Спосіб буріння свердловини

Спосіб буріння свердловин, що включає спуск на валу турбобура долота меншого діаметра, турбобура, розширювача більшого діаметра, ніж долото, буріння свердловини меншого діаметра із одночасним розширенням її діаметра до необхідного розміру розширювачем, встановленим на бурильних трубах на валу турбобура, регулювання параметрів буріння, який відрізняється тим, що оптимальні режимні параметри буріння розраховуються згідно з виведеними залежностями, а саме - розрахунок осьового навантаження на комплекс "долото- розширювач" за формулою: Рк=Рд+Рр, де U 2 (19) 1 3 ваний спосіб буріння", журнал "Нафтова і газова промисловість", ІТІ, м. Київ, № 4, 1961 р., с. 23-26., автори: Жидовцев М.О., Дверій В.П.), що включає спуск на валу турбобура долота меншого діаметра, турбобура, розширювача більшого діаметра, ніж долото, буріння свердловини меншого діаметра із одночасним розширенням її діаметра до необхідного розміру розширювачем, встановленим на бурильних трубах на валу турбобура, зміну навантаження на долото та розширювач в залежності від механічної швидкості буріння (регулювання параметрів буріння). Недоліком відомого способу за найближчим аналогом є "зависання" розширювача в процесі буріння. Проблема полягає у тому, що розширювач не встигає своєчасно розширити кільце уступу, який залишається після буріння стовбура свердловини долотом меншого діаметра. Це відбувається через невідповідність частоти обертання розширювача на трубах ротором і осьового навантаження на розширювач параметрам, необхідним для забезпечення ефективного руйнування кільця уступа та оптимізації процесу буріння. Спосіб також не враховує для визначення оптимальних режимних параметрів буріння (осьового навантаження на комплекс "долото - розширювач", частоти обертання розширювача) зміну в процесі буріння величин ще декількох значущих параметрів, а саме: площ вибою по долоту та кільця уступа для розширення, їх співвідношення, зміну міцності (твердості) породи уступа після буріння стовбура меншого діаметра. Під час буріння за способом по найближчому аналогу при зависанні розширювача число обертів ротора (бурильної колони) не міняли, а збільшували осьове навантаження на комплекс "долото - розширювач". На погляд авторів, у цьому випадку 30÷40% навантаження припадало на розширювач, але за прототипом не були враховані існуючий взаємозв'язок і залежність між осьовими навантаженнями на долото та розширювач, що негативно впливає на загальні технікоекономічні показники буріння і погіршує якість отриманого стовбура свердловини. Задачею корисної моделі є оптимізація режимних параметрів буріння з урахуванням впливу на їх показники додаткових параметрів, а саме: площ вибою по долоту та кільця уступа для розширення, їх співвідношення, зміну міцності (твердості) породи уступа після буріння стовбура меншого діаметра. Технічним результатом від використання запропонованого способу буріння свердловин є: - підвищення техніко-економічних показників буріння, в тому числі механічної і рейсової швидкості; - зменшення кількості спуско-піднімальних операцій бурильних труб з породоруйнуючим інструментом; - буріння стовбурів свердловин великого діаметра на більшій глибині; - одержання якісного вертикального стовбура свердловини. Для вирішення поставленої задачі пропонується спосіб буріння свердловин, що включає спуск на валу турбобура долота меншого діамет 57387 4 ра, турбобура, розширювача більшого діаметра, ніж долото, буріння свердловини меншого діаметра із одночасним розширенням її діаметра до необхідного розміру розширювачем, встановленим на бурильних трубах на валу турбобура, регулювання параметрів буріння, згідно корисної моделі, оптимальні режимні параметри буріння, а саме осьове навантаження на комплекс "долото - розширювач" і частота обертання розширювача на бурильних трубах розраховуються згідно виведених авторами формул. Осьове навантаження на комплекс "долото розширювач" визначається як сума осьових навантажень на долото і розширювач, що для останнього розраховується множенням осьового навантаження на долото на коефіцієнти відношення кільця уступа для розширення до площі .