Введение к работе
Актуальность проблемы. Необходимым условием для экономичео-кого развития страны является полное удовлетворение потребности предприятии углеводородным сырьем и топливом. Определявшим при этом является рост объемов бурения при увеличении глубины скважины и глубины спуока промежуточных колонн большого диаметра.
Одним из эффективных опособов достижения вертикальнооти и качеотва отвола скважины большого диаметра является огупенчато-роторный опоооб бурения (СРБ), при котором одновременно разрушается круговой забой под долотом и кольцевой забой под расширителем. Однако, сегодня СРБ не нашел массового применения по ряду причин, основными из которых являются отсутствие серийно выпуо-каемых расширителей и недостаточность исследований особенностей технологии СРБ.
2панио механизма перераспределения нагрузок между долотом и расширителем, закономерностей разрушения кольцевого забоя при СРБ в породах различной твердооти и проницаемости, влияние гидравлических параметров на эффективность процесоа СРБ, особенностей вибраций при СРБ является необходимым условием разработки научно-обоснованных критериев создания режимов бурения, выбора КНБК и рекомендаций по конструирование расширителей для СРБ.
Цель работы. Совершенствование огупенчато-рогорного опоооба бурения на оонове комплекса теоретических и промноловых исследований закономерностей СРБ для повышения технико-экономических показателей бурения и проводки вертикальных отводов скважин без проработок и подготовки отвола под спуок обоадных колоші при эффективном режиме разрушения пород всего интервала надсолевой толщ на месторождениях факаспия.
Основные задачи работч.
-
Разработать для ступенчато-роторного бурения (СРБ) способ определения баланса расаределения обідеі! нагрузки, создаваемой сжатой частью КНБК между нагрузкой на долото и нагрузкой на рао-ширитель в различных геолого-технологических условиях бурения.
-
На основе анализа причин, определяющих эффективность применения СРБ, разработать технико-технологические мероприятия, обеспечивающие эффективность применения СРБ во всех разбуриваемых породах, о учетом их физико-механичеоких свойств.
-
Иоследовагь влияние различных гидравлических параметров и охеы промывки породоразрушающих инструментов при СРБ и показать особенности ооотавления гидравлической программы, обеспечивающей вффективность процесса СРБ.
-
На основе комплексного изучения причин, способствующих
сохранению продольной устойчивости КНБК при СРБ, разработать принцип выбора ступенчатых КНБК, обеспечивающих вертикальность ствола скважины при различных геолого-технологических условиях бурения.
5. Определить зависпйооть частоты и амплитуды продольных
,колебании бурильного инструмента от |йзйко-мехйничесюа свойств разбуриваемых горных пород, режима СРБ и конструкций породоразру-maraw инструментов.
Научная новизна. Впервые на основе промысловых экспериментов иослодованы особенности разрушения расширителем кольцевого забоя при СРБ и теоретически описано изменение напряжеішого состояния горшх пород, слагающих кольцевой уступ, теоретически исследован механизм перераспределения общей нагрузки, создаваемой сжатой часть КНБК, можду нагрузкой на долото и нагрузкой на расширитель при разбуривший геологического раз роза, сложенного чередующимися пропластками пород различной твердости.
Впервые экспериментально исследовано влияние режима точения
восходящего от долота к расширителю потока промывочной жидкости на эффективность СРБ.
Впервые при расчете КНБК для СРБ применен метод конечных
I элементов.
Г перше на основе промысловых экспериментов иооледованц причины возникновения продольных вибраций бурильного инструмента при СРБ в геологическом разрезе, сложенном чередующимися проплаотками пород различной твердоотн и обоонованы причины, предотвращающие возникновение значительных вибраций бурильного инструмента при СРБ в геологическом разрезе, сложенном проплаотками пород, твердость которых незначительно различается между собой.
Практическая пеннооть. Раэработан метод определения баланса распределения общей нагрузки, создаваемой ожатой чаотьо КНБК между нагрузкой на долото и нагрузкой на расширитель в различных геоло-го-технологичеоких условиях СРБ. Предложен алгоритм составления реолого-гидравличеокой программы для СРБ.
Разработан метод подбора КНБК для СРБ, обеопечивавдий сохранение продольной устойчивости низа КНБК при разбуривании геологического разреза, сложенного чередующимися проплаотками пород различной твердости и расположенных под различными углами залегания.
Разработано наддолотное устройство, позволяющее уменьшить: интенсивность естественного иокравления окважшш, время на СПО, вероятность осложнений о резьбовыми соединениями УБТ при бурении и улучшить режимные параметры бурения.
Предложены технино-технологичеокие мероприятия, обеспечивающие минимальный уровень продольных колебаний бурильной колонны и минимальный интервал времени СРБ в вибрационном режиме в геологическом разрезе, сложенном чередующимися проплаотками пород различной твердости.
. Реализация работы в промышленности. Результаты теоретических к экспериментальных исследования особенностей технологии СРБ были иопользованы при проводко окважин 53-Т и 52-Т, а также послужили основой при составлении режимно-технологической карты СРБ, о оставленной при участии автора для бурения в надсолевой толще на месторождениях Прикаспия ПО "Прикаспийбурнефгь". Впервые на месторождениях Прикаспия веоь интервал надоолевой толща пробурен ступенчато-роторным споообом на скважине 53 Тенгиз и было практически доказано, что при СРБ ствола окважины диаметром 393,7 мм не требуются дополнительных проработок ствола перед спуоком обсадной колонны диаметром 340 им. Экон'омичеокий эффект, полученный при внедре-гош усовершенствованной технологии СРБ на площадях Прикаспия составил 65 тыс.руб. или 29 руб. на метр проходки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ХУШ и ХП Научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов, Москва 1987 и 1968 гг.; на краевой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Краснодар, 1989 г.; на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, Волгоград, 1990 г.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 12 печатных работ.
Объем работы. Диосертация оостоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы,содержащего наименований, приложения. Работа изложена на 1Ао страницах машинописного текста, содержит Л?» риоунков и 4»?L таблиц.