Искусственное искривление направленных скважин. Физическая сущность процесса искрив- ления оси скважины.

Искривление скважины происходит только за счет фрезерования стенки ствола с интенсивностью, зависящей от геометрических размеров и упругой деформации направляющего участка КНБК (от долота до первой точки касания КНБК со стенкой ствола), диаметра ствола, физико-механических свойств пород, слагающих стенки скважины, удельной контактной нагрузки на них и боковой фрезерующей способности долота, а также механической скорости проходки.

Особенность такого искривления заключается в том, что оно не зависит от механической скорости проходки и боковой фрезерующей способности долота, а физико-механические свойства разбуриваемых пород оказывают косвенное влияние только за счет изменения диаметра скважины и внедрения элементов направляющего участка КНБК в стенку ствола.

При этом на интенсивность искривления ствола будут влиять факторы, характеризующие физико-механические свойства разбуриваемых пород, отклоняющую силу на долоте, боковую фрезерующую способность и контактную

поверхность долота, диаметр скважины, геометрические размеры и состояние направляющего участка КНБК.

Искривление ствола без фрезерования стенки скважины только вследствие неравномерного разрушения забоя из-за наклона оси долота к оси скважины может происходить в двух случаях: а) при отсутствии отклоняющей силы на долоте; б) при наличии отклоняющей силы, когда долото не обладает боковой фрезерующей способностью или когда оно обладает такой способностью, но величина отклоняющей силы настолько мала, что удельная контактная нагрузка на стенки скважины значительно ниже сопротивляемости пород к разрушению.

Для повышения интенсивности зенитного искривления инструменту сообщают амплитудно-модулированные продольные колебания, несущую частоту которых выбирают равной частоте его быстрых поперечных автоколебаний, а частоту огибающей - равной частоте его вращения. В этом случае направлением зенитного искривления управляют, изменяя фазу огибающей, а интенсивностью искривления управляют, изменяя фазу несущих колебаний

Отметим, что физическая сущность искривления при бурении геометрически симметричным инструментом с модулированными продольными колебаниями аналогично физической сущности искривления при бурении геометрически симметричного инструмента с медленными продольными колебаниями.

10Неориентируемые забойные компоновки: назначение, типы, область применения.

1. Маятниковые компоновки

2. Опорные или рычажные компоновки

3. Жесткие или стабилизирующие компоновки

По назначению отклоняющие компоновки делятся на:

1. Компоновки предназначенные для управления зенитным углом и азимутом ствола наклонной скважины. Эту группу составляют ориентируемые отклоняющие приспособления (ОТС, турбобур с кривым переводником, компоновки, включающие турбобур с эксцентричным турбинные отклонители типа ТО и шпиндель-отклонители (ШО)).

2. Компоновки для управления только зенитным углом. К этой группе относятся неориентируемые отклоняющие (стабилизирующие) компоновки (ОТШ, компоновки с центраторами или стабилизаторами, калибраторами).

Область применения:

1.Маятниковая забойная компоновка

При использовании гибких компоновок, когда стабилизатор установлен не у долота, а на расстоянии одной или двух утяжеленных бурильных труб от него, получают эффект маятника(отвеса), как показано на рисунке. Сущность подобной компоновки в том, что призабойная часть колонны труб боковой стороной опирается на стабилизатор, а часть компоновки, которая находится за стабилизатором, провисает под собственным весом. Подобный эффект создает условия, когда гравитационные силы на долоте действуют в направлении нижней стенки ствола, которая разрушается более интенсивно.

Если маятниковая компоновка, используется для уменьшения угла отклонения от вертикали, то её называют падающей компоновкой (здесь эффект маятника используется для сохранения вертикального курса в местах самопроизвольного искривления ствола).

2.Жесткая забойная компоновка

Если необходимо сохранить направление ствола скважины,

используется жесткая (комбинированная) компоновка, как показано на рисунке. В этом случае применяется пара стабилизаторов у

долота и пара стабилизаторов на расстоянии одной трубы от долота, такая конструкция дает максимальную жесткость, что способствует сохранению выбранного направления. При этом используются толстостенные утяжеленные трубы (увеличение толщины стенки трубы в два раза - увеличивает её жесткость в восемь раз).

При этом важно, чтобы труба между стабилизаторами имела необходимую жесткость, иначе она может прогнуться в средней части под собственным весом, и тогда получится эффект опорной забойной компоновки, когда долото будет упираться в верхнюю стенку забоя.

3. Опорные или рычажные компоновки

Забойная компоновка - это совокупность бурового инструмента и устройств, расположенных над долотом.

Опорная забойная компоновка. Если установить центратор непосредственно над долотом, то он будет действовать как боковая опора, как показано на рисунке. Дело в том, что центратор имеет больший диаметр чем долото, поэтому при направленном бурении долото как бы висит на центраторе. Если скважина имеет угол относительно вертикали более 3°, то УБТ выше разгруженной части компоновки опираются на стенку скважины, вынуждая долото прижиматься к верхней части забоя. Таким образом, по мере углубления увеличивается угол наклона ствола. Подобное явление называют опорным эффектом. Забойные компоновки, работающие на принципе опорного эффекта для увеличения угла называются наращивающими