Научно-методическое обоснование увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин

Габзалилова, Альфира Хамитовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Научно-методическое обоснование увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Научно-методическое обоснование увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин"

На правах рукописи

ГАБЗАЛИЛОВА АЛЬФИРА ХАМИТОВНА

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УВЕЛИЧЕНИЯ ДЛИНЫ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СТВОЛОВ СКВАЖИН В ПРОЦЕССЕ ИХ СТРОИТЕЛЬСТВА

25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

З 'уіА .'І 1Ш

Уфа-2012

005015837

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика»)

Научный руководитель - доктор технических наук, старший научный сотрудник Янтурин Альфред Шамсунович

Официальные оппоненты:

Агзамов Фарит Акрамович - доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин», профессор кафедры;

Самигуллин Валерий Хакимович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ООО «БашНИПИнефть», главный специалист.

Ведущая организация - ГБОУ ВПО «Альметьевский государственный нефтяной институт».

Защита состоится «18» мая 2012 г. в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 520.020.01 при открытом акционерном обществе «Научно-производственная фирма «Геофизика» (ОАО НПФ «Геофизика») по адресу: 450005, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. 8-ое Марта, 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПФ «Геофизика»

\втореферат разослан «16» апреля 2012 г.

/ченый секретарь иссертационного совета

Хисаева Дилара Ахатовна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В промысловой практике при бурении наклонных и горизонтальных скважин до настоящего времени используются методы расчета потерь осевой нагрузки на трение по результатам инклинометрии, разработанные, в свое время, для вертикальных искривленных скважин (М.М. Александровым и др.).

Использование их для горизонтальных и наклонных скважин может приводить к погрешности вычислений в десятки процентов. Это объясняется тем, что при расчетах по интервалам инклинометрических замеров подобные методики расчета не учитывают влияния перерезывающих сил (третья производная от поперечного прогиба рассматриваемого сечения колонны бурильных труб, по длине ее) и поперечных распределенных нагрузок (четвертая производная) на интервалах набора и спада зенитного угла, а также на спирально деформированном участке сжатой части колонны. Проявлением ошибочности таких методик является вынужденное использование в них коэффициентов трения, превышающих (в целом по длине колонны) величины ц = 0,18...0,35 - в открытом стволе скважины и (1 = 0,10...0,15 - при трении бурильной колонны о стенки обсадной.

В результате, из-за резкого падения механической скорости бурения, затрудняется выбор рациональных технологических решений для увеличения длины горизонтального интервала скважины, снижаются продуктивность или приемистость скважины и нефтеотдача пласта.

Для увеличения длины горизонтального интервала ствола необходимо создание методики определения потерь осевой нагрузки на трение по длине бурильной колонны в многоинтервальных горизонтальных скважинах различного профиля, которая бы учитывала продольно-поперечную деформацию колонны, профиль скважины и локальную кривизну ствола по данным инклинометрии. Решение обозначенной задачи обеспечивает выбор наиболее эффективных технологических методов и режимов бурения для увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин.

Цель диссертационной работы

Создание методики расчета осевых нагрузок на забой 3-х ... 6-и интервальной горизонтальной скважины и на верхнюю часть бурильной колонны (талевую систему подъемного механизма буровой установки), оценки и выбора наиболее эффективных технологических методов и режимов бурения, обеспечивающих увеличение длины горизонтальных интервалов стволов скважин, с целью повышения их продуктивности или приемистости.

Объект исследования - горизонтальные скважины.

Предмет исследования - технология бурения, обеспечивающая увеличение длины горизонтальных интервалов стволов скважин.

Основные задачи исследования

1. Анализ основных проблем увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин при их бурении.

2. Исследование осевых нагрузок на забой и на подъемный механизм буровой установки в 3-х...6-и интервальных горизонтальных скважинах с учетом потерь их на трение на различных интервалах и участках ствола: стабилизации набора и спада зенитного угла, управляемого изменения азимута.

3. Исследование и прогнозирование эффективности различных технологических способов увеличения длины горизонтальных интервалов стволов при бурении скважин.

4. Выбор рациональных способов и режимов бурения, предназначенных для увеличения длины горизонтальных интервалов скважин (с использованием новых конструкций труб, многоступенчатых гидроцилиндров, скважинных вибраторов, смазочных добавок в раствор и др.).

Методы исследования

Решение поставленных задач основано на анализе распределения осевых нагрузок по длине бурильной колонны при бурении и спуско-подъемных операциях, оценке соответствия их методам расчета, аналитических исследованиях продольно-поперечной деформации колонн (в т.ч. в за-Эйлеровой области), элементах кинетостатики гибких нитей, известных результатах анализов аварий и осложнений с бурильными и обсадными колоннами.

Научная новизна

1. На основе исследований нелинейности распределения осевых нагрузок по длине колонны бурильного инструмента в многоинтервальных горизонтальных скважинах подтверждена недопустимость пренебрежения перерезывающими силами и поперечными распределенными нагрузками на интервалах набора и спада зенитного угла, на участке пространственной упругой деформации в нижней части колонны.

2. Разработан теоретический подход и на его основе создана методика определения осевой нагрузки на долото и талевую систему спуско-подъемного механизма с учетом влияния, на отдельных интервалах ствола, нелинейности потерь осевой нагрузки на трение, продольно-поперечной деформации колонны в за-Эйлеровой области и ряда других факторов.

.3. Создана, не имеющая аналога, методика определения осевой нагрузки на долото и талевую систему спуско-подъемного механизма в скважине с горизонтальным участком управляемого изменения траектории ствола по азимуту.

Основные защищаемые научные положения

1. Теоретические и методические основы определения осевых нагрузок на долото и спуско-подъемный механизм буровых установок с комплексным учетом профиля скважины, локальной кривизны ствола, способа и режимов бурения и ряда других факторов, обеспечивающих эффективное бурение при увеличении длины горизонтального интервала ствола.

вибраторов для интенсификации процесса разрушения забоя и снижения сил трения, специальных бурильных труб и ряда других технологических приемов.

3. Инновационное обоснование метода определения осевой нагрузки на забой и на спуско-подъемный механизм в скважине с горизонтальным интервалом управляемого изменения траектории ствола по азимуту с целью:

- приближения траектории ствола, в плоскости напластования пород продуктивного коллектора, к линиям изобар пластового давления - для увеличения нефтеотдачи пласта;

- то же, с целью огибания горизонтальным стволом зон, деформация которых может повлиять на устойчивость наземных сооружений;

- то же, с целью огибания горизонтальным стволом зон, сообщающихся с элементами водоохранного комплекса.

4. Теоретико-методические основы расчета потерь осевых нагрузок на трение колонны о стенки горизонтальной скважины на интервалах набора и спада зенитного угла, а также на пространственно деформированном участке сжатой части колонны - для обеспечения учета влияния реакции стенки скважины на увеличение потенциальной энергии продольно-поперечной деформации колонны, с дополнительным учетом влияния перерезывающих сил и распределенных поперечных нагрузок на увеличение потерь на трение.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обосновывается:

- использованием промысловых материалов по определению осевых нагрузок на колонну и на талевую систему подъемного механизма бурой установки при бурении и спуско-подъемных операциях, регистрируемых наземными индикаторами веса и, в отдельных частных случаях, глубинными измерительными устройствами;

- применением классических методов исследования продольно-поперечной деформации колонн, характеризуемых системами уравнений кинетостатики гибких нитей, позволяющими дополнительно учитывать влияние перерезывающих сил и распределенных поперечных нагрузок на увеличение сил трения колонны о стенки скважины.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Создана методика расчета осевой нагрузки на забой многоинтервальной горизонтальной скважины путем наложения результатов инклинометрических замеров на профиль ствола, что позволяет (в отличие от распространенных в нефтепромысловой практике расчетов только по результатам инклинометрии) при проведении проектных и текущих технологических расчетов дополнительно учитывать влияние нелинейности, на отдельных интервалах, геометрических связей колонны со стенками ствола на увеличение сил сопротивления продольному перемещению бурильного инструмента в скважине и, соответственно, на снижение осевой нагрузки на долото и на увеличение растягивающих нагрузок на талевую систему спуско-подъемного механизма буровой установки.

2. Создана методика расчета осевой нагрузки на забой горизонтальной скважины с управляемым изменением траектории ствола только по азимуту, с

целью повышения продуктивности или приемистости скважины и обеспечения, при необходимости, возможности огибания горизонтальным стволом зон, сообщающихся с водоохранным комплексом или зон, деформация которых при снижении пластового давления может повлиять на устойчивость отдельных наземных сооружений.

3. Предложен методический подход к выбору рациональных технологических приемов увеличения длины горизонтального интервала ствола скважины.

4. Разработано и внедрено в учебный процесс филиала ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г.Октябрьском учебно-методическое пособие «Расчет осевой нагрузки на забой и подъемный механизм при бурении и спуско-подъемных операциях в горизонтальных скважинах и боковых ответвлениях стволов скважин», предназначенное для повышения качества подготовки дипломированных специалистов.

Личный вклад автора заключается: в научно-методическом обосновании разрабатываемых методов увеличения длины горизонтальных интервалов стволов; анализе и решении задач по увеличению осевой нагрузки на долото с дополнительным использованием гидроцилиндров, вибрационных устройств и ряда других технологических решений; не имеющем аналога способе создания осевой нагрузки на забой горизонтальной скважины, дополнительно включающем для увеличения нагрузки на долото, управление направлением силами трения колонны о стенки ствола на горизонтальном интервале ствола.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на:

всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии нефтегазового дела» в филиале ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (Октябрьский, 2011);

- 38-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов в филиале ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (Октябрьский, 2011);

- научно-практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин» (Уфа, 2011).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 12 научных работах, в т.ч. 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и основных выводов. Изложена на 151 странице машинописного текста, в т.ч. содержит 5 таблиц, 29 рисунков, список использованной источников из 89 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, сформулированы цель и основные задачи исследования, приведены научная новизна, защищаемые положения и

практическая значимость работы.

