Направленное бурение скважин - Определение допустимой интенсивности искривления скважин

 

4.2.  Определение допустимой интенсивности искривления скважин

 

 

Выбор необходимой интенсивности искривления ствола производится с учетом нескольких факторов.  Очевидно, что при значительной интенсивности искривления,  ухудшаются условия эксплуатации всего оборудования и инструмента, при спуске бурильных и обсадных колонн возможны посадки и образование желобов.  Однако длина интервала искривления в этом случае сокращается,  что приводит к уменьшению дополнительных затрат времени на бурение с отклонителем.  При малой интенсивности искривления затраты за счет увеличения длины интервала бурения с отклонителем существенно выше.

 

Допустимый радиус кривизны определяется с различных точек зрения. Во-первых, минимально допустимый радиус кривизны ствола рассчитывается исходя из условий проходимости всего инструмента и оборудования по скважине.  При этом учитывается возможен ли спуск инструмента под действием веса, например, колонны бурильных труб.  В этом случае допускается изгиб спускаемого инструмента, в частности турбобура, но, естественно, без остаточных деформаций.  Если принудительный спуск невозможен (спуск на кабеле, тросе),  то между инструментом и стенками скважины должен быть зазор,  величина которого согласно инструкции принимается равным 1,5 - 3 мм.  В общем случае достаточно точно минимальный радиус кривизны Rminс этой точки зрения определяется по формуле [1]

 

                                                   Rmin = L2/ [8 . (D - d - k)],                                                  (27)

 

 

где L  - длина спускаемого инструмента, м;  d - его диаметр, м;  D - диаметр скважины или внутренний диаметр соответствующей обсадной колонны в зависимости от исходных условий расчета, м; k - необходимый зазор, м.

 

Во-вторых, чтобы не происходило разрушение стенок скважины при спуско-подъемных операциях, т.е. для исключения желобообразования, минимальный радиус искривления R должен удовлетворять следующему условию [1]

 

                                                              

 

                                                             R > P . l/ Fдоп,                                                           (28)

 

 

где P - натяжение бурильной колонны при подъеме инструмента, кН;  l -  расстояние между замками, м;  Fдоп- допустимая сила прижатия замка к стенке скважины, кН.

 

Для условий Западной Сибири при глубинах до 1000 м Fдоп = 10  кН, а при  больших глубинах Fдоп = 20-30 кН.  В крепких породах Fдоп= 40-50 кН. [1]

 

В-третьих, для нормальной эксплуатации бурильных и обсадных колонн, т.е.  для того,  чтобы напряжение в трубах за счет изгиба в искривленных интервалах не превышали допустимых, минимальный радиус кривизны Rmin  должен быть следующим

 

                                                         Rmin ³ E. d/2 [sизг],                                                       (29)

 

 

E - модуль упругости, МПа/мм2;   d - наружный диаметр труб, мм; [sизг] - допустимое напряжение изгиба, МПа/мм2.

 

Определив минимальные радиусы по формулам (27) - (29),  выбирают наибольший, по которому и ведут дальнейшее проектирование.

 

Нередко минимальный радиус кривизны оговаривается инструкциями. Так, например, до недавнего времени в Западной Сибири максимальная интенсивность искривления была ограничена величиной в 2 град/10 м, что соответствует радиусу  кривизны  около 285 м,  затем эта величина была уменьшена до 1,5 град/10 м.

 

Значительно ограничивается интенсивность искривления ствола в интервале установки насосного оборудования (900 - 1400 м в зависимости от глубины залегания  продуктивного  горизонта). Согласно инструкции [4] она должна быть не более 3 град/100 м. Это ограничение связано с тем, что в искривленных участках существенно снижается межремонтный период (МРП) насосного оборудования, который является одним из основных показателей его работы.