменьшают возникший при тг предположении зазор т.е. увеличивают диаметр центраторов к мо» ту их смены и смотрят при каких обстоятельствах скважина может быть пробурена без риска искривить ее выше нормы при проходке полной нагрузко",обеспечивающей минимум стоимости метра бурен!

Пни скважину целесообразнее пробурить вобщь без всяких центраторов,приняв обоснованнре решение с месте снесения стр< , тельства вышки с тем,чтобы в дальнейшем,естественно искривляя! она попала бы по расчету на конечной глубине в круг допуска.

2.5. Прогнозирование естественного искривления скважины . в пространстве

. Математическая модель естественного искривления скважин

/

пространстве основана на включении в известные уравнения ¡¡нговой линии нашей математической модели. Она определяет шаг интовой линии т.е. в данном случае количество метров,которое адо пройти с тем,чтобы зенитный угол увеличился на контроль-ую величину.Понятно что с учетом изменения азимута'этот ин-ервал будет другим,чем ато было обсуждено выше.

Методически расчет естественного искривления скважин в ространстве производится следующим образом.

Сначала производится при каждом шаге расчета качественная ценка вероятности естественного искривления скважины в проет-анстве.Это делается за счет определения угла встречи С- межу азимутом скважины и азимутом падения /восстания/ пластов. ,ело в том,что,если скважина уже на начало задачи идет по восс-'аниго пластов и угол "С = 0,го это значит что скважина не бу-¡ет из кривляться по азимуту. ■ ~

Т = Аз - АзВ00СТ 21 » где :

ВОССТ СКВ ' ИЛ

13 - азимут восстания пластов

пл

13 - текущий азимут скважина.

СКВ

Итак, допустим, что при начале ричета естественного искривления скважины по первому шагу ^С £ 0 т.е. установили, но скважина при дальнейшем бурении будет искривляться по 1зимуту (по-крайней мере на длине рассматриваемого шага расче-га).

Тогда вычисляют радиус кривизны ствола скважины при естественном росте■ зенитного угла в условиях рассматриваемой

задачи-от до о1 .например,от О до I .

I 2 --------• •

- —--22 ,где :

'Ч1сЛгиЛД8 сС2 ...................... 23

£ - интенсивность естественного искривления ствола скважины с глубиной,вычисленная по основной математической модели автора.

После этого вычисляют проходку,после реализации которой

зенитный угол на рассматриваемой скважине изменится от о1 до<^

1 Л 2

с учетом одновременного естественного изменения азимута ^

й£5Л,> в Ы2 " ...... 24

Наконец вычисляют естественное изменение азимута,которое произойдет при естественном изменении ренитного угла от ^ до на рассматриваемой снважине. ___

' . -------------:------------

*в —

. 2

После этого рассмотренные вычисления повторятся для следующей пары углов т.е. при росте кривизны,например от о( до о/

2 3

и т.д. до тех пор,пока в пространстве не окажется прорисованным весь профиль рассматриваемой скважины и не будет выяснено когда и где выэдет он /если выйдет/ на угол зенитной или азимутальной стабилизации на пути от устья до конечной глубины скважины.

2.6. Методика управления кривизной при безориентированном бурении за счет рациональной отработки центраторов в жесткой Ш

В работе показано что в ряде случаев износ центраторов в жесткой полноразмерной КНБК можно безопасно допускать до пределов уже не позволяющих считать их полноразмерными без риска, вместе с тем,искривить скважину выше норыы.

Понятно,что если это так,то при этом можно значительно эко ноши на центраторах,поскольку при этом их можно менять на новы для обеспечения достаточной вертикальности не так часто,как это требуется для сохранения их полноразмерносги.

Регулирование зазоров.Покажем как это может быть сделано на конкретном примере при рассмотрении вабл, I,которая является выкопирг зкой из соответствующего альбома таблиц специально пред назначенных для случаев расчетов вероятного искривления скважин с глубиной в полевых условиях,когда расчеты на ЭВМ не всегда доступны.

В табл. I,как,впрочем,и во всех ос: льных таблицах^ . .приводятся длины отрезков ствола скважины после прохождения которых зенитный угол на скважине,которая бурится в определена начальных условиях,изменяется на один шаг.

