SU1146417A1 - Способ регулировани режимов бурени - Google Patents

Abstract

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ, включаюп1ий измерение режимных параметров при бурении с подачей верхнего конца бурильной колонны с последующим определением и поддержанием их оптимальных- значений, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  вибрационных нагрузок , на породоразрушающий инструмент и бурильную колонну, дополнительно измер ют изменение нагрузки на породоразрушающий инструмент во времени при бурении без подачи верхнего конца бурильной колонны, по результатам измерений определ ют области неустойчивого равновеси  продольной формы изгиба нижней части бурильной колонны и регулируют i режимные параметры бурени  вне областей неустойчивого равновеси  продоль (Л ной формы.изгиба нижней части бурильной колонны.

Description

4

о: 4 « Изобретение относитс  к бурению скважин и может быть использовано при разработке рациональных режимов бурени . Известен способ регулировани  оптимальных режимой бурени  путем измерени  крут щего момента и поддержани  минимальной энергоемкости процесса разрушени  PJ Однако при этом нельз  вьщелить зоны неустойчивого равновеси  продольной формы изгиба низа бурильной колонны и бурение осуществл етс  в неоптимальном режиме, так как происходит преждевременный износ вооружени  и опор породоразрушдющего инструмента в результате вибра ций. Кроме того на величинукрут ще го момента вли ют другие факторы, как, например, силы трени  бурильной колонны о стенки скважины, наличие желобных выработок, которые также затрудн ют процесс оптимизаци режимов бурени  и при большой глуби не и (или) при значительной кривизн скважины, когда указанные факторы оказывают решающее действие на вели т-ину крут щего момента, данный способ оказываетс  неприменимым дл  регулировани  режимов бурени . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ регулировани  режимов бурени , включающий измерение режимных параметров при бурении с подачей верхнего конца бурильной ко лонны с последующим определением и поддержанием их оптимальных, значений 2 . Известный способ также не позвол ет выдел ть области режимных пар метров, при которых имеет место не устойчивое равновесие продольной формы изгиба низа бурильной колонны сопровождаемое низкочастотными и высокоамплитудными колебани ми низ колонны. Более того, механическа  скорость за неболыиой контролируемый промежуток времени чаще всего оказьшаетс  выше при тех значени х режимных параметров, при которых имеет место неустойчивое равновеси продольной формы изгиба низа бурил ной колонны. В результате задаетс  неоптимапьный режим бурени , при к тором, происходит преждевременньй и нос вооружени  и опор породоразрушающего инструмента в результате вибраций, снижаетс  средн   за дол 172 ление механическа  скорость и проходка на долото, а следовательно, и рейсова  скорость бурени , происходит преждевременный износ элементов бурильной колонны. Цель изобретени  - уменьшение вибрационных нагрузок на породоразрущающий инструмент и бурильную колонну . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу регулировани  режимов бурени , включающему измерение режимных параметров при бурении с подачей верхнего конца бурильной колонны с последующим определением и поддержанием их оптимальных значений, дополнительно измер ют изменение нагрузки на породоразрущающий инструмент во времени при бурении без подачи верхнего конца бурильной колонны, по результатам измерений определ ют области неустойчивого равновеси  продольной формы изгиба нижней части бурильной колонны и регулируют режимные параметры бурени  вне областей неустойчивого равновеси  продольной формы изгиба нижней части бурильной колонны . На чертеже приведена зависимость скорости измерени  нагрузки на долото от величины нагрузки. Сущность способа заключаетс  в следующем. При приложении нагрузки на породоразрушающий инструмент, превышающей значение критической нагрузки, низ бурильной колонны изгибаетс . Область изменени  режимных параметров , при которых имеет место неусточчива  форма равновеси  изогнутого низа , зависит от жесткости низа бурильной колонны, пространственной траектории ствола скважины, производительности буровых насосов, свойств разбуриваемых пород и других факторов . Неравномерна  подача бурильной колонны, изменение крут щего момента на долоте, пульсации бурового раствора в скважине - все это вызывает изменение упругого напр женного состо ни  и формы изогнутого низа с возникновением упругих колебаний , сопровождаемых низкочастотными динамическими вибрационными нагрузками на породоразрушающий инструмент и бурильную колонну. В результате происходит более интенсивный из31

HOC вооружени  (например, зубьев) и опор (например, подшипников) породоразрушающего инструмента, а также элементов бурильной колонны.

При регулировании режимных параметров в интервале значений, при которых имеет место устойчивое положение продольной формы изогнутого низа бурильной колонны, действие указанных выше факторов не приводит к изменению продольной формы изогнутого низа. Следовательно, будут отсутствовать динамические нагрузки, обусловленные изменением продольной форк«ы изогнутого низа.