В первой главе на основе аналитического обзора научно-техническои литературы и анализа промыслового опыта показано, что для повышения дебитов горизонтальных скважин (ГС) до 5...10 раз больших, чем наклонных, необходимо:

- достижение какой-то минимальной длины горизонтального интервала ствола, зависящей от характеристики месторождения;

- обеспечение возможности проведения дифференцированных, по длине горизонтального интервала ствола, режимов освоения скважины и др.

Необходимость дифференцированного освоения объясняется тем, что одной из основных проблем ГС является более интенсивное, по сравнению с вертикальными и наклонными, и сильно нелинейное по длине горизонтального интервала ствола загрязнение прискважинной зоны пласта, в процессе вскрытия бурением, при спуско-подъемных операциях (СПО), глушении и других операциях заканчивания скважин, инфильтратом закачиваемой в скважину жидкости. Неоднородность отбора нефти по длине горизонтального интервала ствола (ГИ) возрастает, при увеличении длины его, из-за гидравлического сопротивления в стволе скважины, дополнительно влияющего на неравномерность притока нефти. Именно этим и объясняется наблюдаемое на отечественных промыслах снижение производительности горизонтальных скважин, вплоть до кратной величины, по сравнению с потенциально возможными.

Таким образом, для обеспечения высокой производительности 1С необходимо относительное выравнивание притока пластового флюида по длине ГИ хотя бы с помощью дифференциации режимов освоения и ввода скважины в эксплуатацию. Однородность притока обеспечивается дифференцированием (пошаговым) величины депрессии на пласт по отдельным интервалам ГИ и при освоении и при эксплуатации скважины.

Технологически большей проблемой является то, что при бурении длина ГИ ствола ограничивается необходимостью обеспечения минимально допустимой осевой нагрузки на долото. Осевая нагрузка на долото, создаваемая весом растянутой части бурильного инструмента, из-за снижения потерь бурильной колонны на трение о стенки скважины может ограничить предельно допустимую глубину бурения. При минимальной предельно допустимой величине осевой нагрузки, предопределяемой конструкцией колонны, прочностными свойствами разбуриваемых пород и рядом других факторов, механическая скорость бурения резко снижается и дальнейшее углубление скважины без использования дополнительных технологических мероприятии становится экономически нецелесообразным.

При рассмотрении проблем бурения длинных ГИ и выборе рациональных технологических решений целесообразно, как подтвердил проведенный анализ, исходить из условия дифференциации их по двум основным типам:

- основанным на снижении коэффициента трения колонны о стенки скважины (смазывающие добавки к промывочным жидкостям; проектное и оперативное технологическое управление конструкциями бурильных колонн; использование облегченных ЛБТ, дополнительная установка УБТ и ТБТ в растянутой части колонны и т.д.);

- обеспечивающим возможность управления направлением и величинами суммарных сил трения по отдельным участкам скважины с помощью, например, многоступенчатых гидроцилиндров, устанавливаемых, в зависимости от длины горизонтального интервала ствола, в различных расчетных местах колонны бурильного инструмента и др.

Как подтвердил проведенный анализ известных исследований, в промысловой практике при выборе технологических решений для бурения длинных ГИ получили распространение методы расчета нагрузок на долото и на спуско-подьемный механизм буровой установки, основанные на линейных дифференциальных уравнениях продольно-поперечной деформации колонны второго порядка (или идентичных им по структуре). Но подобные методы не учитывают перерезывающих сил в поперечном сечении колонны (третья производная от поперечного прогиба по элементарной длине колонны), а также интенсивности изменения поперечных распределенных нагрузок с учетом реакции, ограничивающей прогиб стенки ствола (четвертая производная), дополнительно увеличивающих потенциальную энергию продольно-поперечной деформации колонны в скважине. Такие расчеты приводят к занижению потерь осевой нагрузки на трение на интервалах набора и спада зенитного угла скважины, а также на пространственно-деформированном сжатой части колонны. Основанные на них методики, к сожалению, получили распространение в отечественной и зарубежной промысловой практике, по-видимому, из-за удобства расчетов по ним, с использованием данных кривизны ствола, по результатам инклинометрических замеров в реальных скважинах. И действительно, для вертикальных скважин такие расчеты вполне удовлетворительны (М.М. Александров). Но в наклонных и горизонтальных они приводят к погрешностям расчетов в десятки процентов, особенно, для интервалов набора и спада зенитного угла. Причем, погрешность эта возрастает с уменьшением радиуса кривизны ствола и ростом разницы начальных и конечных зенитных углов.

Следовательно, при проектных и текущих технологических расчетах целесообразно проведение расчетов осевой нагрузки по одному из следующих методов:

- по проектному профилю ствола скважины с дополнительным введением в них поправочных коэффициентов на локальную кривизну ствола;

- по результатам инклинометрических замеров в реальной скважине, но с использованием более полных методов расчета, основанных на решениях дифференциальных уравнений четвертого порядка или идентичных, по структуре, систем уравнений кинетостатики гибких нитей.

В связи с указанным в рамках рассматриваемой работы приводятся результаты исследований и основанные на них методы расчета для трех...шести интервальных ГС, в т.ч.:

- с учетом влияния периодичности разгрузки части веса колонны на забой скважины тормозом лебедки (между двумя последовательными импульсами разгрузки) на изменение нагрузки на долото и местоположение нейтрального сечения по длине колонны;

- с выбором основных рабочих параметров многоступенчатых длинноходовых гидроцилиндров и расстояний между ними, обеспечивающих управляемое изменение направлений сил трения на отдельных участках колонны;

- с определением осевой нагрузки на забой ГС и на спуско-подъемный механизм в скважине с горизонтальным интервалом управляемого изменения траектории ствола только по азимуту, с целью: приближения траектории ствола, в плоскости напластования пород продуктивного коллектора, к линиям изобар пластового давления; огибания горизонтальным стволом зон, деформация которых, при снижении пластового давления, может повлиять на устойчивость наземных сооружений; огибания горизонтальным стволом зон, сообщающихся с элементами водоохранного комплекса;

- с учетом сравнительного влияния способа бурения (ротором и забойными двигателями) на снижение потерь осевой нагрузки на трение;

- с использованием одного или нескольких вибраторов, снижающих коэффициенты трения и, соответственно, силы сопротивления продольному перемещению бурильной колонны в скважине;

- с учетом влияния ряда других факторов.

Во второй главе представлены результаты исследований нелинейности потерь осевых нагрузок в целом по длине колонны и по отдельным интервалам ствола ГС (рис.1). Общие сведения о потерях осевой нагрузки дифференцируются по отдельным интервалам и участкам, в т.ч.:

- интервалам стабилизации зенитного угла скважины (вертикальным, наклонным и горизонтальным);

- интервалам набора и спада зенитного угла скважины;

- горизонтальным интервалам с управляемым изменением траектории ствола только по азимуту;

участкам пространственной (спиральной) продольно-поперечной деформации сжатой части колонны;

- по участкам резкого искривления ствола (dog leg).

Представленный подход позволяет дополнительно определять:

- растягивающие нагрузки на талевую систему подъемного механизма буровой установки при бурении и спуско-подъемных операциях;

- моменты и мощность, необходимые для вращения или периодического проворачивания колонны бурильного инструмента в скважине;

- углы закручивания бурильной колонны, для ориентирования отклоняющих устройств бурильного инструмента по азимуту.

Потери осевой нагрузки по интервалам стабилизации зенитного угла определяются по распространенным методам расчета, основанным на

известных решениях дифференциальных уравнений второго порядка, характеризующих продольно-поперечную деформацию колонны (М.М. Александров и др.). На этих же интервалах могут возникать и участки винтообразного искривления ствола, впервые описанные А.Вудсом и ГЛубинским, А.С.Яремийчуком и Г.Г.Семаком. Параметры локального искривления предопределяются углом отклонения оси долота от оси скважины и периодическим винтообразным перемещением этого угла, по мере заглубления долота в породу, вдоль цилиндрической образующей ствола. Радиус винтовой линии может достигать нескольких десятков сантиметров и уменьшается с увеличением числа опорно-центрирующих элементов (ОЦЭ) в компоновке низа бурильной колонны (КНБК). Проведенные исследования подтвердили, что величины потерь на трение от локального винтообразного искривления ствола обычно не превышают нескольких процентов от общих потерь осевой нагрузки на трение.

Рис. 1. Схема к расчету потерь осевой нагрузки по длине колонны в горизонтальной скважине: а) при отсутствии спирально деформированного участка труб над КНБК, б) - то же, при наличии. Интервалы ствола: Ьв -вертикальный; Ь„б 1 и 1 ~ набора зенитного угла а ; 1с - естественного спада а; Ьн - наклонный; Ьг - горизонтальный. ЬсЖ - длина сжатой части колонны, в т.ч.: Ьсп - спирально деформированного; Ьо - недеформированного; Ьо - КНБК

Винтообразное локальное искривление ствола на горизонтальном или наклонном интервале улучшает условия промывки по всему периметру поперечного сечения скважины, но в то же время снижает качество изоляции эксплуатационной колонны. Именно этим и объясняются массовые нарушения герметичности заколонного пространства, отмеченные в свое время в работах ВНИИГИС (г. Октябрьский).

На интервалах набора и спада зенитного угла влияние отклонения оси долота от оси скважины, как правило, незначительно по сравнению с влиянием отклоняющей силы на долоте. Поэтому при инклинометрии скважины винтообразное искривление ствола обычно не фиксируется.

На интервалах стабилизации зенитного угла винтообразное искривление часто фиксируется как плоское. Это объясняется тем, что, например, инклинометр серии ИН1-271 имеет погрешность измерений: по зенитному углу - ±24 мин., по азимуту - ± 2°. Именно данный фактор может привести в промысловой практике к интерпретации отдельными операторами локального искривления ствола в виде не пространственной кривой, а плоской - в вертикальной плоскости.

От винтообразного искривления ствола следует отличать случаи образования участков резкого искривления ствола (dog leg), возникающие:

- при корректировке траектории ствола горизонтальных и наклонных скважин с помощью отклоняющих устройств;

- при отклонении оси скважины от нормали к плоскости напластования пород и, одновременно, изменении прочностных свойств пород.