Работа с альбомом сводится к тому,что среди таблиц выбирается одна - та,которая по заголовку таблицы сочетанием начальных фаловий наиболее близко подходит к фактическому сочетанию начальных факторов,характерных для той скважины,которая бурится или будет буриться и для которой решено составить прогноз в отношении ее вероятного искривления при бурении без отклонителя.

Итак, допустим, что Ваша скважша бурится долотом Д = 295ым, Скважина вертикальна /частный пример/.Имеет место турбинное бурение без центраторов.Нагрузка на долото Р = 300 кИ.Средний

... Л -

угол падения пластов на Слижаиший интервал бурения равен,до-

■ о пустим,20.

Если начальные данные довольно близко подходят к Вашим, тогда табл.1 - это Ваша таблица.Надо только обратить внимание, что она взята из первой части альбома,который дает прогноз для случая СЛАБОГО /по нашей классификации/ влияния пород на кривизну, когда соседние скважины /при наличии' таковых/ без предуп

редительных мер естественно искримялисв при бурении на опасно]

о

интервале /длина интервала не (фиксируется/ до 10 ,нс более .

Если все именно так,то из рассмотрения табл.1 цидао,прежде всего,что • предложенная к рассмотрению скважина,если ее бурить турбобуром /соответствующего диаметра/ без центраторов, во

о

первых,будет стремиться к естественному искривлению до 12 ,хо-

о

тя угол падения пластов 20 .То есть такое предсказание не очевидно.Во-вторых, из табл.1 следует,''что, если скважина вертикадьн

то достаточно пробурить 83м. и зенитный угол возрастет от 0 до

о

Еще 61м. и на глубине 144м. он будет равен 2 и т.д.

Таким образом можно подсчитать,по-существу дела - впервые

ту глубину на котооой рассматриваемая скважина выйдет на угол

о ,

стабилизации 12 .

Если известна мощность интервала пород заметно влияющих н

кривизну,и кон341!ая глг/Знна с::вахх-ш,то можно по известным фор

мулам наклонного бурения подсчитать и отход скважины от ьерти-

кали и сравнить его с радиусом круга допуска.

Таблица длин участков'ствола сквавинц после прохождения которых зенитныЗ -угол сквакдны растет или уменьшается на один шаг ( частный случай )

Таблица I

Зенит. КНБК с 2-мя центраторами при зазоре Бурение без центраторов

У™, на одну сторону по дянтраторам :- Хур&шо2 • ротором Примечание - -

1ш 2ш. 4ш 6ш 8мм 27мм ' 46ш

I 1007 636 Б34 304 246 . .83 51

2 627' 409 236 206' 169 61 40 Увеличение кршизны

3 езз 410 273 206 173 ' 63 . 41 ( рост зенитного угла

5 1376 896 601 477 392 139 83 с глубшоЗ )

7 1676 1085 760 712 508 173 107

9 2342 1482 1104 1078 794 258 • 147

12 8680 5551 '4122 3525 3196 . 877 • \ 432

15 15460 6768 6510 2795 2266 . 1000 778

18 4228 2129 1501 1300 978 360 354

21 2406 1227 846 615 608 г 217 240 Уменьшение зенитногс

24 1709 ' 665 586 450 333 ' 199 142 угла о глубиной

27 1286 671 450 363 268 ' 125 108

30 1040 550 366 306 226 - - 104 88.

33 882 468 309 268 197 • 94 83

35 533 ' 280 184 166 '120 58 54

Если этот отход больше радиуса круга допуска,то надо начать решение задачи заново,введя в рассмотрение компоновку с центраторами,начиная с максимального износа,например, 8мм. на одну сторону /Си.табл. I /.

Если желаемый результат при достижении проектной глубины скважины не будет достигнут,то надо испытать результаты спрямления при предположении о допущении износа центраторов в компоновке уже на не 8,а например,на бым.на одну сторону. Затем - 4мм.И так до вих пор,пока не будет найдено требуемое ре-пение.

При этом может,конечно,встретится случай,когда решение !удет найдено при предположении-о том,что допустимым износом (енграторов будет 1-2мм.на одну сторону,что характерно для жесткой /полноразмерной/ КНБК, которая подвергается критике в ;аиной работе .Но в тоы-то и дело что мы отнюдь не возражаем ротив вынужденного применения не достаточно экономичной жестом КНБК в тех случаях,когда это обосновывается расяетом.Ыы -ротив повальных рекомендаций о ее применении ■ во всех случаях, ак,якобы,панацеи .от всех бед..

