Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое реактивный момент забойного двигателя

Способ управления азимутальным искривлением скважин Советский патент 1987 года по МПК E21B7/06

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для управления азимутальным искривлением их стволов без применения отклоняющих приспособлений.

Цель изобретения — повышение точ- ности управления азимутальным искривлением скважин.

Сущность способа заключается в следующем.

В процессе проводки скважины при помощи забойного двигателя под действием реактивного момента последнего происходит закручивание бурильной колонны в направлении, противоположном направлению вращения долота, которое сопровождается изменением положения плоскости изгиба ее нижней части, так как компоновка низа накатывается на боковую стенку скважины. В результате такого несоосного расположения компоновки низа бурильной колонны при бурении происходит уменьшение азимута ствола скважины. Одновременно вращение бурильной колонны ротором в тече- ние всего периода работы забойного двигателя приводит к нейтрализации наката, возникающего от действия реактивного момента забойного двигателя

Направление азимутального искрив- ления скважины определяют из соотношения противоположно направленных момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя, т.е.:

где Мр Д72б5.С-у. D (1) М,0,453.К. С-Од,„ +г fu.| E-.Q2 +

К — результирующий момент, Ни;

К, — реактивный момент забойного двигателя, Н м;

Мр — момент на вращение бурильного инструмента ротором, Н м;

С — коэффициент, зависящий от

угла искривления скважины; У — плотность промывочной жидкости, г/см ;

D — наружный диаметр бурильных

L — длина бурильной колонны, м;

п — частота вращения ротора, с ;

k — коэффициент, затзисящий от степени износа долота;

G — осевая нагрузка, Н; Одод — диаметр долота, м; г — средний радиус трения в пяте забойного двигателя, м;

Ч — коэффициент трения в пяте

забойного двигателя; Е — коэффициент гидравлической

нагрузки, Н/г/см — дм Q — расход промывочной жидкости,

ДмЗ/С, Gg — вес вращающихся систем забойного двигателя, Н.

Управление азимутальным искривлением скважин осуществляют изменением соотнощения момента на вращение бурильного инструмента ротором и реактивного момента забойного двигателя при помощи соответствующего выбора осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения ротора

Определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента ротором и реактивный момент забойного двигателя по формулам (1) и (2), определяют результирующий момент М, равный разности указанных моментов, по величине которого судят об изменении азимута скважины. При этом, если результирующий момент , то проводку скважины ведут с увеличением азимута, если — с уменьшением азимута.

Для стабилизации азимута момент на вращение бурильного инструмента ротором (первый момент) задают равным реактивному моменту забойного двигателя (второму моменту): , т.е. 47265 D2. L- п° 0,453-k- G Dj, + +r,p. |E-J. p-G|(3)

Стабилизируют, т.е. задаются постоянным значением в процессе бурения каких-либо двух .параметров режима бурения (например, стабилизируют осевую нагрузку G и расход промывочной жидкости Q), а величину третьего параметра (частоту вращения ротора п) определяют из выражения (3). Полученное таким образом значение частоты вращения ро тора будет соответствовать проводке скважины без изменения азимута. Все остальные величины, входящие в выражение (3), известны.

При проводке скважины темп азимутального искривления составлял — 4,5 град/100 м. Для попадания ствола скважины в проектный круг допуска необходимо было произвести уменьшение зенитного угла с одновременной стабилизацией азимута, в связи с чем был применен описанный способ.

Бурение осуществлялось следующей компоновкой низа бурильной колонны:

долото МДК 241-Мб, забойньй двиге- тель — электробур Э-ТвЗ, бурильные трубы 5 140 мм. Осевая нагрузка поддерживалась в пределах 50-60 кН. В процессе проводки интервала 1900- 5 2280 м забойным двигателем осуществ — лялось одновременное вращение буриль- . ного инструмента ротором с частотой

1900-2280 6-15 1-30

: Вращение бурильного инструмента ротором с частотой 30 обУмин позволило полностью стабилизировать азимут скважины в интервале 1900-2280 м. В 25 случ-ае необходимости увеличения для указанных условий частота вращения ротора должна составлять 60-120 об/мин.

