4. Причины естественного искривления скважин

4. Причины естественного искривления скважин Технологические причины Осевая Частота вращения Вид бурового нагрузка инструмента раствора Качество Расход бурового раствора 30

4. Технологические причины искривления скважин Влияние осевой нагрузки на искривление скважины Увеличение осевой нагрузки на долото приводит к увеличению интенсивности искривления ствола, так как • увеличивается прогиб всех элементов КНБК; • возрастает отклоняющая сила на породоразрушающем инструменте; • первая точка касания КНБК со стенкой скважины приближается к забою, следовательно увеличивается перекос инструмента; • увеличивается разработка ствола скважины. 31

4. Технологические причины искривления скважин Влияние частоты вращения инструмента на искривление скважины Кинематика перемещения бурового инструмента в скважине Малая Средняя Большая Частота вращения инструмента 32

4. Технологические причины искривления скважин Влияние расхода и качества бурового раствора на интенсивность искривления Увеличение расхода бурового раствора в мягких породах приводит к размыву стенок скважины, в результате увеличивается угол перекоса инструмента, а следовательно, и интенсивность искривления. Введение в буровой раствор смазывающих добавок меняет кинематику перемещения инструмента в скважине, что приводит к изменению интенсивности искривления. 33

4. Причины естественного искривления скважин Технические причины Состав КНБК Особенности породоразрушающего диаметр отдельных элементов инструмента толщина стенки труб форма торца длина отдельных элементов фрезерующая способность места и количество установленных центраторов тип вооружения количество и места установки калибраторов 34

4. Технические причины искривления скважин Влияние диаметра долота на искривление скважины 1 - долото диаметром 393, 7 мм 2 - долото диаметром 295, 3 мм 35

4. Технические причины искривления скважин Влияние типа долота и зенитного угла на искривление скважины Зависимость интенсивности искривления от величины зенитного угла при бурении долотами 215, 9 мм и турбобуром ЗТСШ-195 ТЛ 1 - долото МЗ-ГВ 2 - долото С-ГН 36

4. Технические причины искривления скважин Влияние диаметра и длины забойного двигателя на искривление скважины Уменьшение диаметра забойного двигателя и его длины приводит к увеличению угла между осью забойного двигателя и осью скважины, а следовательно, и интенсивности искривления. Ориентировочно радиус кривизны R скважины может быть определен по формуле 37

4. Технические причины искривления скважин Влияние жесткости инструмента на искривление Уменьшение жесткости инструмента приводит к увеличению его продольного изгиба при одинаковой осевой нагрузке. В результате первая точка касания инструмента стенки скважины приближается к забою и интенсивность искривления увеличивается. Критическая осевая нагрузка, при которой происходит продольный изгиб стального инструмента длиной l (в мм), определяется по формуле где D и d - соответственно наружный и внутренний диаметр инструмента, мм 38

4. Технические причины искривления скважин Влияние формы торца породоразрушающего инструмента на искривление скважины 39

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Группировка исходных данных Для получения достоверных результатов необходимо сгруппировать исходные данные (инклинометрические замеры) по одинаковым признакам, к числу которых относятся: • характер пород и их физико-механические свойства (твердость, абразивность, слоистость, сланцевость, трещиноватость и т. д. ); • условия залегания пород (полого- или крутоподающие слои); • способ бурения; • состав КНБК (тип породоразрушающего инструмента, забойного двигателя, длина и диаметр УБТ, места установки центрирующих элементов и их размеры); • зенитный угол скважины; • состав и свойства бурового раствора. 40

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Необходимое число наблюдений (инклинометрических замеров) В связи с тем, что естественное искривление зависит от многих факторов, для получения достоверных результатов необходимо иметь достаточно большое число исходных данных. Объем выборки необходимо определять с помощью таблицы больших чисел. Для этого предварительно задаются вероятностью Р и допустимой ошибкой . При технических расчетах принимается Р=0, 95 , =0, 05. При данной вероятности и допустимой ошибке из таблицы больших чисел необходимое число инклинометрических замеров равно 384. Если количество исходных данных меньше, то по той же таблице следует определить вероятность и допустимую ошибку получаемых результатов. 41

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Расчетные формулы Ширина статистического ряда Н (интервала изменения интенсивности искривления) где I max , I min - наибольшая и наименьшая интенсивность искривления; n- объем выборки (количество замеров). Количество рядов должно быть не менее 8 -10. Математические ожидание m (наиболее вероятна интенсивность искривления) где Iср- средняя интенсивность в i-м интервале; Pi -вероятность попадания Iср в i-й интервал. 42

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Расчетные формулы где n i - количество замеров искривления, попавших в i -й интервал; Дисперсия d (рассеивание случайной величины относительно среднего значения) Среднеквадратичное отклонение σ 43

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Пример расчета Исходные данные: для выявления закономерностей искривления набрано 200 инклинометрических замеров по скважинам с близкими геолого-техническими условиями бурения. Интенсивность искривления по этим замерам колеблется в пределах от -1, 5 до +6, 5 град/20 м. Определить среднюю интенсивность искривления и среднеквадратичное отклонение от средней величины. 44

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Пример расчета При числе замеров, равном 200, из таблицы больших чисел определяется вероятность и допустимая ошибка, равные 0, 91 и 0, 06 соответственно. Ширина статистического ряда Н для условия примера Следовательно, все замеры должны быть разбиты на группы с шириной в 1 град/20 м. Все дальнейшие расчеты сведены в таблицу. 45

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Пример расчета 46

5. Методика выявления закономерностей естественного искривления Отбраковка исходных данных (инклинометрических замеров) На основании интеграла вероятности определено, что при размахе выборки ± 2, 58σ, она включает 99% всех замеров. Замеры, выходящие за эти границы, следует отбрасывать, как нетипичные. Для условий примера Следовательно замеры менее -1, 22 и более 6, 30 град/20 м могут быть отбракованы. Затем все расчеты необходимо повторить. 47

5. Общие закономерности искривления скважин • В большинстве случаев скважины стремятся занять направление, перпендикулярное слоистости горных пород. По мере приближения к этому направлению интенсивность искривления снижается. • Уменьшение зазора между стенками скважины и инструментом приводит к уменьшению искривления. • Место установки центрирующих элементов и их диаметр весьма существенно влияют на направление и интенсивность зенитного искривления. • Увеличение жесткости инструмента уменьшает искривление скважины, поэтому скважины большого диаметра искривляются менее интенсивно, чем скважины малого диаметра. • Увеличение осевой нагрузки приводит к увеличению интенсивности искривления, а повышение частоты вращения колонны бурильных труб - к снижению искривления. 48