В рассматриваемом наш примере, если длина опасного интер-1ла,влияющего на кривизну,равна,допустим 1000м. видно что,ес-« допускать износ 1ш. на сторону, к моменту смены полноразыер-

« центраторов,то можно пробурить не 83,как было выше,а 1007м.

о

;з риска искривить скважину на величину более,чем на I .Но

ш ч нашем примере не нукна такая точность.Достаточно,если по-

о

[е прохождения ХООСи. скзажина искривится да 3-5 т.к. при ом сна не выйдет из круга допуска.При детальном рассмотре-

гаи табл.1 видно,что требуемое решение находится при допущении ганрса центраторов к моменту их смены до 4-5мм.на одну сторону, 18 более.

Теперь остается об"яснить случаи естественного падения

кривизны,отраженные в табл.1.Возьмем крайний случай .Допустим,

что в условиях габл.1 рассматривается скважина с углом наклона о

35 и в нее собираются спустить компоновку без центраторов для

бурения турбобуром.Во-пврвых ясно,что угол будет естественно

о

уменьшаться вновь до выхода на угол стабилизации 12 /См.табл.1/,

Но - вот : с какой скоростью? Из табл.1 видно,что достаточно в

рассматриваемых условиях пробурить 58м. и зенитный угол умень-о

шится с 35 до 33 .Еще 94м. и угол наклона скважины станет рав-о

ным 30 г т.д.

Таким образом сборник таблиц,подобных таблЛ,построенный на результатах расчетов автора^ впервые дает возможность работать в полевых условиях так сказать "с открытыми глаз'ами",несмотря на наличие или отсутствие ЭВМ на бурочой.

Остается обсудить вопрос о совпадении расчетов с действительностью без чего все приведенные выше заключения о возможности построения профилей естественно искривлянцихся скважин, конечно,не имеет смысла. Этим мы займемся в следующей главе.

На сегодняшний день можно с уверенностью сказать что предложенная нами теория движения,впервые связывающая изменение гес метрии центраторов о формой возникающего профиля, работает в реальных условиях давая ошибки,находящиеся в пределах практичесш допусков.

2.7. Исследование совпадении расчетных данных с фактическими при внедрении рекомендаций на производстве

В результате всестороннего и детального рассмотрения итогов совпадения расчетных данных с действительностью,проведение го методом статистического анализа с достаточной / 0,95 / оте-пшью вероятности и на достаточно доверительном интервале / по 13 скважин в каждом районе /,доказано,что ошибки по зенитному углу в среднем при прогнозировании по модели автора о .

не превышаем 1-2 на глубинах отдельных определений.

Выделены (Гак-горы, влияющие на искривление,и оценено влияние их на возникновение возможных ошибок.Кесуществвнно влияюць факторы отброшены и они вошли в диссертацию в качестве допущений.Например,мы считаем,ято изменение частоты вращения долота

1 . ' теоретически,конечно, влияющее на искривление, в пределе наблюд?

ющихся на производстве диапазона -ки изменений,не улаативают-ся инклинометром при замере кривизны и,поэтому,могут не учитываться, как фактор,влияющий на возникновение ошибок.

Несмотря на имеющиеся неточности в задании начальных услс вий геолого-технического наряда,встречающиеся при бурении сквг жин на промыслах,отмеченные ошибки/если они встречаются)являются стабильными и по своей,величине не выходят за пределы практических допусков.

Что касается ошибок по азимуту,то здесь из-за неточности задания азимутов проствирания пластов, азимуты самих скважин

о

предсказывается с точностью до румбов /т.е. плюс-минус 22,5 /,

Ото недопустимо для обычного наклонного бурения т.к. мы

>

привыкли н тому,что в обыявом наклонном бурении,если посмотреть на план скважины,то можно видеть для средних скважин достаточно большой запланированный отход конечного забоя скважины от вертикали и,соответственно(края круга допуска по отходу от верги-

о

кали видятся, если смотреть от устья под углом, порядка 5-Ю .