Способ управления азимутальным искривлением скважин, включающий измерение азимута и проводку скважины забойным двигателем путем изменения трех параметров режима бурения — осевой нагрузки, расхода промывочной жидкости и частоты вращения бурильного инструмента, отличаю- щ-и и с я тем, что, с целью повышения точности управления, бурильную колонну вращают ротором в течение всего периода работы забойного двига

Читать еще:  Что такое диагностика дизельного двигателя по алгоритму

теля, определяют и фиксируют момент на вращение бурильного инструмента ротором — первый момент и реактивный момент забойного двигателя — второй момент, определяют результирующий момент, равный разности между первым и вторым моментами по величине которого судят об изменении азимута скважины, причем, если результирующий момент больше нуля, проводку скважины ведут с увеличением азимута, если

Заказ 7619/34 Тираж 532

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3,14 с (30 об/мин), которая была определена из выражения СЗ) при заданных значениях расхода промывочной жидкости и осевой нагрузки.

Данные об изменениях зенитного угла и азимута при бурении на этом интервале приведены в таблице.

меньше нуля — с уменьшением азимута, а для стабилизации азимута первый и второй моменты задают равными друг другу,а изменение азимута осуществляют путем стабилизации двух из трех параметров режима бурения-, а величину третьего параметра определяют из вы

47265 С-у.- +Гср 1Е-у Q +G

,453-k-G-DAc,n «ер GI ,

коэффициент, зависящий от угла искривления скважины; плотность промывочной жидкости,

наружный диаметр бурильных труб, м;

длина бурильной колонны, м: частота вращения ротора, с ; коэффициент, зависящий от степени износа долота; осевая нагрузка, Н; диаметр долота, м; средний радиус трения в пяте заббйного двигателя, м; коэффициент трения в пяте забойного двигателя; коэффициент гидравлической нагрузки, Н/г/см — ; расход промывочной жидкости,

вес вращающихся систем забойного двигателя, Н.

Подписное

Принцип работы турбобура: основные моменты

В основе функционирования турбобура лежит давление потока жидкости. Именно за счет неё возможно эффективное бурение. Она, под воздействием давления, постепенно проходит через все ступени турбобура, тем самым создавая рабочий реактивный момент. На этом и базируется принцип работы.

Через бурильную колонну сам поток попадает на I ступень турбобура. Направление данной жидкости задается посредством статора. Именно в нем происходит формирование закрутки и достигается заданная скорость. Механическая энергия преобразуется из кинетической в роторе, и используется для непосредственного вращения вала.

Вышеперечисленные детали являют собой составляющие ступеней двигателя. Система, в которую входят статоры, подпятников и опор промежуточного типа, фиксируется с помощью ниппеля с повышенным осевым усилием. За счет этого на торцах элементов создается сила трения, которые и удерживают детали в неподвижном состоянии. Охлаждение подпятников обеспечивается за счет постоянно поступающей жидкостью, которая проходит через верхнюю часть турбобура, а именно – проходит через подпятниковые дисковые окна.

Жидкость промывочная поступает непосредственно в двигатель гидравлический, и только после этого – в нижележащую валовую полость.

Ниппель – это опора радиального вида для двигателя. По этой причине внутренняя площадь полностью покрыта резиной.

Технологии бурения скважин

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное:

Ударно-канатное бурение

Представляет собой циклическое разрушение породы специальным долотом. Буровой инструмент включает ударную штангу, канатный замок и забивной стакан или долото.

Технология:

Ударный снаряд подвешен на канате, который подаётся с инструментального барабана. Снаряд при долблении поднимается и сбрасывается с помощью балансира — оттяжного механизма станка. При сбросе снаряд под действием собственного веса падает вниз, разрушая породу на забое. Пробурив некоторый интервал скважины, прекращают долбление и приступают к очистке забоя. Очистку выполняют желонкой, спускаемой в скважину на желоночном канате с желоночного барабана. После очистки скважины продолжают долбление или приступают к креплению скважины — неустойчивые интервалы закрепляют обсадными трубами.

