ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ

Технология бурения ВЗД имеет особенности по сравнению с бурением турбобурами [71, 76, 94, 123].

1. В зависимости от условий бурения при выборе типа породоразрушающего инструмента предпочтение следует отдавать шарошечным долотам типов ГАУ и ГНУ, долотам с поликристаллическими пластинами типа PDC, а также импортным "моторным" долотам. Тип вооружения долота выбирают в соответствии с твердостью и абразивностью проходимых пород.

2. При выборе рационального режима отработки долот учитывается повышенная жесткость характеристики п - М (падение частоты вращения от режима холостого хода до режима максимальной мощности не более 15-20 %). Это позволяет в процессе бурения подбирать нагрузки на долото, обеспечивающие максимальную механическую скорость.

При эксплуатации ВЗД время механического бурения значительно увеличивается. Обычно момент подъема долота при бурении ВЗД определяется по падению механической скорости в скорости в 2-2,5 раза. Подъем инструмента при бурении ВЗД производится также при пульсации давления, вызванной износом опор долот.

3. Непроточная конструкция РО предопределяет определенные технические сложности эксплуатации ВЗД. Для устранения сифона бурового раствора при подъеме и обеспечении залива бурильной колонны при спуске в компоновку ВЗД включается переливной клапан. Перед каждой спуско-подъемной операцией рекомендуется проверять работоспособность клапана.

4. Для предотвращения зашламования двигателя, особенно при работе на воде, перед наращиванием инструмента, перед подъемом двигателя для замены долота необходимо осуществлять промывку скважины в призабойной зоне, а затем приподнять инструмент над забоем на 10-12 м и только после этого остановить насос.

С целью борьбы с шламованием на практике в ряде случаев применяется КНБК: долото - двигатель - шламовая труба в бурильной трубе - обратный клапан, а переливной клапан устанавливается выше ВЗД на 6-8 м.

5. Существенное влияние на работоспособность двигателя оказывает натяг в паре ротор - статор.

По мере износа РО, особенно при использовании раствора с большим содержанием песка, натяг уменьшается, что приводит к разгерметизации РО и, как следствие, к снижению нагрузочной способности двигателя. Для предотвращения холостого рейса двигателя перед спуском инструмента рекомендуется опробывать двигатель на устье скважины и по перепаду давления определить фактический натяг в паре [17, 64, 94]. Для достоверного определения текущего состояния РО необходимо иметь на буровой достаточно точные средства измерения расхода жидкости (подачи насоса).

Для компенсации износа РО допускается увеличивать расход жидкости на 20 % от заданного, исходя из паспортных данных ВЗД и требований геолого-технического наряда.

6. При бурении ВЗД во избежание левого вращения инструмента под действием реактивного момента двигателя ведущую трубу с помощью клиньев фиксируют от проворачивания в столе ротора. Буровой инструмент необходимо подавать плавно, без рывков. Наилучших показателей бурения можно достичь при использовании регулятора подачи долота (см. § 9.5).

7. В отечественной практике бурение вертикальных скважин ВЗД в большинстве случаев ведется без постоянного вращения

бурильной колонны, а лишь с периодическим проворотом инструмента. За рубежом при бурении забойным двигателем производится постоянное вращение бурильной колонны. При этом достигается:

повышение механической скорости бурения;

улучшение качества очистки скважины от выбуренной породы;

стабилизация траектории скважины без смены КНБК;

доведение осевой нагрузки до породоразрушающего инструмента при больших отклонениях забоя.

Эксперименты, проведенные в Бузулукском УБР объединения "Оренбургнефть", продемонстрировали, что эффективность бурения с вращением может быть существенно повышена путем частотной настройки системы долото - гидродвигатель - бурильная колонна [82].

Оптимизация колебательных процессов (подавление резонансных явлений) достигается подбором таких частот вращения ВЗД п (изменяя подачу насоса) и бурильной колонны (ротора) , при которых абсолютная частота вращения долота обеспечивает максимальные показатели отработки долот.

В ходе экспериментального бурения на глубине 1841-1910 м двигателем Д1-195 и долотом 215,9 ТЗ-ГНУЫ05 механическая и рейсовая скорости бурения в режиме частотной настройки системы увеличились соответственно в 2,7 и 2,2 раза. При расходе жидкости 32 л/с оптимальная частота вращения ротора составила 67 об/мин.

