Допустимые значения интенсивности искривления по условию прочности бурильной колонны

Тип бурильной колонны	Допустимые значения интенсивности искусственного искривления, град/м
ЛБТН-54	0,33–0,5
СБТМ-50	0,4–0,6
СБТМ-54	0,43–0,6
ССК-46	0,33–0,4
ССК-59	0,25–0,3
ССК-76	0,16–0,24

0 1 2 3 4 5 Угол набора кривизны, град

1. i=0,5–2,5 град/м 2. i=1,0– 1,5 град/м 3. i <1,0 град/м

Рис. 9.21. Зависимость числа обрывов бурильной колонны от величины угла набора кривизны при различных значениях интенсивности искривления

Приведенные в табл. 9.2 значения интенсивности имеют отношение к уже проработанным участкам искривлений. То есть при выполнении работ по искривлению, интенсивность искривления, реализуемая непосредственно отклонителем обычно бывает выше в 2–3, а в ряде случаев и более раз.

На рис. 9.21 приведены графики, отражающие связь величины угла набора кривизны отклонителем с возможным числом обрывов бурильной колонны, вызванных влиянием кривизны ствола скважины. Базовой на рис. 9.20 является первая кривая, полученная на основе обработки данных о результатах искривления скважин с интенсивностью от 0,5–2,0 и более град/м. По этим данным вероятность одного обрыва в интервале искривления становится возможной при δ_д = 3,3^º. Если предположить, что интенсивность искривления не превышает установленных границ (кривые 2 и 3 на рис. 9.21), то очевидно, что вероятность обрыва в интервале искривления будет значительно меньше среднестатистической (кривая 1).

Рис. 9.22. Зависимость числа обрывов бурильной колонны от величины интенсивности искривления

0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Интенсивность искривления, град/м

Влияние интенсивности искривления на аварийность с бурильными трубами представ-лено в виде кривой на рис. 9.22, полученной на основе анализа статистических данных. Из них следует, что критической может быть интенсивность искривле-ния, превышающая 1,5 град/м.

При выборе рациональной интенсивности искривления важен и экономический аспект. С учетом затрат на искривление установлено, что минимальная стоимость градуса искривления С ₀ (а, значит и совокупные затраты на направленное искусственное искривление) возможны при управляемой реализации искусственного искривления с интенсивностью 1,0–1,4 град/м. При этом более низкая стоимость градуса искривления получена для стальных бурильных труб (СБТ) в сравнении с легкосплавными бурильными трубами (ЛБТ), эксплуатация которых требует более плавного набора кривизны в интервале искусственных искривлений ствола (рис. 9.23).

Графики на рис. 9.23 получены в ценах 1980 г., которые не соответствуют современным и могут рассматриваться как условные. В то же время различие в ценах не изменяет в значительной степени технической сущности рассматриваемой задачи.

0 0,5 1,0 1,5 2,0 i, град/м

C 0

1 2

Рис. 9.23. Зависимость стоимости градуса искривления С 0 от интенсивности искривления i: 1 – CБТ; 2 – ЛБТ

Таким образом, можно считать обоснованным, что при реализации искусственного искривления наиболее приемлемой будет интенсивность искривления в пределах 1,0–1,5 град/м, а угол набора кривизны за один цикл ориентировочно может составить 3–5 градусов.

При этом меньшие значения интенсивности искривления должны соответствовать большим значениям угла набора кривизны за одну постановку отклонителя. Например, задавшись интенсивностью искривления 0,8–1,0 град/м, можно произвести набор угла искривления в 5–6 ^º; если же интенсивность искривления планируется равной 1,5 град/м, угол набора кривизны, особенно в твердых породах, следует ограничить 3–3,5 ^º .

Безаварийная работа бурильной колонны определяется не только интенсивностью искривления скважины, но и формой её ствола. При равномерном плавном искривлении ствола нередки случаи, когда бурильные трубы надежно работают на интервалах скважин, имеющих кривизну, превышающую предельные нормы. Однако при резких перегибах стволов, особенно в местах установки стационарных клиньев, съемных клиновых отклонителей, число обрывов бурильных труб увеличивается, что существенно снижает производительность бурения и повышает его стоимость.

Важнейшим обстоятельством при выборе i и δ_дявляется качество проработки интервала искривления технологическим снарядом. Здесь важны как правильно выбранные параметры технологического снаряда, так и тщательность выполнения операции проработки интервала кривизны, параметры которой должны соответствовать требуемым с позиций безаварийной эксплуатации бурильных колонн значениям (табл. 9.2).

Следует учитывать, что на качество проработки интервала искривления значительное влияние оказывает твердость горных пород. Поэтому при выполнении работ в твердых горных породах следует дополнительно ограничивать интенсивность искривления скважины отклонителем во избежание возможных резких искривлений, не поддающихся проработке технологическими снарядами. Оптимальной в твердых породах будет интенсивность искривления в пределах 1,0–1,2 град/м.

При бурении скважин в породах средней твердости полученный при искривлении перегиб ствола достаточно легко сглаживается и без интенсивной проработки, не вызывая усталостного износа труб и их обрывов. В таких горно-геологических условиях могут применяться искривления с повышенными значениями интенсивности набора кривизны (1,2–1,8 град/м).

Длина рейса отклонителем непрерывного действия определяется исходя из выбранных значений угла набора кривизны δ_д и интенсивности искривления, реализуемой отклонителем i _от:

. (9.16)

В случаях, когда интенсивность искривления ОНД находится в пределах 0,5–0,8 град/м, величина набора угла искривления δ_д может быть увеличена и составлять 6 и более градусов. Подобные значения параметры искусственного искривления могут использоваться и при искривлении скважин, буримых ССК, но при условии качественной проработки интервала искривления специальными технологическими снарядами, настроенными на проработку перегиба до допустимых (по условиям эксплуатации колонн) значений интенсивности искривления (табл. 9.2).