Вращательное бурение

Вращательное бурение имеет несколько основных направлений: шнековое, колонковое, бурение с прямой и обратной промывкой, бурение с продувкой.

Технология.

При вращательном способе бурения крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Читать еще:  Бензонасос на карбюраторный двигатель как проверить

Шнековое бурение.

При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. Этот вид бурения — наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Применяется для бурения взрывных скважин при сейсморазведке, инженерно-гидрогеологических скважин, геологической съемке и т.д. В некоторых случаях бурение может производиться без создания осевой нагрузки. Внедрение долота происходит под действием веса шнека, а также реактивного усилия, возникающего при транспортировке грунта. Наиболее существенный недостаток шнекового бурения – трудность определения глубины отбора пробы грунта.

Бурение кольцевым или сплошным забоем.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна — цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины.

Колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости или с промывкой ствола скважины глинистым раствором. Бурение кольцевым забоем с прямой промывкой осуществляется с помощью колонковых наборов с твердосплавными или алмазными коронками.

Алмазное бурение:

Наиболее эффективный способ проходки разведочных скважин. Алмаз является наиболее твердым минералом, поэтому его используют при бурении пород средней твердости и крепких различной абразивности. Для армирования алмазных коронок применяют технические алмазы небольших размеров и разнообразной формы. При бурении твердых, хрупких пород разрушение будет происходить за счет их скалывания, смятия и раздавливания, в пластичных породах – преобладают процессы резания.

Твердосплавное бурение:

При твердосплавном бурении резец буровой коронки под действием осевой нагрузки совершает поступательное движение вниз на некоторую глубину и приложении крутящего момента перемещается по кругу, производя скалывание или резание горной породы. Скорость бурения зависит от осевой нагрузки на коронку, скорости ее вращения. Коронка состоит из металлического цилиндрического корпуса, на одном конце которого выполнена наружная резьба для соединения с колонковой трубой, а на другом конце в пазах установлены твердосплавные пластины – резцы. Резцы могут располагаться вертикально или с наклоном.

Породоразрушающий инструмент:

Бурение скважин сплошным забоем — без отбора керна -производится при бурении эксплуатационных скважин, взрывных, сейсмических и других технических скважин. Бурение сплошным забоем производится лопастными или шарошечными долотами, тип которых подбирается исходя из категории буримой породы. Все буровые долота классифицируются на три типа: долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота); долота дробяще- скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота); долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота). Характер разрушения горных пород шарошечным долотом зависит от его конструктивных особенностей. Долото, вращаясь вокруг своей оси, вызывает перекатывание шарошки по забою. Разрушение горной породы происходит за счет дробящее-скалывающего действия зубьев шарошки по породе. Величина осевой нагрузки должна существенно превышать прочность горной породы.

Очистка забоя от шлама:

Промывка скважины раствором:

Из общего объема бурения скважин большинство выполняют вращательным способом с промывкой технической водой или глинистым раствором. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная. При прямой промывке промывочная жидкость подается к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважины поднимается на поверхность вынося с собой кусочки разрушенной породы (шлама). При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность.

Продувка скважины воздухом:

При бурении с прямой продувкой процессы в общих чертах такие же как и при бурении с прямой промывкой. Только вместо раствора через сальник-вертлюг подается сжатый воздух. И разрушенная порода (шлам) выдувается на поверхность.

Бурение с продувкой забоя сжатым воздухом целесообразно при бурении в льдистых мерзлых породах, которые при промывке скважин могут оттаивать, при бурении в породах, которые впитывают воду и набухают, в устойчивых породах, где отсутствуют водопритоки или они незначительны.

Читать еще:  Автопогрузчик с двигателем москвич технические характеристики

Бурение может осуществляется погружными пневмоударниками, а так же шарошечными долотами или колонковыми снарядами с алмазными либо твердосплавными коронками. Подача воздуха производится от передвижного компрессора.