Согласно законам Гука при уменьшении или увеличении нагрузки на породоразр ушаю1дий инструмент бурильна  колонна измен ет длину, причем изменение продольной деформации не изогнутой части колонны пр мо пропорционально изменению нагрузки. При приложении нагрузки на долото вьпие критической величины нижний участок колонны изгибаетс  с образованием полуволны и к упругой линейной деформации добавл етс  деформаци , вызванна  изгибом низа колонны.

При бурении без подачи верхнего конца бурильной колонны (например, при заторможенном барабане лебедки) в процессе углублени  скважины происходит снижение нагрузки на породоразрушающий инструмент во времени за счет перераспределени  напр жений и деформаций в бурильной колонне и уменьшени  длины сжатого участка низа, весом которого нагружаетс  породоразрушающий инструмент. При переходе значений нагрузки через обасть неустойчивого равновеси  проольной формы изогнутого низа темп снижени  нагрузки на породоразрушающий инструмент замедл етс , так как в этом случае к упругой деформации неизогнутой части колонны добав етс  деформаци  изогнутой части колонны (изогнутый низ колонны выпр мл етс ) . На кривой изменени  нагрузки на породоразрушающий инстру мент во времени переход через область неустойчивого равновеси  проольной формы изгиба будет отмечатьс  снижением темпа уменьшени  нагрузки . После перехода через неустойчивого равновеси  продольной ормы изогнутого низа темп снижени  нагрузки на породоразрушающий ин46417Л

струмент будет вновь пропорционален темпу углублени  скважины.

Совокупность отличий в предлагаемом способе дает возможность 5 получить новые свойства объекта, а именно - вьщел ть области ружимных параметров, при которых имеет место неустойчивое равновесие продольной формы изгиба нижней части бурильной to колонны.

Способ осуществл ют следующим образом .

Создают нагрузку на породоразрушающий инструмент путем разгрузки 5 нижней части бурильной колонны на забой скважины, закрепл ют верхний конец бурильной колонны, например, путем установкибарабана лебедки на тормоз и осуществл ют бурение, измер   при этом изменение нагрузки на породоразрушающий инструмент во времени, остальные параметры режима бурени  при этом поддерживают посто нными. По результатам измере5 НИИ определ ют области изменени  нагрузок , при которых имеет место неустойчивое равновесие продольной формы изгиба низа бурильной колонны. Указанные операции провод т в том 0 диапазоне изменени  других режимных параметров, в котором осуществл ют их регулирование. Например, если при роторном способе бурени  оптимальный режим определ ют при второй и третьей скорост х вращени  привода лебедки, что соответствует скорости вращени  долота примерно 70 об/мин и 140 об/мин, то измерени  провод т при скорост х вращени  ротора 70 об/мин и 140 об/мин. Полученные интервалы нагрузок дл  указанных скоростей вращени , при которых имеет место неустойчивое равновесие продольной формы изгиба низа бурильной колонны, выдел ют как нерабочие области в оптимизационных зависимост х (кривых). Оптимизационные зависимости (кривые) получают известными методами, например, путем измерени  механической скорости бурени  при разных сочетани х посто нных значений скорости вращени  и нагрузки на породоразрушающий инструмент.

. Зависимость скорости измерени  5 нагрузки на долото от величины нагрузки , построена по результатам измерений на скважине при бурении с заторможенным барабаном лебедки.

скорость вращени  ротора при этом составл ла 70 об/мин (см.черт.). Интервалы нагрузок, при которых имеет место неустойчивое равновесие продольной формы изгиба нижней части бурильной колонны в области проведенных измерений, заштрихованы. В процессе бурени  с заторможенным барабаном лебедки по гидравлическо.му индикатору веса измер ют темп , уменьшени  веса на крюке, а нагрузку на долото определ ют как разность

между полным и текущим весом на крюке .

Способ можно примен ть как при роторном способе бурени , так и при бурении с применением забойных

двигателей.

Применение предлагаемого способа позволит повысить рейсовую скорость бурени , а также увеличить долговечность элементов бурильной колонны.

5

Гч

5S

:

|

2s

о

с

«о

Claims (1)

1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИ-

   МОВ БУРЕНИЯ, включающий измерение режимных параметров при бурении с подачей верхнего конца бурильной колонны с последующим определением и поддержанием их оптимальных значений, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения вибрационных нагрузок, на породоразрушающий инструмент и бурильную колонну, дополнительно измеряют изменение нагрузки на породоразрушающий инструмент во времени при бурении без подачи верхнего конца бурильной колонны, по результатам измерений определяют области неустойчивого равновесия продольной формы изгиба нижней части бурильной колонны и регулируют р режимные параметры бурения вне облас- ,® тей неустойчивого равновесия продольной формы.изгиба нижней части бурильной колонны.

   SU „ 1146417 * 11