вибою по долоту і коефіцієнтів зменшення міцності (твердості) породи на кільці уступа для розширення, динаміки руйнування, а частота обертання розширювача визначається множенням тих же коефіцієнтів на число обертів вала турбобура. Осьове навантаження на комплекс "долото розширювач" розраховується за наступною формулою: Рк=Рд+Рр, де (1) Рд - осьове навантаження на долото, що визначається як Рд = Рш∙Sк∙кд, де (2) Рш - твердість породи; Sк - площа контактної поверхні долота; кд - коефіцієнт динамічності руйнування породи, кд=0,85; Рр - осьове навантаження на розширювач, що визначається як: Рр=Рд∙кs∙кд∙кт, де (3) Рд - осьове навантаження на долото; кs - коефіцієнт відношення площі кільця уступа для розширення до площі вибою по долоту; кд - коефіцієнт динамічності руйнування породи, кд=0,85; кт - коефіцієнт зміни твердості породи на кільці уступа для розширення після буріння стовбура долотом меншого діаметра, кт=0,80. Частоту обертання розширювача на бурильних трубах ротором необхідно визначати також з урахуванням площі кільця уступа для розширення: nр=nт∙кs∙кт∙кд, де (4) nт - частота обертання долота на валу турбобура; кs - коефіцієнт відношення площі кільця уступа для розширення до площі вибою по долоту; кт - коефіцієнт зміни твердості породи на кільці уступа для розширення після буріння стовбура долотом меншого діаметра, кт=0, 80; кд - коефіцієнт динамічності руйнування породи, кд=0,85. Значення всіх вищенаведених коефіцієнтів і показників визначаються за СОУ 11:2-30019775025:2004. Свердловини на нафту і газ. Порядок вибору доліт і параметрів їх відпрацювання. Реалізацію способу буріння свердловин здійснено при будівництві свердловини 53 Коломакського газоконденсатного родовища (ГКР). 5 57387 Спосіб буріння свердловини в інтервалі 3502350м включав спуск долота діаметром 295,3мм, турбобура 3ТШ-240, розширювача діаметром 393,7мм, бурильних труб з одночасним бурінням і розширюванням стовбура свердловини. Твердість порід складала 50кгс/мм2, площа долота 250мм2, площа вибою по долоту Sв=R2в=3,14∙x 2 2 14,765 =684,5см , площа свердловини по розширювачу .Sc=R2с =3,14∙х 19,685=1216,7см2, площа кільця уступа для розширення Sк=1216,7684,5=532,2см2. Коефіцієнт відношення площі кільця уступа для розширення до площі вибою по долоту кs=532,2/684,5=0,78. Осьове навантаження на долото визначено за формулою (2): Рд = 50кгс/мм2∙х 250мм2∙х 0,85=10,6 тс≈11 тс Осьове навантаження на розширювач визначено за формулою (3): Рр = 11 тс∙х 0,78∙х 0,85∙х 0,80 = 5,8тс ≈ 6 тс Осьове навантаження на комплекс «долоторозширювач» за формулою (1): Рк = 11 тс+6 тс=17 тс. Таке осьове навантаження було запропоновано для оптимізації режимних параметрів при використанні розробленого способу буріння свердловин. Воно фіксується індикатором ваги на пульті бурильника. Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 Частота обертання розширювача на бурильних трубах ротором визначається з урахуванням частоти обертання вала турбобура 220об/хв за формулою (4): nр = 220об/хв∙х 0,78∙х 0,80∙х 0,85=116,6об/хв ≈ 120об/хв. При вказаних режимних параметрах інтервал 350-2350м пробурено 11 долотами діаметром 295,3мм, 2 розширювачами діаметром 393,7мм. До застосування способу вказаний інтервал по свердловині-аналогу бурився 18 долотами. Проходка на долото по новому способу склала 181,8м, по свердловині-аналогу - 111м, механічна швидкість при новому способі склала 2,9м/год проти 2,1м/год. Економія часу склала по механічній швидкості 262 години, по спуско-підіймальних операціях 7 СПО∙х 10 год = 70 годин. Загальна економія часу 332 години. При вартості 1 години роботи бурового верстата 1275грн/год економія склала 332 год∙х 1275 грн/год=423,3 тис. грн. При бурінні 10 свердловин прибуток складатиме 4,2млн грн. Пропонований спосіб буріння свердловин враховує оптимальні режимні параметри, що підвищує техніко-економічні показники буріння, в тому числі механічну і рейсову швидкості, ефективність руйнування породи вибою і кільця уступа для розширення, дозволяє одержати якісний вертикальний стовбур свердловини, скоротити час буріння, кількість доліт і спуско-піднімальних операцій. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601