• о

Иными словами для таких скважин ошибка при зарезке в 5-Ю

является предельно допустимой.Другое дело для естественно искривляющихся скважин.Углы скважин здесь,как правило,не столь велики и отходы от вертикали не столь значительны.И,если просмотреть большой материал,то как раз получается,что в среднем

края круга допуска для таких скважин видятся под углами до - о-

22,5 .Не более.Поскольку норма для радиусов кругов допуска остается той же самой для наклонных и для вертикальных скважин и,,тем более,для ЕИС скважин.Речь идет,конечно,об азимутах проложения,а не об азимутах скважины на забое.

2.8. Общая характеристика районов внедрения,об"емы -внедрения,полученный экономический эффект

Основные районы внедрения разработанных рекомендаций,как это следует из рассмотрения приведенного ниже в табл.2 перечня месторождений на которых бурились подконтрольные скважины, отличаются исключительной геологической сложностью с точки зрения возникновения естественного искривления скважин,как, впрочем,и весь район,Прикарпатья.

Отдельные опытные скважины бурились¿точнее - профили по ним строились в Коми АССР,Белоруссии или на крайнем Севере, как это было,например,при бурении верней части скважины СГ-1 на Кольском полуострове, где также наблодалась удовлетворительная сходимость.

Обзор об"емов внедрения

Таблица 2

'одн

¡нед- Наименование темы >ения

Фактическое внедрение

Эконом, эффект, вид скв.

Оптимизация стоимости буровых работ при проводке скважин по заданному профилю за счет предварительного расчета последнего на ЭШ с использованием закономерностей естественного искривления

бптикизация проводки наклонно-направлрнных скважин по сопряженно' ыу профилю с использованием ЭЩ

Внедрение программ оптимизации проводки н/н-БИС скв.по сопряженному профилю.

Совершенствование технологии проводки н/н ЕИС скв. на промыслах

Промышленное внедрение практики расчета профилей на ЭВМ

Ивано-Франковсксе УЕР-, скв .1йб5 "Еогород-чаны-Парыще/верт./ Надворнянское УБР. ВД08,7«2,543,675 местор,"Битков", Ш21 "Делягин",

132"Довбушаьиа" - накл.направл.скв Долшсное УБР,

Й154"Якубовская" - накл.напр.скв.

Бориславское УБР, ^"Старый Самбор'1 - н/н ЕИС скв.

Ив.Фрайковское УЕР 1.249"Россильна" - верт. Надворнянское УБР, 1,2736/верт./ ' ЕГ738 "Битков "-ЕНС

Надворнянское УБР, 1^725"Еитков"-н/н ЕИС скв. й62|,Довбушанка" - н/н ЕИС скв.

Подсч. эконом. э^ ф. в среднем ы 1скв.15ты(

Надворнянское УБР, 1й;§9и51 "Довбушанка" -н/н

Бориславское УЕР ВДГ'Старыи Сак'бор"-н/н

Надворнянское УБР, Кб5"Довбуканка"-н/н Бориславское-УБР ет 69x^,82 "Ст.Самбор"

Макс.эк. эф$.на одну СКЕ а! тыс.р

верт.

Продолжение про-мшглет'ного внедрения - проверка правильности заложенной в гроект тех-нрлогии

Надворнянское УЕР, 13 257,б4и73"Довбуианка"-н/н ЕИС скв

Бориславское УБР '/^"^ходница"-вертикальная.„ .'ЯЛ 63,76,81,92,71 "Старый Саыбор" - н/н Ы1С скв. Скважины по сопряженному профилю - это ЕИС скважины первый В СТ°РС»У естественного искривления задан откло-лтелем,чтобы умшьшлъ "рыскание"скважины.

I

Табл.2 /продолжение/ 2 1 3 4

14

35

Продолжение промышленного внедрения построения профилей ЕИС скв.при принятой технологии

Продолжение промышленного внедрения : внедрение рекомендаций по рациональной отработке цен-тратрров

Продолжение про- . ыышленного внедрения "Методики" автора , угв .Ыинне(?1ге-пр'"гом в 1977г.

3637

38-

эо

Внедрение новой технологии рациональной отработки центраторов

Продолжение внедрения по РД 39- 0148052-514-86

Надворнянское УЕР Ж 51 ,.61,67.III "Довбупшка'' -н/н Еориславское УЕР, К??4,7В-н/н "Старый Самбор"

Экономический эйфект за 1982г. 330,6 тыс.руб.