Бурильные трубы:

Бурильные трубы предназначены для передачи крутящего момента и осевой нагрузки от вращателя (ротора) на породоразрушающий инструмент. Также бурильные трубы предназначены для подачи бурового раствора на забой для охлаждения долота (коронки). Показатели качества бурильных труб характеризуются частотой вращения бурового снаряда, величиной осевой нагрузки, расходом промывочной жидкости. В зависимости от области применения существуют различные конструкции бурильных труб:

  • ЛБТ – легкосплавные бурильные трубы применяются при алмазном бурении;
  • УБТ – утяжеленные бурильные трубы применяются для создания дополнительной осевой нагрузки на долото;
  • Ведущие бурильные трубы служат для передачи вращения от бурового станка колонне бурильных труб.

В последнее время широкое распространения получили бурильные стальные универсальные (ТБСУ) с приварными концами.

Буровой станок:

Технологической установкой, реализующей процесс бурения является буровой агрегат, состоящий из бурового станка, бурового промывочного насоса и привода. Установки, использующие для очистки забоя от шлама воздух оснащаются компрессором. Установки для бурения картировочных и геологосъемочных скважин представляют собой переносные и самоходные станки. Легкие передвижные установки монтируются на шасси легковых автомобилей. Самоходные и передвижные установки для бурения гидрогеологических скважин представляют собой особый ряд технологических комплексов, позволяющие бурить скважины диаметром до 900 мм в породах любых категорий как вращательным способом с промывкой или продувкой, так и без промывки – шнеками или ударно-забивным способом.

Буровой станок состоит из основных механизмов:

  • Двигатель – машина для выработки механической энергии;
  • Трансмиссия – обеспечивает трансформацию, регулировку, параметров и распределение механической энергии;
  • Вращатель – передает вращение на бурильную колонну. В зависимости от области применения буровой комплекс может оснащаться роторным, шпиндельным или подвижным вращателем.
  • Лебедка – служит в составе талевой оснастки, предназначена для выполнения спуско-подъемных операций.
  • Гидравлическая система — в составе с маслонасосами, маслобаком и распределителями позволяет управлять исполнительными механизмами буровой установки.

Буровой насос:

Является одним и основных элементов буровой установки. Предназначен для нагнетания промывочной жидкости для очистки забоя скважин от шлама, охлаждения породоразрушающего инструмента. Иногда применяется в роли гидропривода забойных гидравлических машин. Расход промывочного насоса определяется необходимостью обеспечения рабочей скорости прямого и восходящего потока промывочной жидкости в бурильной колонне и затрубном пространстве. В большинстве случаев осуществляет перекачку водопесчаноглинистых смесей с абразивным действием. Принципиальное отличие – поршневой или плунжерный рабочих орган. Комплектуется всасывающим рукавом, приемным клапаном, напорной линией с манометром и сбросным клапаном, трехходовым краном и расширительным баком для компенсации скачков давления.

Аварии и осложнения:

Аварией в бурении называют отклонение от нормального процесса бурения, которое вызывает прекращение углубки скважины.

Основные аварии, которые могут происходить при бурении скважины

  • обрыв труб или породоразрушающего инструмента;
  • развинчивание резьбовых соединений труб или породоразрушающего инструмента;
  • прихваты;
  • падение бурового снаряда, труб или посторонних предметов в скважину.

Предупреждение аварий могут быть организационными и техническими мероприятиями, направленными на профилактику и поддержание в нормальном состоянии буровой техники и бурового оборудования.

Осложнение – состояние скважины, при котором процесс бурения временно нарушается или продолжается менее эффективно. Осложнения связаны с с причинами геологического характера:

    • поглощение промывочной жидкости;
    • нарушение устойчивости скважины;
    • непредусмотренное искривление скважины;
    • водо-, газо, нефтепроявления.

    Предупреждение осложнений направлено на постоянный контроль за параметрами промывочной жидкости, поддержание свойств раствора в требуемом состоянии.

    Ликвидационный тампонаж скважины:

    После окончания бурения скважин проводят ликвидационный тампонаж, цель которого – устранить возможное проникновение поверхностных или грунтовых вод, предотвратить загрязнение водоносных горизонтов. Заключается в заполнении всего объема скважины тампонажной смесью.

    Обращайтесь за консультациями по телефону (495) 587-90-67.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector