Результаты теоретических и опытных работ по изучению механизма работы буровых компоновок со смещенным центром масс поперечного сечения

Abstract

Актуальность работы: необходимость повышения эффективности бурения геологоразведочных скважин в сложных горно-геологических условиях, в том числе связанных с естественным искривлением скважин. Цель исследования: разработка методики использования и конструкций буровых компоновок со смещенным центром масс (тяжести) поперечного сечения, позволяющих повысить эффективность бурения геологоразведочных скважин. Методы исследования: аналитические исследования, опытно-конструкторские работы и экспериментальные опытные работы. Результаты. Разработаны теоретические положения, методика применения и конструкции буровых компоновок со смещенным центром тяжести поперечного сечения; проведены производственные испытания различных конструкций буровых компоновок со смещенным центром тяжести поперечного сечения при различных способах бурения. Выводы. На основе разработанной модели движения буровых компоновок со смещенным центром тяжести поперечного сечения получены аналитические зависимости для расчета величин эксцентриситета поперечного сечения буровых компоновок, обеспечивающие их вращение вокруг оси скважины (вид Ф1), а также длину вовлекаемого в режим вращения Ф1 участка колонны, что позволяет создавать компоновки бурильной колонны, способные работать в более благоприятном режиме и обеспечивать повышение эффективности бурового процесса. На основе стандартных снарядов со съемным керноприемником типоразмера HQ разработаны и изготовлены трубы со смещенным центром тяжести, которые испытаны на производственных скважинах в составе компоновки, в которой размещено три трубы со смещенным центром тяжести поперечного сечения. Результаты испытаний показали, что в составе высокосбалансированных бурильных колонн снаряда со съемным керноприемником эффективно применение труб со смещенным центром тяжести: достигается снижение интенсивности естественного искривления скважин, снижается вибрация и затраты мощности на работу бурильной колонны.

Relevance of the research is the necessity to increase the efficiency of drilling prospecting wells in difficult mining-and-geological conditions, including those connected with a natural curvature of wells. The aim of the research is to develop a technique of using and designs of boring configurations with the displaced cross section mass center which allow increasing the efficiency of drilling the prospecting wells. Research methods: analytical researches, developmental works and experimental skilled works. Results. The authors have developed the theoretical regulations, a technique of application and a design of boring configurations with the displaced cross section mass center and carried out the production tests of various designs of boring configurations of with the displaced cross section mass center when drilling. Conclusions. Based on the developed model of movement of boring configurations with the displaced center of gravity of cross section the authors obtained the analytical dependences for calculating the sizes of eccentricity of boring configuration cross section providing their rotation round a well axis (Ф1 type), as well as the length of the column part involved in the rotation mode Ф1 that allows developing the configurations of a boring column capable of operating in more favorable mode and providing the increase of boring efficiency. Based on standard shells with the removable core receiver of a standard size of HQ the pipes with the displaced cross section mass center were developed and produced. They were tested on production wells as a part of configuration in which three pipes with the displaced cross section mass center were placed. The results of the tests showed that it is efficient to apply the pipes with the displaced cross section mass center as a part of the high-balanced boring columns as the decrease in intensity of natural curvature of wells is reached, vibration and costs of power for boring column operation decrease.