Продолжение промышленного внедрения "Инструкции" автора,утв. руков.ПО"Укрне(|шь" в 1980г.

Надворнянское УБР, №34"Луква"-н/н ЕИС скв. . ¡Й568,72,119

"Довбушанка"-н/н ЕИС скв.

Еориславское УЕР ¡В253"Быстрица"-н/н ЕИС скв. К?79"Старый Самбор"-а/а -.

Ив. Фр.УЕР,¡>2190 "Оров-Улично" - н/н ЕИС скв. Надворнянское УБР Ж 98,93,55 "Довбушанка"-н/н N33 "Гвиздь"/Юк/-н/н ББриславское УБР, ¡5102"Ново-Сходница" - н/н ЕИС скв. ¡525Г'Быегрица" - н/н ЕИС скв.

Ив.Фр.УБР Ш1"0ров-Улично"-н/н ЕИС скв,

Надворнянское УКР. ¡6101 "Ново-Сходьииа"-н/н КИС скв. ¡6268"Быстрица"-н/н ЕИС скв. №84,120"Довбушанка" - н/н ЕИС скв.

Надворнянское УБР, 1ЙЕ60,89,90 "Довбушанка", ¡39"Ю-Гвиздь",

©«"Верхняя Луква" - все н/н ШС скв

Надворнянское УБР, №06 "Пасечнянская ",

1а522;23.29"Ю;Гвиздь*', ;ЙЙ43,51 Верх.Луква",

Долинское УБР, 12905"Долинская" - все н/н ЕИС скв.

По итогам внедрения удалось добиться-заметного увеличения оцента попадания-¿кважин в круг допуска/от 4 до 50 в одном и 15 до 100% в другом районе/,что повлияло на показатели отрасли.

Официально подсчитанная экономия не менее I млн.руб.

ОСВОЕНИЕ ШВОДЫ'И ПРЗДДШЗШ ДЖ БУДУЩИХ ИССЛВДОВШИЙ

1.' Созданы и проверены на прантике основы теории движеаи долота и компоновки в пространстве,как упругой системы в неод породной среде,впервые связывающей изменение геометрии центра торов с формой возникающего профиля.

2. Теория движения описывается математической моделью с помощью которой заранее,доначала бурения,прокладывается вероятная трасса будущей естественно-искривляющейся скважины.

3. На основании разработанной обобщенной модели,позволяющей прогнозировать <}орму профшей скважин,решается большая народохозяйственная задача по переводу глубоких скважин на не вую,более экономичную,технологию в отличие от существующей технологии бурения с жесткими полнораз мерными компоновками, применяемыми сейчас для бурения вертикальных скважин.'

4. Разработанная нами модель заменяет собой все эмпирические формулы существующие на сегодня в разных районах для расчета профилей естественного искривления при бурении скважин без отклонителей.

5. Новизна настоящей работы заключается в сущности пред латаемого метода проектирования профилей вольно-направленных скважин при котором они восстанавливаются из требуемой точке на поверхности продуктивного горизонта и выводятся затем обратным путем на поверхность Земли,где и надо поставить выщ-ку.

Вшей при атом на поверхности Земли распологаются иа пер-!ый взгляд хаотично, но на проектной глубине их забои образует зтрогув геометрическую сетку,несмотря ка естественное искривление скважин при безориентированном бурении.

6. Впервые в аналитическом виде установлена связь приращения зенитных и азимутальных углов при естественном искрив-

о

лении скважин, в том числе для диапазона зенитных углов 5-15' , ие охваченного ранее научным предвидением для таких скввхин, в отдичие от существующей сейчас ориентировки на угол стабилизации без указания возможной глубины его достижения.

7. Впервые по обобщенной математической модели учитывается влияние геологических факторвв при работе компоновок с двумя и - больше центраторами.

8." Разработана новая технология бурения условно вертикальных скважин для которых впервые рекомендуется применение компоновок в неполноразмерными /на момент их смены/ центраторами в отличие от применяемой в настоящее время, для этой цели менее экономичной "жесткой" ШБК,рассчитываемой только на угол стабилизации, а не на теш приращения кривизны, что делает эту ШБК затрубленной с большим запасом на все случаи жизни решение по которым нуждается,вместе с тем, в диферен-цированном подходе для целей экономии средств на бурение.

9. Ошибки при прогнозировании формы профилей по новой

методике,как показала практика бурения более чем 50 глубоких

о

скважин,ие превышает 1-2 на глубине отдельных определений, что соответствует точности последовательных промеров одного и того же интервала инклинометром и телесистемой.

10. По итогам предложенных ¡..агорой рекомендаций утверждено РД 39-0148052-514-86,которое в настоящее время пересоставляется в связи с окончанием срока его действия и в него в новой редакции войдут наш последние уточненные данные, поз во лившие достигнуть /за последние 10 лег применения наших реко мендаций на практике/ повышения точности попадания скважин в круг допуска с 4 до 50$ /^ самых сложных районах/ или от |5 до 100% /на менее осложненных месторождениях/.

11. Полученная за годы внедрения экономия была достигну та за счет того,что данная работа позволяет на научной основ« определять места сневеншг строительства вышек для компенсацщ отхода в сторону,возникающего за счет естественного искривления при бурении наклонных скважин без отклонителей и центраторов, когда скважины бурятся с полной вффекгивной нагрузкой ва долото,дающей возможность достигать минимума стоимости метра бурения.

. Для вертикальных скважин экономия связана с сокращением расхода центраторов без риска искривить скважину выше нормы,что обеспечивается методикой нашего расчета.

12. Работа имеет широкую перспективу,учитывая что примерно половина всех скважин в СНГ бурится,как вертикальные, или - с использованием закономерностей естественного искрив-ленюг, в

13. Подсчитанная официальная экономия составила около I млн.руб.,а по ряду скважин достигала 81-97 тыс.руб. /т.е. от 5 до 20 руб. на метр проходки по сравнению с традиционно применяемыми методами проводки скважин/.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ БУДУЩЦ ИССВДОЕАНИЙ

В будущей необходимо об"единить в машинных программах згнозирование направления ствола скважины при бурении о «онителем - с прогнозированием вероятного дальнейшего травления при бурении без огклоиителя,как это изложено настоящей работе.

Создание единой системы расчетов на. ЭВМ привело бы к иу,что появилась бы прямая возможное» более обоснованно бирать углы установки отклонятелей при оперативном исп-влеиии направления ствол» скввхвя и создать на этой базе новы теории управления. - ■

Изыми словами от расчетов КНЕК и прогноз ировмиия траек->рии перейти к нвучю обоснованному управлению направлеии-I стволов скважин,бурящихся ж районах со сложным геологи-¡омш строением.

СПИСОК РАБОТ, опубликованных по теме диссертации

1. В.О.Белоруссов. Выбор теша искривления ствола нав лонной скважины.Альметьевск."Татарская нефть".,Ш 3 и 4,1£ с.19 и 26.

2. В.О.Белоруссов. Борьба с осложнениями при буренш скважин.М. ,ПТИ.1ЬсШТИ.1961 ,с.87.

3. В.О.Белоруссов. О возможности бурения вертикальны}

сквакнн без ограничения нагрузки.М.ГТТИ."Нефтяно о хозяЗст!

)

Л 4,1961,0.9-14 (совм. о Н.С.Тимофеевым).

4. В.О.Белоруссов. Бурение вертикальных сквашш.М.ГГ] 1962,с.250.

5. В.О.Белоруссов. Новое в технологии бурения наклонных сквакин.М. БосИНТИ."Ноеости нефтяной и газовой техники' J5 8,1962,0.8-13.

6. В.О.Белоруссов. Опытное бурение замораживающих сю кин с минимальной криввизноЗ ,М.ГТТИ.Труда ЕНШБТ.вып. X, 1963,0.254-269.

7. В.О.Белоруссов. Влияние анизотропии на искривление буровых скважин.М.ГГТИ."Нефтяное хозяйство",КЗ, 1963,с. 8-И.(совм. с А.Г.Калининым).

8. В.О.Белоруссов. Определение индекса анизотропии пород с учетом ориентации ствола сквахины.М.ГГТИ. "Нефтяю хозяЛство",Л 10,1963,с.22.-<25 (совм. с Н.С.Тимофеевым,O.A. Парковым)

9. В.О.Белоруссов. Методы борьбы с самопроизвольным отклонением сквакин от вертикали.М.Недра.Труды ШКИБТ. ,вщ ПУ,1965,с.92-98.

, Э.О.Белоруссоа. Технология борьбы о осложнениями при екни скважин. П., Недра, 1967 , 5 п.л.

. В.О.Белоруссов. О возможности определения вероятных ело нений ствола вертикальной скважины. И., Недра, Труды ЩБТ, » ХУЛ, 1967 (сови.с Н.С.Тимофеевым). 1 щ В.О.Белоруссоэ. Временная инструкция яо предупреждению кривлеяия оетажиа. М., РТП ВНШШТ, 1967, 1,75 п.л. (совм.о И.Твыавкчешя).

3. В.О.Белоруссов. Формула тейпа приращения кривизны для «чета профиля практически вертикальных скважин. (I., Недра, ¡ефтяаое хозяйство", * 8, 1968, о.7-Н (совм.о Н.С.Тимофеева, О.Ю.Бергптейноы).

В.О.Белоруссов. Устройство для самопроизвольного умень-¡Н2я кривизны ствола скразин: автоматический внлрямитель гаажия - АВС.А.С. Л 227241 от 12.08.1968. Опубликовано в "Бпл-зтеяе изобретений" й 30 от 25.09.1568 (совм.о Н.П.Шисеевнм, .И, Ворожбятовым, Н.С. Тимофеевым).

15, В.О.Белоруссов. Исследование и разработка аффективных редств для бурения вертикальных скважин о отбором керна в ■верпах абразивных породах. М., ВНИИОЭНГ, РНТС, "Бурение",)» 9, Э70, с.3-7 (совм.о Н.С.Тимофеевым, Ы.И.Ворожбитовым, О.Н.Ти-ючевнм, О.С.Бергитейаом).

Х$. 3.0.Белоруссов, Исследование возможности создания авто-автичесюзго шяряштеля для борьба о кривизной. М., Недра, Пруда ШШЬТ. вия.ХШ, 1971, с.107-117 (совм.с Н.О.Ашофее-ван, Ц.Я.Ворсжбитовш*).

В.О.Бадюруссов. Исследование процесса выпрямления ствола яскрявлеяноЭ схваяшна а изотропных породах. М.,Недра, "Нефтяное хозяйство", * 12, 1571, о. 1-4 (сови.с Н.С.Тимофеевым,

Н.А.Бадовоким).

ig.. В.О.Белоруссов. Справочаик "Спутник буровика". Киев, Техника, 1973, с.112-133 (совы.о В.И.Скрынвикоы).

19). В.О.Белоруссов. Исследование процесса выпрямления ис рнвленных скважин в анизотропных породах. М., Недра, "Нефи хозяйство", J» 4, 1973, с.13-16 (совм.о Н.С.Тимофеевым, H.A. довским).

20 • В.О.Белоруссов. Исследование процесса выпрямления ci ла искривленной скважины в анизотропных породах с параллел] ннм залеганием пластов. М., РЯ1 ВНИЙБТ, Труды ВНИИБТ, вып.) с.91-97 (совм.о Н.С.Тнмэфеевнм, Н.А.Бадовоким).

21 ■. В.О.Белоруссов. О возможности оценки влияния различЕ типов долот на искривление скважин. М., PHI ВНИИБТ, Труда ВНИИБТ, вып.XXXI, 1973, 0.8S-9I (совм.с Г.ВЛертушкиннм).

22-. В.О.Белоруссов. Компоновка низа бурильного иногруыз* A.c. й 464299 от 22.05.1975 (совм.о Н.С.Тимофеевым, Ю.Г.Ио« неояном, Г.П.Чайковским).

23. В.О.Белоруссов. Временная инструкция по предупреждеь искривления вертикальных окважин. М., РТП МНП, 1975, 1,8 п. (совм.о А.Г.Калининым, В.М.Беляевнм, Р.А.Иоаннвсяном, К.В.Г таниным, Ю.Р.Иоанесяном, К.М.Солодшм, А.Ф.Федоровым, М.С.С щеяко, В.В.Овчинниковым).

24 . В.О.Белоруссов. Прогнозирование результатов бурения. М..ВНИИОЗНГ, "Тематические яаучно-гехннчеокиа обзоры", 197( 0.13.

25. В.О.Белоруссов. Определение оптимальных параметров i гама бурения при использовааки винтовых забойных двигателе! М., Недра, "Нефтяное хозяйство", ä 4, 1977 (совм.о Ю.В.Ваде ким, В.А.Каплуном, Г.А.Морговскям, В.М.Плотниковым).

J

В.О.Белоруосов. О возможности построения профиля естес-зенно-искривлявдейоя скважины на ЭВМ. Депонирована во ШОЭНГе, « 354. М., 1977 (совм.с Пупковым Б.П.). и В.О.Белоруссов. О возможности расчета интенсивности зтественного искривления скважин с глубиной гго табличным дан-iM. Депонирована ао ВНШОЭНГе, й 352. М., ВНШОЭНГ, 1977. j. В.О.Белоруссов. О возможности табличного расчета требуе-JX параметров отклоиителя и проходки в наклонном бурении, зяоннрована во ВШМОЭНГа, й 355. М. .ВНШОЭНГ, 1977. э. В.О.Белоруссов. О возможности прогнозирования на'ЭВМ эроятных результатов долбления при изменении параметров шестого реяима бурения. Депонирована во ВНИИОЭНГе, Й 353. Н. ,ВНШ-ЭНГ, 1977.

X . В.О.Белоруссов. Временная методика расчета естественно-

0 искривления сквапш о глубиной. М., PHI ВНИИБТ, 1977, I п.л.

1 В.О.Белоруссов. Прогнозирование азимутального искривле-ая скважин. Ухта, Труда ПечорШЖнефть, вып.6, 1978, с.58-64 совм.о Я.А.Гельфгатом, В.Ф.Буслаевым).

I. В.О.Белоруссов. Определение целесообразной длины центра-оров а гошоновяе для обеспечения стабилизации при наклонном урении. М., Ш ВНИИБТ, ТрУДУ ВНИИБТ, внп.Ш, 1979, с.38-44 совм.о И.Г.Николаевым, А.С.Повалихиннм, С.Ф.Сотизковым).

В.О.Белоруссов. Использование естественного искривления ри проводке наклонно-направленных скважин. М., Недра, "Нефтя-:ов хозяйство*, № 3, 1981, о.14-16 (совм.о Я.И.Гирником, Т.М. ¡однаруном, В.А.Степанпком).

4".' В.О.Белоруссов. Определение вероятного пространственно-'о положения отвода естественно-искривляющейся скважины. , Гедра, "Нефтяное хозяйство",'№ 1,1962, 0.I3-I6 (совм.о Н.А.Ба-

35. Б.О,Белорусеов. Современные принципы подбора КНБК методом прогнозирования.М.ЕЫИНОЭНГ. "Тематические научно технические обзоры".,1984.,с.86

36. В.О.Белоруссов, Расчет траектории движения долота при бурении без отхлонителя.М.Надра."Нефтяное хозяйство".fö 6,I9i с.60

37. В.О.Белоруссов. Исследование износа центраторов и над-долотных калибраторов на стенда-буровой.М.Недра."Нефтяное хозяйство",^ 1.1985,0.16-19 (оовм.с Г.И.Дранкером).

58. В.О.Белоруссов. Инструкция по предупреждению искривленк вертикальных скважин. РД-ЗЭ-0148052-514-86.М.РТП ХОЗУ Шшна тепрош,1986,с.82 )совм.с Солодаиы K.M..Повалкхиным A.C., -Федоровым А.Ф.Беляевым Б.И. »Иоаннесяном Ю.Р. и др.)

39. В.О.Белоруссов. Подбор КНБК дня безориентированного б рения скЕакин за рубехоьГЧЛ.ЕНИИОЭДГ.Обзоры зарубежной литер туры.Сер."Бурение",вып.-,8.1988,0.45.

40i В.О.Белоруссов. Прогнозирование и расчет естествеьног искривления (¡кважин. Справочное пособие. М.Недра;1988,сД72 (соем. с Т.М.Еоднарукоы).

41. В.О.Белоруссов. Оптимизация технологии бурения глубоких скважин на основе использования вычислительной техники. М.КПК. 1989,с .17)совм. с В.Н.Рукавицыным и А.М.Еуковым).

42. В.О.Белоруссов. Расчет проектирования' траектория естественно пскривлявдихся и уоловно вертикальных скважин. М.ШК.1990.С.69.

/