8. Конструкция ВЗД позволяет успешно применять техническую воду и различные типы буровых растворов:

на водной основе (кальциевые, солевые, глинистые и др.);

на нефтяной основе (с использованием сырой нефти, дизельного топлива, продуктов переработки);

полимерные, обладающие низкой вязкостью и повышенной способностью к очистке от твердой фазы.

Кроме того, в качестве рабочего агента могут быть использованы воздух, газ и аэрированные жидкости.

Многие зарубежные фирмы в своих сопроводительных инструкциях рекомендуют уделять особое внимание реологическим свойствам раствора. При бурении ВЗД регулярное и всестороннее исследование этих свойств имеет важное значение не только для успешного ведения бурения, но и для предотвращения износа двигателей [167].

Многолетний отечественный и зарубежный опыт использования ВЗД показывает, что:

содержание в растворе твердой фазы и песка оказывает существенное влияние на долговечность двигателя. Максимальное содержание не должно превышать 2 % по объему (предпочтительная концентрация менее 1 %);

при применении материалов для борьбы с поглощением бурового раствора необходимо следить за тем, чтобы добавление их в систему велось равномерно. Увеличение концентрации наполнителя может привести к заклиниванию двигателя или зашламованию каналов долота. На всасывающей линии буровых насосов рекомендуется устанавливать сетки для предотвращения попадания ветоши и металлических предметов;

при бурении на воде и глинистом растворе газ и воздух, содержащиеся в растворе, снижают эффективность работы двигателя, так как их присутствие приводит к уменьшению фактического расхода, подводимого к двигателю. Кроме этого, под действием гидростатического давления на забое газ, содержащийся в буровом растворе, проникает в эластомер статора, и после подъема двигателя из скважины может произойти расширение этого газа, которое приведет к повреждению эластомера. Если обычные методы удаления газа оказываются малоэффективными, то может потребоваться применение устройств для дегазации раствора. Следует также контролировать давление и температуру на входе насоса, последняя не должна превышать 65 °С;

в растворах на нефтяной основе содержание ароматических углеводородов, вызывающих набухание эластомера статора, должно быть минимальным;

при использовании в условиях высоких температур и давления буровых растворов на нефтяной основе с различными химическими реагентами и утяжелителями могут происходить серьезные повреждения эластичной обкладки статора.

Некоторые нефтяные эмульсии характеризуются низкой анилиновой точкой, что при забойных условиях может привести к нежелательным реакциям нефти и эластомера, способствуя набуханию эластичной обкладки статора и, как следствие, к ее повышенному износу и возможному повреждению. Например, при температуре на забое 80 °С можно применять раствор на нефтяной основе с анилиновой точкой не выше 75 °С.

9. Одним из существенных технологических преимуществ ВЗД является возможность использования в качестве рабочего агента воздуха и аэрированных жидкостей, что особенно эффективно при вскрытии поглощающих и продуктивных горизонтов [119, 168, 170, 174, 177].

При использовании воздуха и газожидкостных смесей ввиду их сжимаемости в колонне бурильных труб плотность и расход потока зависят от давления на входе забойного двигателя и изменяются при углублении забоя и нагружении долота. Поэтому двигатель более чувствителен к изменению нагрузки на долото и обладает пониженной нагрузочной способностью, в связи с чем рекомендуется использовать долота меньшей моментоемкости. Для снижения давления компрессора или силового агрегата рекомендуется применять долота без гидромониторных насадок.

При бурении на воздухе весьма ответственен момент пуска забойного двигателя.

Пуск ВЗД производится при небольшой нагрузке на долото. Ни в коем случае ввиду чрезвычайно большой частоты вращения не допускается работа ВЗД на холостом режиме. Также недопустимо резкое нагружение ВЗД из-за опасности поломок элементов конструкции (шарниры, муфты и др.). Для смазки и охлаждения поверхностей РО в воздух добавляются поверхностно-активные вещества, а также графит и нефть.

Расчет требуемого расхода воздуха Q_B (м³/мин) можно вести по методике фирмы "Halliburton" [174]:

где Q_ж - номинальный (паспортный) расход жидкости (л/с).

Применительно к отечественным двигателям, например ДГ-95 и ДГ-108, требуемый расход воздуха составляет соответственно 12-20 и 12-24 м³/мин, а давление компрессора 9-12 и 7-11 МПа.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1119; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 37 38 39 40 414243 44 45 46 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!