Однако влияние тех или иных видов интенсивного локального искривления ствола из-за выработки продольных желобов нивелируется при СПО в процессе последующих рейсов бурильного инструмента в скважину. Поэтому наиболее заметным может оказаться влияние локального искривления ствола на горизонтальном интервале скважины.

По сравнению с локальным искривлением ствола существенно более значимое влияние на потери осевой нагрузки на трение оказывается на интервалах набора и спада зенитного угла скважины, а также на пространственно деформированном в виде винтовой спирали участке сжатой части колонны. Это объясняется ростом влияния реакции стенки скважины на увеличение потенциальной энергии продольно-поперечной деформации бурильной колонны, в т.ч., за счет:

- влияния перерезывающих сил, пропорциональных третьей производной от поперечного прогиба по элементарной длине дуги искривленной оси колонны;

- увеличения «фиктивной» (по A.C. Вольмиру) поперечной распределенной нагрузки, пропорциональной четвертой производной.

Для учета их необходимо на указанных интервалах и участках ствола скважины определение потерь осевых нагрузок на трение на основе решения уравнений (или систем уравнений) продольно-поперечной деформации колонны четвертого порядка или систем уравнений кинетостатики гибких нитей, идентичных по структуре рассмотренным в настоящей работе.

Пренебрежение этим фактором может привести к ошибке определения реальных потерь осевой нагрузки на указанных интервалах в десятки процентов. Использование же для компенсации указанной ошибки завышенных величин коэффициентов трения не может не искажать картину распределения потерь осевой нагрузки между отдельными интервалами скважины, что отражается на рациональности выбираемых технологических решений для увеличения длины ГС и, соответственно, росте продуктивности или приемистости скважины и относительной нефтеотдачи пласта, в целом.

Суммарные потери на трение при расчете осевой нагрузки определяются по формулам (см. рис.1):

- для подвешенной на крюке буровой установки (при отсутствии сжимающей нагрузки на забой) колонны (в т.ч. и при СПО) и с учетом пренебрежения незначительным влиянием локального искривления ствола на интервалах набора и спада зенитного угла (за исключением случаев наличия отдельных участков резкого перегиба ствола)

ХДРспо = ДРмВ + ДРнб1 + дрн + ЛРмН + ДРС + дрн62 + ДРГ + ДРиГ + £ДР0 ; (1)

в процессе бурения или при разгрузке части веса колонны на забой

ЕДР = ДРСЖ - ДРр = ДРСП + ДР'Г£ - ДР"гХ - ДР„6 - ДРс - ДР„г - ДР„ в + ЕДРо , (2)

где Рнх = ДРН + ДРмц; ДРГ£ = ДРГ + ДРгн ; ДРнб,ДРс, АРН,ДРГ,ДРСП и ХДР0 - потери на трение, соответственно, на участках набора, спада и стабилизации зенитного угла, а также горизонтальном (на длине Lo и Lrp ), спирально деформированном колонны труб и направляющем (турбобура и УБТ); индекс (') относится к сжатой части колонны, (")-к растянутой; ДР„в, ,ДР„н и АРмг-потери на трение от локального искривления ствола (высшего порядка), соответственно, на вертикальном, наклонном и горизонтальном интервалах скважины.

Для спирально деформированного участка сжатой части колонны длиной Lcn верхняя граница его, как и сжатой части длиной Цж = Lo + Lcn (рис.1) в определенные периоды бурения скважины может находиться как на горизонтальном или наклонном интервалах ствола, так и на интервалах набора или спада зенитного угла или вертикальном. В случае расположения на вертикальном интервале сжатая часть будет полностью деформироваться в виде пространственной винтовой спирали. В остальных случаях только нижний участок сжатой части колонны длиной Lcn (см. рис. 1,6) при осевой сжимающей нагрузке, превышающей какую-то критическую величину Р„ (6), зависящую от величины зенитного угла а , будет спирально деформирован, а верхняя часть её длиной Lo будет лежать на нижней стенке ствола и частично деформироваться в виде «змейки». По мере увеличения длины горизонтального интервала спирально деформированный участок будет постепенно исчезать.

Величины потерь осевой нагрузки на трение на спирально деформированном участке сжатой части колонны в за-Эйлеровой области можно определить, в первом приближении, исходя из условия равновесия сил на элементарной длине ds , под действием осевой сжимающей нагрузки Р

(рис.2). В этом случае, пренебрегая бесконечно малыми величинами высшего порядка, согласно основам кинетостатики гибких упругих стержней (Е.П. Попов и др.) имеем систему известных уравнений (обозначения изменены применительно к колонне труб в скважине):

dP/ds = Ep - Q/p; dQ/ds = P/p - І.ц; dMu/ds = Q + m, (3)

где m = d М- / d s ; Mc - момент изгиба, вызываемый в поперечном сечении труб криволинейностью контакта их с цилиндрической поверхностью ствола скважины; dQ/ds и Q = d3p/ds3-соответственно, фиктивная поперечная нагрузка (по А.С. Вольмиру) и перерезывающая сила в поперечном сечении колонны; р - радиус-вектор точки упругой линии оси колонны (рис.2), с радиусом р = EI / Мц = (у2 г)"1 = 1,5 EI (Р г)"' = h2 / (4 л2 г); h - осредненная величина одного витка спирали; EI - жесткость колонны на изгиб;

Sr^d* р/ds4 + q sin acos (2 jcx/h); £p = qcosa±|j.£r| ;

q sin a eos (2 7t x / h) - проекция поперечной составляющей веса 1 м труб в жидкости q на нормаль к кривизне упругой линии оси колонны; a - зенитный угол; Ц - коэффициент трения колонны о стенки скважины.

Решение системы уравнений (3) без учета, на элементарной длине <і э , влияния собственного веса труб на форму кривой изгиба после выполнения операций дифференцирования сводится к частному случаю дифференциального уравнения Риккарти, решение которого, с учетом условия РІ8 = 0 = О, позволяет определить диапазон изменения осевой нагрузки на долото в зависимости от влияния спиральной деформации примыкающего к КНБК нижнего участка колонны труб. В результате, вместо (3) получим диапазон изменения- осевых нагрузок на долото (от влияния только спиральной деформации) между двумя последовательно осуществляемыми импульсами

Рис.2. Схема упругой пространственной деформации колонны, на элементарной длине ds с радиусом кривизны р

разгрузки (тормозом буровой лебедки) части веса растянутой части колонны на забой скважины, в т.ч.:

- отклонения потерь осевой нагрузки Р+м от средней величины РИв , регистрируемой (определяемой) по наземному индикатору веса колонны непосредственно после очередного импульса разгрузки, при [- (q cos а) (Ц Р2 г) (2,25 EI)"'] < 0 ,

ДР+М =Р+ц-Рив и Р+ц = atg(q L/a);

- отклонение потерь осевой нагрузки Р. м от средней величины непосредственно перед следующим импульсом разгрузки, при [(q cos а) (ц Р2 г) (2,25 EI)"1] >0,

ДР. м - Рив — Р- ц

Р.м = a th (q L/ a).

(4) Рив

(5)

где г - полуразность диаметров скважины и замка труб; L = Lcn - длина

рассматриваемого спирально деформированного участка колонны равная:

при Р=Р.„ Lcn = (a/q)Arcth(Pya),

при Р=Р+М Lcn = (а / q) arc tg (Р4Ц/ а) ;

а = [2,25 q cos a El (ц r)'']0 S; Р = Рд - G (cos а - ^ sin а);

Рд - нагрузка на долото; G - вес турбобура и УБТ в промывочной жидкости.

Верхней границе спиральной деформации соответствует осевая нагрузка

Ра = 1,5 (Е I г q sin а)

,0,5

(6)

Пример значимости потерь ДР на интервале осевых нагрузок Ра ... Р характеризуется данными, приведенными в таблице 1.

Таблица 1 - Потери осевой нагрузки ДР при спиральной деформации колонны труб 127 х 9 (ЗУ-155) в скважине диаметром 215,9 мм (без учета кавернозности ствола) в интервале осевых нагрузок 0...Р_

Момент кручения,

КН .м

Коэффициент трения

Потери нагрузки ДР, кН при осевой сжимающей _нагрузке Р, кН

100

150

200

250

0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,1 0,2 0,3 0,4

0,10 0,20 0,40 0,53 0,11 0,22 0,41 0,55 0,12 0,25 0,44 0,60 0,13 0,27 0,46 0,65

1,2 2,5 4,0

5.5 1,24

2.6

4.2

5.6

1.3

2.7

4.5

5.8

1.4 2,8

4.6 6,0

4,0 9,0

15.0 22,0

4.3

9.4 15,5

22.4 4,8 10,0

16.1

23.2 5,0

10.5 17,0

24.3

11,0 25,5 43,5 68,5

11.4 25,8

44.5

70.6 12,0 26,5 46,0 74,0 12,3 27,5 48,0 78,0

23.2 56,0 112,0 333,0 24,0 59,0 122,0 380,0

24.3 61,0 128,0 550,0 25,0 63,5 136,0

Примечание: для горизонтального интервала ствола потери осевой нагрузки равны, например, при крутящем моменте М=10кН.м, Ра ... Р = 100... 150 кН и ц = 0,2: ДР= 10,0 - 2,7 = 7,3 кН.

С увеличением длины горизонтального интервала ствола скважины величины потерь осевой нагрузки ДР при спиральной деформации колонны все более снижаются, вплоть до полного исчезновения их. Поэтому, по мере увеличения длины горизонтального интервала, все более доминирующими становятся потери осевых нагрузок на интервалах набора и спада зенитного угла, величины, которых, обычно, многократно превышают потери от локального искривления ствола.

Практические расчеты потерь осевой грузки на трение на интервалах набора (ДР„б) и спада ( АРС) зенитного угла скважины можно определять исходя из известных уравнений кинетостатики движения колонны, рассматриваемой как гибкая нить.

Решения таких уравнений, по структуре совпадающих с (3), в частном случае при пренебрежении величинами скоростей и ускорений перемещений колонны, приводят к формулам для определения осевой нагрузки на верхнем конце рассматриваемого интервала в виде:

- для интервала спада зенитного угла скважины при движении колонны вверх (Рсв) или вниз (Рсн)

cil-e*^) qpc Г Г sincv, ]

Рс" " = Pne±íí'p----------------------W -1) sina-------- + 2n(cosa- e^cosoO k

i |i Ц2+1[ ^ ew J(7)

аналогично, для интервала набора зенитного угла

ЯРнб с

Рнб"'н = Р„с±11ф + --------(|i2 -1) (sin a - е±ц ф sin сс„)-----(I-e*"*), (8)

Ц2+1 ±|1

Здесь 0Сп и a - зенитные углы, соответственно, на нижнем (со стороны забоя скважины) и верхнем концах интервала спада или набора а; Р„ - осевая нагрузка на нижнем конце рассматриваемого интервала ствола; верхние знаки перед /1 относятся к случаю подъема колонны из скважины, нижние - спуска.

На рис.3 показана зависимость растягивающей осевой нагрузки на верхнем конце интервала набора или спада зенитного угла от нагрузки Р„ на нижнем конце и от угла охвата <р (при пренебрежении влиянием изменения азимута). На рис.4 - зависимость потерь АР на этих же участках от коэффициента трения ц при натяжении или перемещении колонны вверх и вниз.

Для соответствующих рис. 3 и рис.4 исходных условий задачи потери осевых нагрузок достигают сотен килоныотон, что соизмеримо с нагрузкой на забой скважины.

Таким образом, полученные зависимости (7) и (8) подтверждают недопустимость пренебрежения влиянием профиля многоинтервальной скважины, что встречается в распространенных в промысловой практике методах расчета, которые были разработаны, в свое время, для вертикальных скважин и, соответственно, не учитывают влияния перерезывающих сил и

фиктивных поперечных нагрузок в поперечном сечении колонны на увеличение потерь осевых нагрузок на трение. Этим объясняется, в частности, и ряд случаев недоспуска эксплуатационных колонн до забоев, заниженной, по сравнению с проектной, длины горизонтального интервала и ряд других осложнений при бурении и эксплуатации скважин.

Ф,град

Рис. 3. Зависимость осевой нагрузки на интервалах спада (-; а„ = 0) и набора

(---; (Хо = 0) зенитного угла от угла охвата ф (трубы 127x9; р = 300 м; |Х = 0,2; рж = 1,2 г/см3). 1 - растягивающая нагрузка Р„ = 0; 2 - 200; 3 - 400; 4 - 600; 5 - 800 кН. /-натяжение колонны; / - спуск

Рис.4. Влияние коэффициента трения (X на потери осевой нагрузки на интервалах спада ( ; а„ = 0) и набора ( ---; oto = 0) зенитного угла (тру

бы 127x9; рж = 1,2 г/см3; р = 300 м; ф = 30°). 1-Р = 0;3-400;5-800кН. / - натяжение колонны; / - спуск

В третьей главе представлены методы расчета осевых нагрузок на забой и на верхнюю часть бурильной колонны. Полученные решения предназначены, в частном случае, и для прогнозирования предельной длины обсадных колонн, спускаемых в горизонтальные скважины для обеспечения возможности дифференцированного освоения и ввода их в эксплуатацию, с целью увеличения продуктивности или приемистости.

Для общего случая горизонтальной шестиинтервальной скважины (рис.5) осевая нагрузка на забой равна

РзабП/С'Б = х q. L, [ехр± Ц(ср, + ф2 + фз)Г' + {q, р, [(|12 - 1) / (ц2 + 1)] sinoc, -

- q„ L^cosa, ±Usina,)} [ехр± Д(ф2 + Фз)]~' -q2 Р2[(р2 - 1)(Ц2 + I)"1] [ехр(±Цфз)]"'-

- Чз Рз [(М-2 - 1)/(|Г + 1)] [(ехр± ц ф з)"' sin а2 - sin aj - (± Ji) (G + qr L„) sirios . (9)

А осевые нагрузки на верхнюю часть колонны при спуско-подьемных операциях определяются из выражения

Qii/c,Б=идшс,Б = ±^(G + qr Lrr) exp [± ц (фз + ф2 + ф|)] sin ttr +

+ 43 Рз [(ц2 — 1) / См-2 + 1)] [sin а2 - ехр(± ц ср3). sin ar)] ехр[± ц (ф2 + <pi)] + + {q2 Рг [(М-2 - 1ХМ-2 + 1) '] [sinai - ехр(± Ц ф2).sina2)] + qB L„ (cosai ± |i sina,) -Pi[(^2-l)/(^2+ l)]sina,}exp(±|a9,) + ZqBLB, (10)

где дп / с. б _ числ0 деЛений по наземному индикатору веса колонны, соответствующее нагрузке на крюк при подъеме (Ап) или спуске и бурении (Ас'Б) колонны; И - цена деления индикатора веса.

Результаты проведенного по формулам (9) и (10) примера расчета, для частного случая прогнозирования предельной глубины спуска обсадной колонны в скважину, представлены в табл.2, из которой следует, что колонна под действием только сил собственного веса будет перемещаться в скважине до тех пор, пока нагрузка Рв не станет равной нулю. Поэтому еще на стадии проектирования целесообразно изменение геометрических параметров профиля скважины (в первую очередь - увеличение радиусов кривизны на интервалах

Рис.5. Схема горизонтальной шестиинтервальной скважины. Ьо - направляющий участок колонны

Таблица 2 - Влияние коэффициента трения труб о стенки скважины на максимальные растягивающие нагрузки и на возможность спуска колонны обсадных труб 168,3 х 8,9 мм в шестиинтервальную горизонтальную скважину

Осевая нагрузка, кН Коэффициент трения ц

0,16 0,24 0,30 0,36

0й 264

106

рв -25 -65

рС.Ь 177 244

В настоящее время достигнутый уровень технологии бурения наклонных скважин обеспечивает возможность управляемого изменения траектории ствола и только по азимуту (или, как вариант, в плоскости напластования пород). Такие скважины обеспечивают максимально возможную нефтеотдачу пласта, а

в отдельных случаях могут решать ряд проблем защиты верхнего водоохранного комплекса или наземных сооружений. В скважине с профилем, например по рис.6, для бурильной колонны, состоящей из секций стальных бурильных труб (СБТ), легкосплавных (ЛБТ) и КНБК, полученные в результате проведенных исследований формулы имеют вид:

- для нахождения максимальной нагрузки на крюк при подъеме бурильной колонны из скважины

Qmax = Q" = ^G + ЯлЕТ Pa sh{|i (La- La) Pa"'+ Info G Pa"' + (1 +

+ Ц2 G2 q,ET"2 p;2)°'5]}e^ + Ялбт Lth Ц аг + q» p(l - sincpctT) [1 - Ц"'(1 -

- e" ef* + P qCBT sincpCLT [1 - Ц1 (1 - e11"^] + L. Чсвт ; (11)

- для определения осевой нагрузки на долото

Рзаб = Р4с-б = {L„ с^ + р ЧсБТ sincpCET [1 - И"' (1 - е***] е»*"* + + ЧлБТ р (1 - sincpesT) [1 - Ц"'(1 " е*Ф;*Ч - Ялвт L™ Ц }сЦ9аг-

- q„ET Ра sin[|i (La - Lo) ра"'+ arCSin(H G Ялбт"1 Pa"1)] ~ Й G ■ (12)

Рис.6. Схема четырехинтервалыюй скважины с искривлением горизонтального интервала ствола по азимуту Проведенный к« основс ряда примеров расчета анализ подтвердил, что при изменении траектории горизонтального интервала ствола только по азимуту дополнительные потери осевой нагрузки на трение целесообразно нивелировать за счет увеличения радиуса искривления этого интервала.

Представленные результаты исследований позволяют прогнозировать рациональность выбора методов и режимов увеличения нагрузки на забой с

целью увеличения длины горизонтального интервала ствола, с использованием ряда технологических решений, часть которых представлена в гл.4.

В четвертой главе рассмотрены малоисследованные методы уменьшения отрицательного влияния двух доминирующих причин ограничения при бурении шарошечными долотами длины горизонтальных интервалов стволов, предопределяемых:

- снижением энергии продольных колебаний низа бурильного инструмента, направленной на разрушение забоя скважины и достигающей в скважинах диаметром 139,7...295,3 мм нескольких десятков кВт, т.е. соизмеримой с мощностью, необходимой для разрушения забоя;

недостаточной величиной статической нагрузки на долото, не обеспечивающей внедрения зубьев шарошек в породу на величину, требуемую для эффективного разрушения забоя.

Для снижения отрицательного влияния указанных факторов рассмотрен ряд малоисследованных методов увеличения длины горизонтального интервала ствола и выбора основных рабочих параметров их, учитывающих взаимосвязь изменения местоположения нейтрального сечения с режимом периодической разгрузки части веса растянутой части бурильной колонны на забой скважины (см. рис.7) и ряд других условий разрушения забоя скважины. Так, например, при использовании многоступенчатого гидроцилиндра осевая нагрузка на долото может быть увеличена, согласно (9) (например, в трехинтервальной скважине по рис.8), на величину

АРе = 2q„ LB "",б + ф"6) + 2q„6 р„6 [(Ц2 -1)(Ц2+1)"'] sino, + 2ЬГв qr (i smar .(13) Причем, конструкция гидроцилиндра должна предусматривать замедленное движение поршней (относительно цилиндра) в направлении увеличения общей длины силового гидроцилиндра, а в направлении сокращения длины -ускоренное. Сокращение длины осуществляется периодическими импульсами разгрузки части веса колонны на забой тормозом лебедки. В отдельных случаях, как вариант, путем периодического увеличения гидравлического давления, создаваемого буровыми насосами на устье скважины.

Ускоренное перемещение поршней в направлении уменьшения общей длины гидроцилиндра обеспечивает полное восстановление исходного положения их относительно корпуса цилиндра, например, после каждого очередного импульса разгрузки части веса растянутой части колонны на забой тормозом лебедки. По мере последующего заглубления долота в породу нагрузка на забой поддерживается за счет сил трения части колонны о стенки ствола до полного выдвижения поршней из цилиндра. Первоначально гидроцилиндр может устанавливаться непосредственно над долотом (или КНБК), а затем, при последующем бурении, когда импульсы разгрузки ÍAQ не «смогут» преодолевать силы трения колонны о стенки ствола на участке расположенном выше гидроцилиндра, периодически перемещаться в направлении устья скважины. При недостаточной эффективности используется большее количество гидроцилиндров.

Другим рациональным методом относительного увеличения длины горизонтального интервала ствола и повышения механической скорости

бурения является снижение сил трения бурильной колонны о стенки скважины за счет продольных виброперемещений колонны (на горизонтальном интервале), создаваемых специальными гидромеханическими вибраторами. Эффективность вибраторов зависит от основных параметров их (амплитуды и частоты виброперемещений), а также от местоположения в колонне, а)

После им пульса разгрузки веса колонны на забой ЬсЖпих_

-рДп

► г»-*

-Дрі(ц)

Р=0

заглубления долота в породу ХАрДО < £Дрі(Ц)

Рд-ДРд

Ар(Ц) = О

Г) ♦Огав-^-ДО \ | |

' Р =

///// I //.

^ IX. После очередного импульса разгрузки веса колонны на забой

1сжп

ДРІОО

■РДП

Р = 0

- "Т"*"

1 -Дрі(и)

Рис.7. Схема к расчету распределения осевых нагрузок по длине колонны и изменения местоположения нейтрального сечения (Р = 0) , между двумя импульсами разгрузки веса колонны на забой тормозом лебедки

Дополнительное увеличение затрачиваемой на генерирование мощности наземных буровых насосов для реальных 120,4...244,5 мм стволов скважин, согласно проведенному анализу известных из технической литературы материалов, должно быть соизмеримо с мощностью, затрачиваемой на разрушение породы, т.е. быть, в общем, не менее 10...60 кВт. Более точные величины ее определяются для каждой конкретной скважины, с учетом потерь мощности на трение колонны о стенки ствола.

Рис.8. Схема к определению увеличения нагрузки на забой при использовании гидроцилиндра

Частота виброперемещений должна обеспечивать распространение их по длине горизонтального интервала ствола, не меньшей 200...300 м - без кратного уменьшения генерируемой амплитуды. Определение ее дифференцируется по способам бурения. Этим условиям удовлетворяют инфразвуковая и нижняя (не более нескольких десятков герц) области звукового диапазона частот.

Минимальная амплитуда выбирается в соответствии с указанной мощностью. Например, для 215,9-мм скважины должна быть в пределах от 3...7 до 40...75 мм.

Вибраторы с одинаковой частотой излучения, исходя из условия обеспечения синхронности работы, целесообразно устанавливать на расстоянии друг от друга, равном четверти длины генерируемых волн.

Остальные параметры дифференцируются по способам бурения, в соответствии с результатами проведенного в рамках настоящей работы исследования и по аналогии с приведенными примерами расчета.

В работе также исследованы и другие методы увеличения длины и улучшения промывки горизонтальных интервалов стволов скважин:

- с использованием винтообразных облегченных бурильных труб (из ЛБТ);

- с применением ЛБТ дополнительно облегченных, вплоть до плавучести их в потоке промывочной жидкости, цилиндрическими кольцами, например, из пламилона со структурой в виде скрепленных между собой пластмассовых микробаллонов диаметром 0,1...0,3 мм или пермиллона с диаметрами микробаллонов 0,2.. .0,4 мм;

- при вращении колонны ротором и дополнительном использовании ряда других технологических приемов.

ОСНОВНЫЕ выводы

1. Разработаны методики расчета осевой нагрузки на долото и на талевую систему спуско-подъемного механизма буровой установки при бурении трех...шестиинтервальных скважин различного профиля, в том числе с участком управляемого изменения азимута на горизонтальном интервале ствола.

2. Показано, что на интервалах набора и спада зенитного угла недопустимо пренебрежение влиянием перерезывающих сил и распределенных поперечных нагрузок в поперечном сечении колонны. Допускаемое в промысловой практике использование для этих интервалов методов расчета, предназначенных для определения потерь осевой нагрузки при локальном искривлении ствола, эквивалентном изменениям зенитного угла и азимута, регистрируемыми инклинометром может привести к осложнениям в процессе бурения скважин (недоспуска обсадной колонны, несоответствия проектной величине длины горизонтального интервала ствола и др.).

3. Подтверждено, что для снижения интенсивности локального винтообразного искривления ствола при бурении горизонтального или наклонного интервала скважины необходимо уменьшение угла отклонения оси долота от оси скважины. Например, путем уменьшения осевой нагрузки на долото, увеличением в КНБК количества опорно-центрирующих элементов и

др.

4. Для увеличения длины горизонтального ствола разработаны методы прогнозирования основных рабочих параметров, мест установки и режимов эксплуатации многоступенчатых гидроцилиндров, скважинных вибраторов, различных конструкций облегченных труб и ряда других технологических приемов.

5. Разработано и внедрено в учебный процесс в УГНТУ учебно-методическое пособие «Расчет осевой нагрузки на забой и подъемный механизм при бурении и спуско-подъемных операциях в горизонтальных скважинах и боковых ответвлениях стволов скважин».

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- в изданиях, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ:

1. Янтурин P.A. О методах расчета осевой нагрузки в колоннах штанг, бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб /P.A. Янтурин, А.Ф. Зайнуллин, А.Ш. Янтурин, А.Х. Габзалилова// Научно-технический журнал «Нефтяное хозяйство», 2012. - № 1. - С. 88-91.

2. Янтурин P.A. О некоторых аспектах увеличения длины эффективного бурения горизонтального интервала или бокового ответвления ствола скважины /P.A. Янтурин, А.Х. Габзалилова, А.Ш. Янтурин // Научно-

технический журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». -Москва: ВНИИОЭНГ, 2012. -№ 2-С.28-31.

3. Янтурин P.A. Осевая нагрузка на забой и на подъемный механизм в четырехинтервальной горизонтальной скважине с участком управляемого изменения азимута /P.A. Янтурин, А.Х. Габзалилова, А.Ш. Янтурин // Научно-технический журнал «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». - Москва: ВНИИОЭНГ, 2012. - № 3 - С.4-7.

4. Габзалилова А.Х. О распределении потерь осевой нагрузки по длине колонны труб или штанг в многоинтервальной горизонтальной скважине. / А.Х. Габзалилова, А.Ш. Янтурин // Научно-технический журнал «Проблема сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов», 2012. - №1- С.39-45.

- в других изданиях:

5. Габзалилова А.Х. О некоторых аспектах увеличения глубины и эффективности бурения горизонтальных и боковых ответвлений стволов скважин /А.Х.Габзалилова, А.А.Суздальцев// Тезисы докладов научно -практической конференции «Новая техника и технология для геофизических исследований скважин». -Уфа, 2011.- С.187-189.

6. Габзалилова А.Х. Влияние колебаний на снижение перемещению колонны труб, штанг и геофизической аппаратуры в наклонных и горизонтальны скважинах /А.Х.Габзалилова, А.Ф.Зайнуллин, Ш.Г.Шаисламов // Сборник докладов научно-практической конференции «Разведочная геофизика: Проблемы и перспективы».- Уфа, 2011.- Вып.4. - С.160-164.

7. Габзалилова А.Х. О некоторых аспектах проводки горизонтальных скважин /А.Х.Габзалилова// Материалы 38-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Уфа, 2011. - Том 2 - С. 3-7.

8. Габзалилова А.Х. О некоторых ошибках при расчетах бурильных и нефтепромысловых колонн для наклонных и горизонтальных скважин /А.Х.Габзалилова, А.Ф.Зайнуллин// Материалы 38-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов. - Уфа, 2011. - Том 2. -С. 22-25.

9. Габзалилова А.Х. Осевая нагрузка на забой и на подъемный механизм в горизонтальной скважине с интервалами: вертикальным, набора зенитного угла и изменения азимута /А.Х.Габзалилова, P.A. Янтурин// Всероссийская научно техническая конференция. Сборник научных трудов «Современные технологии в нефтегазовом деле 2011».-Уфа, 2011-Том 1. - С.198-203.

10. Габзалилова А.Х. Об увеличении длины горизонтального или восстающего интервала ствола скважины при бурении /А.Х.Габзалилова// Всероссийская научно техническая конференция. Сборник научных трудов «Современные технологии в нефтегазовом деле 2011».-Уфа, 2011- Том 1. - С.193-198.

11. Габзалилова А.Х. О допустимых радиусах искривления скважины в интервалах набора зенитного угла и вынужденной корректировки траектории ствола /А.Х.Габзалилова// Сборник докладов научно-практической конференции «Разведочная геофизика: Проблемы и перспективы». - Уфа, 2011.-Вып. 5.- С.149-152.

12. Габзалилова А.Х. О проблеме определения осевых нагрузок по длине

колонны труб или штанг в интервалах набора и спада зенитного угла скважины /А.Х.Габзалилова, ДА.Хисаева// Сборник докладов научно-практической конференции «Разведочная геофизика: Проблемы и перспективы», Уфа-2011,-Вып.5. - С.164-169.

Подписано в печать 12.04.12. Формат 60*84 1/16. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1,4. Уч.-изд. л. 1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 57,

Отпечатано с готовых авторских оригиналов на ризографе в издательском отделе Уфимской государственной академии экономики и сервиса 450078, г. Уфа, ул. Чернышевского, 145; тел. (347) 241-69-85.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Габзалилова, Альфира Хамитовна

Введение.

1. Основные аспекты проводки горизонтальных скважин. Постановка задач исследований.

1.1. Общее состояние проблемы бурения горизонтальных скважин.

1.2. Общие аспекты управления коэффициентами трения и силами сопротивления при проводке горизонтальных интервалов скважин.

1.2.1.Влияние отдельных факторов на силы сопротивления продольному перемещению колонны.

1.2.2. Коэффициенты трения.

1.2.3. Силы сопротивления продольному перемещению колонны при бурении забойными двигателями и при спуско-подъемных операциях.

1.2.4. Силы сопротивления продольному перемещению и моменты сопротивления при вращении колонны ротором (бурение и ликвидация прихватов).

1.2.5. Общие аспекты управления коэффициентами трения и силами сопротивления.

1.3. Основные методы повышения эффективности бурения горизонтальных стволов скважин.

1.3.1. Использование смазывающих добавок в промывочную жидкость

1.3.2. Управление волновыми процессами в бурильной колонне с помощью гидравлических вибраторов.

1.3.3. Увеличение нагрузки на породоразрушающий инструмент с помощью гидроцилиндров (за счет перепада давления внутри колонны и в кольцевом пространстве).

1.3.4. Снижение сил трения колонны использованием на горизонтальном интервале ствола облегченных труб.

1.4. Краткий анализ аналитических исследований осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент.

1.5. Постановка задач исследований

2. Исследование нелинейности потерь осевой нагрузки по длине колонны в горизонтальной скважине.

2.1. Общие сведения о потерях осевой нагрузки по длине колонны в многоинтервальной горизонтальной скважине.

2.2. Потери осевой нагрузки на трение от локального искривления ствола скважины.

2.3. Потери осевой нагрузки на наклонных интервалах ствола скважины

2.4. Потери осевой нагрузки на спирально деформированном участке 58 сжатой части колонны труб.

2.5. Потери осевой нагрузки на трение на интервалах набора и спада 67 зенитного угла скважины.

2.6. Потери осевой нагрузки на трение при спиральной деформация колонны на интервале набора или спада зенитного угла скважины.

Выводы.

3. Исследование осевых нагрузок на забой и на подъемный механизм буровой установки в трех. шести горизонтальных скважинах.

3.1. Общие положения.

3.2. Шестиинтервальная скважина с участками: вертикальным, набора зенитного угла, стабилизации, набора, набора интенсивного и горизонтальным.

3.3. Трехинтервальная горизонтальная скважина.

3.4. Четырехинтервальная горизонтальная скважина с интервалом набора азимутального угла на горизонтальном участке.

3.5. Радиусы искривления ствола при наборе зенитного угла для горизонтального интервала скважины.

3.5.1. Промысловая практика.

3.5.2. Минимально допустимые радиусы искривления ствола при наборе зенитного угла.

Выводы.

4. Технологические методы снижения сил трения, увеличение глубины и эффективности бурения горизонтальных, наклонных скважин.

4.1. Общие аспекты увеличения длины эффективного бурения горизонтального интервала ствола.

4.2. Использование многоступенчатых гидроцилиндров для увеличения нагрузки на забой за счет управления направлением сил трения колонны о стенки скважины.

4.3. Увеличение нагрузки на забой использованием новых конструкций труб для бурения длинных горизонтальных интервалов стволов скважин

4.3.1. Винтообразные (спиральные) трубы.

4.3.2. Облегченные (легкосплавные) бурильные трубы.

4.4. Снижение коэффициентов трения использованием скважинных вибраторов.

4.4.1. Общие положения.

4.4.2. Технология рационального применения скважинных вибраторов.

4.4.2.1. Роторное бурение.

4.4.2.2. Бурение забойными двигателями.

4.4.3. Выбор расстояния между вибраторами.

4.5. Уменьшение затрат энергии от снижения коэффициентов трения при вращении колонны ротором.

Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Научно-методическое обоснование увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин"

При строительстве горизонтальных скважин выделяются следующие проблемы:

- относительно небольшая длина горизонтального интервала ствола, что приводит к снижению потенциально возможного дебита добываемого пластового флюида;

- глубокое (до З.8м) загрязнение прискважинной зоны пласта (ГТЗП) инфильтратом промывочной жидкости в процессе бурения (вблизи забоя скважины) и, в кратно большей мере (до 25.35 м) - при спуско-подъемных операциях (на начальном участке горизонтального интервала ствола);

- возможность прорыва в ствол скважины подошвенной воды или газа, усугубляемая анизотропностью пород по механическим свойствам в направлении плоскости напластования пород и по нормали к ней; затруднительность обеспечения качественного цементирования эксплуатационной колонны или хвостовика, в результате продольно-поперечной деформации труб часто, на середине расстояния между центрирующими фонарями, препятствующее замещению промывочной жидкости цементным раствором у нижней стенки горизонтального интервала ствола скважины;

- анизотропность продуктивного коллектора по проницаемости, требующая дополнительного локального искривления горизонтального интервала стволы в вертикальной плоскости или, не всегда допустимого по горно-геологическим условиям залегания, создания в этой же плоскости трещин гидроразрыва и др.

- необходимость в дифференцированных, по длине горизонтального интервала ствола, режимах освоения и ввода скважины в эксплуатацию, из-за сильной, многократно различающейся, интенсивности загрязнения ПЗП инфильтратом промывочной жидкости.

Одной из основных проблем бурения горизонтальных скважин является то, что индикатор веса, замеряя вес растянутой части колонны, не может учитывать влияние профиля и интенсивности локального искривления ствола, а также потерь осевой нагрузки на трение вследствие упругой деформации сжатой части колонны и ряда других факторов и фиксирует, в частности, завышенные, по сравнению с фактическими нагрузки на забой при бурении. Не учет разгрузки части веса колонны на стенки скважины может привести, например, к снижению механической скорости бурения, к не- или преждевременному срабатыванию пакера пластоиспытателя, к «недоспуску» обсадной колонны до проектной глубины, к возникновению аварийной ситуации при спуске или при подъеме колонны из скважины, при наличии резких перегибов ствола, а также к другим нежелательным последствиям.

Следовательно, с учетом возрастающих объемов сверхглубокого, наклонного и горизонтального бурения, с продолжающейся тенденцией к росту осевых нагрузок на долото, учет погрешности показаний гидравлического индикатора веса (ГИВ) уже сегодня необходимо внедрять в повседневную практику строительства скважин.

Однако до настоящего времени в технической литературе отсутствует более или менее полная и универсальная методика расчета распределения осевых нагрузок по длине колонны труб в наклонных и горизонтальных скважинах, что приводит к ряду отрицательных последствий при проведении буровых работ. В определенной мере отсутствие такой методики связано с большим многообразием применяемых на промыслах профилей горизонтальных скважин.

В связи с этим, возникновение настоящей работы вызвано необходимостью восполнения существующего, как в отечественной, так и в зарубежной технической литературе, пробела в определении осевых нагрузок на колонну труб в горизонтальных скважинах различного профиля.

Поэтому, в работе комплексно учитываются: потери веса труб на трение вследствие упругой пространственной деформации бурильной колонны, влияние профиля и локального искривления ствола; влияние подъема или спуска и проворота колонны в скважине и ряд других факторов.

Таким образом, можно сформулировать следующие цель, задачи и основные характеристики работы.

Актуальность темы

Использование их для горизонтальных и наклонных скважин может приводить к погрешности вычислений в десятки процентов. Это объясняется тем, что при расчетах по интервалам инклинометрических замеров подобные методики расчета не учитывают влияния перерезывающих сил (третья производная от поперечного прогиба рассматриваемого сечения колонны бурильных труб, по длине ее) и поперечных распределенных нагрузок (четвертая производная) на интервалах набора и спада зенитного угла, а также на спирально деформированном участке сжатой части колонны. Проявлением ошибочности таких методик является вынужденное использование в них коэффициентов трения, превышающих (в целом по длине колонны) величины = 0,18.0,35 - в открытом стволе скважины и ц = 0,10.0,15 - при трении бурильной колонны о стенки обсадной.

Цель диссертационной работы

Создание методики расчета осевых нагрузок на забой 3-х . 6-и интервальной горизонтальной скважины и на верхнюю часть бурильной колонны (талевую систему подъемного механизма буровой установки), оценки и выбора наиболее эффективных технологических методов и режимов бурения, обеспечивающих увеличение длины горизонтальных интервалов стволов скважин, с целью повышения их продуктивности или приемистости.

Объект исследования - горизонтальные скважины.

Основные задачи исследования

1. Анализ основных проблем увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин при их бурении.

2. Исследование осевых нагрузок на забой и на подъемный механизм буровой установки в 3-х.6-и интервальных горизонтальных скважинах с учетом потерь их на трение на различных интервалах и участках ствола: стабилизации набора и спада зенитного угла, управляемого изменения азимута.

Методы исследования

Научная новизна

3. Создана, не имеющая аналога, методика определения осевой нагрузки на долото и талевую систему спуско-подъемного механизма в скважине с горизонтальным участком управляемого изменения траектории ствола по азимуту.

Основные защищаемые научные положения

2. Методический подход к прогнозированию эффективности удлинения горизонтального интервала ствола скважины с обоснованием рабочих параметров, режимов работы и мест установки многоступенчатых гидроцилиндров для управления направлением сил трения, скважинных вибраторов для интенсификации процесса разрушения забоя и снижения сил трения, специальных бурильных труб и ряда других технологических приемов.

- то же, с целью огибания горизонтальным стволом зон, сообщающихся с элементами водоохранного комплекса.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обосновывается:

Практическая значимость и реализация результатов работы

2. Создана методика расчета осевой нагрузки на забой горизонтальной скважины с управляемым изменением траектории ствола только по азимуту, с целью повышения продуктивности или приемистости скважины и обеспечения, при необходимости, возможности огибания горизонтальным стволом зон, сообщающихся с водоохранным комплексом или зон, деформация которых при снижении пластового давления может повлиять на устойчивость отдельных наземных сооружений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на: всероссийской научно-технической конференции «Современные технологии нефтегазового дела» в филиале ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (Октябрьский, 2011);

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Габзалилова, Альфира Хамитовна

ВЫВОД ы

Продуктивность добывающей или приемистость нагнетательной скважины предопределяется, в т.ч., длиной горизонтального интервала ствола, бурение которого с резким падением механической скорости бурения становится экономически нецелесообразным, из-за снижения, по тем или иным технологическим причинам, осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Причем, в наибольшей мере проблема обостряется при бурении в твердых и крепких породах, например, Урало-Поволжья, Тимано-Печорской и ряда других нефтегазоносных провинций. В последние десятилетия, наглядно проявляется и при использовании, для бурения боковых ответвлений стволов скважин и гибких колонн, используемых, в частности для бурения глубоких перфорационных каналов.

В связи с наблюдающимся постоянным возрастанием объемов бурения горизонтальных скважин, особенно на поздних стадиях разработки месторождений в рамках настоящего раздела рассмотрены две группы доминирующих причин снижения механических скоростей бурения длинных горизонтальных интервалов стволов с помощью шарошечных долот, которые предопределяются:

1. Снижением энергии продольных колебаний низа бурильного инструмента, направленной на разрушение забоя скважины и достигающей в скважинах диаметром 139,7.295,3 мм нескольких десятков кВт, т.е. соизмеримой с мощностью необходимой для разрушения забоя.

2. Недостаточной величиной статической нагрузки на долото, не обеспечивающей внедрения зубьев шарошек в породу на величину, требуемую для эффективного разрушения забоя.

Для увеличения длины горизонтального интервала ствола путем устранения первой причины в нижней части бурильной колонны могут быть использованы один или несколько гидромеханических вибраторов, в которых часть энергии потока промывочной жидкости преобразовывается в энергию дополнительных продольных колебаний, интенсифицирующих процесс разрушения забоя и (или) снижающих коэффициенты трения колонны о стенки ствола скважины. Параметры вибраторов (частота и амплитуда генерируемых механических колебаний), а также расстояние между ними должны соответствовать результатам исследований, представленных в п.4.4. При относительно небольшой длине горизонтального интервала ствола для увеличения механической скорости бурения, наоборот, вместо вибраторов могут использоваться различного вида виброгасящие устройства, составные антивибрационные компоновок бурильных колонн и ряд других технологических приемов избирательного управления волновыми процессами. Недостатками этих методов является необходимость в высокой квалификации технологов и операторов.

Для устранения второй причины могут быть использованы:

- один или несколько многоступенчатых длинноходовых гидроцилиндров для увеличения осевой нагрузки на долото, за счет управления направлением сил трения колонны о стенки скважины, с основными параметрами (развиваемые усилия, длина хода поршней и скорости перемещения) и местами установки в горизонтальной части ствола, соответствующими результатам исследований, представленных в п.4.2;

- предложенные автором отдельные специальные конструкции труб, в т.ч. облегченные ЛБТ, обеспечивающие снижение сил трения и улучшение промывки у нижней стенки скважины на горизонтальном интервале ствола и, например, рассмотренные в п.4.3;

- некоторые технологические приемы обеспечивающие уменьшение затрат энергии от снижения коэффициентов трения при вращении колонны ротором (ряд примеров расчета представлен в п.4.5);

- устанавливаемых над долотом и в расчетных местах колонны (на горизонтальном интервале ствола) тех или иных конструкций вибраторов, в которых часть энергии потока промывочной жидкости преобразовывается в энергию дополнительных продольных колебаний, интенсифицирующих процесс разрушения забоя и (или) снижающих коэффициенты трения колонны о стенки ствола скважины (см.п.4.4); специальные поверхностные нагрузочные устройства (получили распространение для бурения боковых ответвлений стволов скважин с использованием гибких колонн);

- установкой в растянутой части колонны, на отдельных интервалах ствола скважины, УБТ, толстостенных труб (ТБТ) и др.;

- использованием смазочных добавок в промывочную жидкость и ряда других технологических приемов.

Последние три фактора получили широкое распространение в отечественной и зарубежной нефтепромысловой практике и в рамках настоящей работы, из-за очевидности, не рассматриваются.

Во всех случаях эффективное разрушение породы в горизонтальных, восстающих и сильно наклонных скважинах ограничивается длиной горизонтального или наклонного интервала ствола.

Следует отметить также, что кроме указанных факторов для увеличения длины горизонтального интервала ствола скважины в промысловой практике продолжает использоваться и метод увеличения осевой нагрузки на забой скважины: путем повышения квалификации и интенсификация труда бурильщика. Этот метод, как известно, сопровождается интуитивным подбором рациональной частоты разгрузки части веса растянутой части бурильной колонны на забой скважины (см.п.4.1), визуально контролируемым по скорости перемещения ведущей трубы, обеспечивающей максимально возможную, для данной технологии бурения, механическую скорость бурения (в обиходе характеризуется, так называемым, «фактором присутствия»).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как подтвердил проведенный анализ известных исследований, в промысловой практике для горизонтальных и наклонных скважин получили распространение методы расчета нагрузок на долото и на подъемный механизм буровой установки, основанные на линейных дифференциальных уравнениях продольно-поперечной деформации колонны второго порядка (и идентичных им по структуре). Но подобные методы не учитывают перерезывающих сил в поперечном сечении колонны (третья производная от поперечного прогиба по элементарной длине колонны), а также интенсивности распределения поперечных распределенных нагрузок с учетом реакции ограничивающей прогиб стенки ствола скважины (четвертая производная), т.е наличия геометрических связей на продольно-поперечные деформации колонны в скважине. Но подобные расчеты приводят к занижению расчетных потерь осевых нагрузок на трение на интервалах набора и спада зенитного угла скважины, а также на пространственно деформированном сжатой части колонны. Такие расчеты, к сожалению, получили распространение в отечественной и зарубежной промысловой практике. Видимо, из-за удобства расчетов по ним, с использованием данных кривизны ствола, по результатам инклинометрических замеров в реальных скважинах. И действительно, для вертикальных скважин такие расчеты вполне удовлетворительны. Но в наклонных и горизонтальных, как подтвердил проведенный анализ, они приводят, в частности, для интервалов набора и спада зенитного угла к погрешностям расчетов в десятки процентов. Причем, погрешность эта возрастает с уменьшением радиуса кривизны ствола и ростом разницы начальных и конечных зенитных углов (при изменении и по азимуту - с учетом суммарного угла охвата).

Нерациональность подобных методов расчета для наклонных и горизонтальных скважин наглядно подтверждается использованием в них величин коэффициентов трения значительно превышающих (в целом по длине колонны) величины \х = 0,12.0,25 - в открытом стволе скважины и ц = 0,10. .0,12 - при трении «сталь - по стали» (бурильные трубы о промежуточные обсадные колонны). В обоих случаях, при наличии жидкости в скважине, обеспечивающей какую-то дополнительную смазку контактирующих поверхностей, а также наличия, в той или иной мере, притертости этих поверхностей (от продольных или крутильных колебаний бурильной колонны и др. факторов).

Погрешность расчетов может явиться причиной неудачного выбора технологического решения для бурения, на проектную длину, горизонтального интервала ствола. Но продуктивность добывающей или приемистость нагнетательной скважины предопределяется, в т.ч., и длиной горизонтального интервала, бурение которого с резким падением механической скорости бурения становится экономически нецелесообразным, из-за снижения, по тем или иным технологическим причинам, осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент. Причем, в наибольшей мере проблема обостряется при бурении в твердых и крепких породах, например, Урало-Поволжья, Тимано-Печорской и ряда других нефтегазоносных провинций. В последние десятилетия, наглядно проявляется и при использовании, для бурения боковых ответвлений стволов скважин и гибких колонн, используемых, в частности для бурения глубоких перфорационных каналов.

- снижением энергии продольных колебаний низа бурильного инструмента, направленной на разрушение забоя скважины и достигающей в скважинах диаметром 139,7.295,3 мм нескольких десятков кВт, т.е. соизмеримой с мощностью необходимой для разрушения забоя;

- недостаточной величиной статической нагрузки на долото, не обеспечивающей внедрения зубьев шарошек в породу на величину, требуемую для эффективного разрушения забоя.

В целом, по результатам проведенных исследований получены или подтверждены следующие основные выводы и рекомендации:

1. На основании проведенных исследований разработаны методики расчета осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент и спуско-подъемные механизмы буровых установок при бурении трех.шестиинтервальных скважин различного профиля, а т.ч. с участком управляемого изменения азимута на горизонтальном интервале ствола.

Представленные методики предназначены и для определения:

- угла закручивания бурильных колонн (при ориентировании отклонителя);

- мощности на вращение колонны в скважине;

- для расчетов колонн на прочность и др.

2. Установлено, что потери осевых нагрузок на трение от локального искривления ствола не превышают, обычно, нескольких процентов, от общих потерь на интервалах набора и спада зенитного угла, что подтверждает недопустимость пренебрежения влиянием профиля скважины при расчетах потерь осевых нагрузок только по результатам инклинометрических замеров, по методикам, не учитывающим влияния перерезывающих сил и распределенных поперечных нагрузок в поперечном сечении колонны. Именно этим и объясняются случаи (в отличие от прогнозируемых при проектировании) недоспуска эксплуатационных колонн до забоев скважин, занижения, по сравнению с проектной, длины горизонтального интервала ствола и ряда других осложнений при бурении.

3. Подтверждено, что для снижения интенсивности локального винтообразного искривления ствола при бурении горизонтального или наклонного интервала скважины необходимо уменьшение угла отклонения оси долота от оси скважины. Например, за счет уменьшения осевой нагрузки на долото и увеличения, в КНБК, количества опорно-центрирующих элементов.

5. Для увеличения длины горизонтального ствола разработаны методы прогнозирования основных рабочих параметров, мест установки и режимов эксплуатации многоступенчатых гидроцилиндров (для увеличения нагрузки на долото за счет управления направлением сил трения колонны о стенки скважины), скважинных вибраторов, различных специальных конструкций облегченных труб и ряда других технологических приемов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Габзалилова, Альфира Хамитовна, Уфа

1. Абдулладзе Ф.А. Математическое моделирование динамики прихваченной бурильной колонны при работе гидроимпульсного устройства для ликвидации прихватов /Ф.А.Абдулладзе// Изв. вузов. Нефть и газ.- 1987.- № 8.- С.23-25.

2. Александров М.М. Силы сопротивления при движении труб в скважине /М.М.Александров. М.:- Недра. 1978.- 209 с.

3. Алексеев В.Н. Передача осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент с учетом трения бурильной колонны о стенки скважины /В.Н. Алексеев// Методика и техника разведки.- Д.: ОНТИ ВИТР, 1981.- № 138.- С.24-33.

4. Беркунов B.C. Исследование действительных нагрузок на долото при бурении электробурами /В.С.Беркунов, Ф.Н. Фоменко// Нефтяное хозяйство.- 1979.-№ 12.- С. 11-13.

5. Боголюбский К.А. Об уменьшении осевой нагрузки на забой за счет сил трения /К.А.Боголюбский, В.П. Зиненко, А.Н.Кирсанов// Разведка и охрана недр.- 1959.- № 10.- С.26-29.

6. Бронзов A.C. Турбинное бурение наклонных скважин /А.С.Бронзов, Ю.С. Васильев, Г.А.Шетлер. М.:- Недра, 1965.- 248 с.

7. Васильченко C.B. Условия образования шламовых дюн в наклонных участках скважины /C.B. Васильченко, А.Г. Потапов// Тезисы докладов 2-го международного семинара.- М.: Изд-во ГАНГ им. М.Губкина, 1997.-С.28-29.

8. Вольгемут Э.А. и др. Устройства подачи долота для бурения нефтяных и газовых скважин /Э.А. Вольгемут. М.: Недра, 1969.- 234 с.

9. Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем /A.C. Вольмир. М.: Физматгиз, 1963.- 879 с.

10. Габдрахимов М.С. Наддолотные многоступенчатые виброусилители / М.С. Габдрахимов, Л.Б. Хузина. С.-П: «Недра», 2005.- 148 с.

11. Габзалилова А.Х. О некоторых аспектах проводки горизонтальных скважин /А.Х.Габзалилова// Материалы 38-й научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, том 2. -Уфа.-2011.-С. 3-7.

12. Гадиев С.М. Использование вибрации в добыче нефти /С.М.Гадиев.-М.:Недра, 1977. 157 с.

13. Галеев A.C. Разработка теоретических основ снижения потерь осевой нагрузки при бурении горизонтальных скважин: Дисс. . доктора техн.наук: 05.04.07: защищена -09.06.2000: Уфа: УГНТУ, 2000.- 218 с.

14. Галиченко В.П. Опыт бурения горизонтальных скважин Саратовским УБР на Ириновском месторождении АО «Саратовнефтегаз» /В.П.

15. Галиченко// Строительство горизонтальных скважин в АО «Удмуртнефть», 1997.- С. 59-71.

16. Гилязов P.M. Бурение нефтяных скважин с боковыми стволами /P.M. Гилязов. М.: Недра, 2002.- 255 с.

17. Голубев Р.Н. Снижение сил сопротивления движению бурильной колонны в сверхглубокой скважине /Р.Н. Голубев, М.И. Ворожбитов,

18. B.Н. Иванников// Тр. ВНИИБТ.- 1972.- Вып.30.

19. Градштейн И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений /И.С. Градштейн, И.М. Рыжик. М.: Наука, 1971.- 1108 с.

20. Григорян H.A. Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров /Н.А.Григорян. М.- Недра, 1974.- 240 с.

21. Григулецкий В.Г. Проектирование компоновок нижней части бурильной колонны /В.Г.Григулецкий, В.Т.Лукьянов.- М.: Недра, 1990- 302 с.

22. Гулизаде М.П. Турбинное бурение наклонных скважин /М.П. Гулизаде. -Баку.: -Азнефтеиздат, 1959.-305с.

23. Гулизаде М.П. Определение коэффициента трения при движении труб в наклонной скважине /М.П. Гулизаде, К.Б. Шахбазбеков, Д.С. Йорданов и др.// Изв. вузов.- Нефть и газ.- 1965.- № 8. С.17-35.

24. Измайлов Т.З. Методика определения коэффициента трения и сил адгезии на приборе для исследования фрикционных свойств фильтрационных корок /Т.З. Измайлов, А.М.Мамедтагизаде // Изв. вузов.- Нефть и газ.-1979.-№2.- С.27-30.

25. Иоаннесян P.A. Повышение качества бурения наклонно направленных скважин /Р.А.Иоаннесян, С.А. Ширин-Заде // Нефтяное хозяйство.- 1994.-№3.- С.25-29.

26. Калинин А.Г. Бурение наклонных скважин: Справочник. /А.Г. Калинин, H.A. Григорян, Б.З. Султанов. М.: Недра, 1990.-348 с.

27. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям /Э. Камке. М.: Наука, 1971.- 576 с.

28. Кисельман М.Л. Определение сил трения в искривленных скважинах /М.Л. Кисельман // Нефтяное хозяйство.- 1969.- № 9.- С.21-23.

29. Кистер Э.Г. О сопротивлениях движению бурильного инструмента в скважине /Э.Г.Кистер, В.Л. Михеев // Нефтяное хозяйство.- 1972.- №9.1. C.14-18.

30. Клеттер В.Ю. Совершенствование буровых растворов для строительства скважин на акватории арктического шельфа: Автореф. дисс. . канд.техн.наук: 25.00.15.- Уфа, 2010. 24с.

31. Копылов В.Е. Применение смазки бурильных труб при алмазном бурении структурно-поисковых скважин /В.Е. Копылов, Ю.А. Чистяков // Изв. вузов. Нефть и газ.- 1964.- № 9.-С.6-7.

32. Куровский Ф.М. Теория плоских механизмов с гибкими звеньями /Ф.М. Куровский .- М.: Машгиз, 1963.- 204 с.

33. Майоров И.К. Спиральный продольный изгиб колонны труб в скважине /И.К. Майоров // Нефтяное хозяйство.- 1966.- № 4.- С. 28-32.

34. Макаров И.М. Таблица обратных преобразований Лапласа и обратных Z-преобразований /И.М. Макаров, Б.М. Менский. М.: Высшая школа, 1978.- 247 с.

35. Макушок Е.М. Массоперенос в процессах трения /Е.М. Макушок, Т.В. Калиновская, A.B. Белый. Минск: Наука и техника, 1978.- 272 с.

36. Мелешкина М.И. О влиянии сил сухого трения бурильной колонны о стенки скважины на нагрузку на долото при турбинном бурении /М.И. Мелешкина, A.M. Поздняков // Тр. ВНИИБТ.- 1972.- Вып.ЗО.- С.149-158.

37. Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити /Д.Р. Меркин. М.: Наука, 1980.- 240 с.

38. Павлова H.H. Деформационные и коллекторские свойства горных пород /H.H. Павлова. М.: Недра, 1975.- 240 с.

39. Панфилов Г.А. Исследование частотной характеристики передаточного звена "колонна бурильных труб скважина /Г.А.Панфилов //Проблемы нефти и газа. - Тюмень, 1980.- Вып 48.- С. 31-35.

40. Пат. 2006563 С1 Россия, МПК У21 В 10/00. Способ создания осевой нагрузки на забой горизонтальной скважины и устройство для его осуществления / А.Ш.Янтурин, Н.Ф. Кагарманов, Р.А.Мамлеев и др.// приоритет от 29.02.88 г.

41. Петров И.П. Исследования и разработка технологии бурения горизонтальных скважин большой протяженности с использованием легкосплавных бурильных труб: Автореф. дисс. канд.техн.наук: 25.00.15.-М., 1978. 16 с.

42. Полыпаков И.С. О некоторых разработках ОАО «Саратовнефтегаз» в области строительства скважин /И.С. Полыиаков // Строительство горизонтальных скважин в АО «Удмуртнефть», 1997.- С. 72-96.

43. Ракин В.А. Проблемы и пути решения задач промыслово-геофизических исследований горизонтальных и крутонаклонных скважин /В.А. Ракин // Нефтяное хозяйство.- 1994.- № 8.- С.11-16.

44. Рекин С.А. Устойчивость, упругая деформация, износ и эксплуатация бурильных и обсадных колонн (Механика системы «колонна скважина пласт») /С.А.Рекин.-СПб.: ООО «Недра», 2005.- 467 с.

45. Самотой А.К. Прихваты колонн при бурении скважин /А.К. Самотой. -М.: Недра, 1984- 204 с.

46. Сейд-Рза М.К. Устойчивость стенок скважин /М.К. Сейд-Рза, Ш.И. Исмайлов, Л.И.Орман. М.: Недра.- 1981.- 175 с.

47. Симонов В.В. Влияние колебательных процессов на работу бурильного инструмента /В.В. Симонов, Е.К. Юнин. М.: Недра, 1977.- 216 с.

48. Синельников A.B. Автоматизация и средства контроля бурения скважин /А.В.Синельников. М.: Гостоптехиздат, i960.- 366 с.

49. Справочная книга по бурению.- Т.1., под ред. В.И. Мицевича, H.A. Сидорова.- М.: Недра, 1978.- 520 с.

50. Справочник по триботехнике / Под ред. М. Хебды, A.B. Чичинадзе. В 3 т. Т.1. Теоретические основы.- М.: Машиностроение, 1989.- 400 с.

51. Техническая инструкция по испытанию пластов инструментами на трубах (РД 153-39.0-062-00).- М.: 2001.- 132 с.

52. Типугин A.B. Определение динамических усилий, возникающих при работе с испытателями пластов /A.B. Типугин, П.С. Варламов// Нефтяное хозяйство, 1981, №1.- С.20-22.

53. Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х т./ Под ред. И.В. Крагельского.- М.: Машиностроение. Т.1, 1978.- 400 с.

54. Трубы нефтяного сортамента: Справочникк./ Под ред. А.Е. Сарояна.- М.: Недра, 1987.- 488 с.

55. Файн Г.М. Нефтяные трубы из легких сплавов /Г.М. Файн, В.Ф. Штамбург, С.М.Данелянц.-М.: Недра, 1990.- 222 с.

56. Хузина Л.Б. Использование новых технологических решений при бурении горизонтальных скважин / Л.Б. Хузина // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море.- М.: ВНИИОЭНГ.- 2006.-№9.- С.25-26.

57. Цзе Ф.С. Механические колебания /Ф.С. Цзе, И.Е. Морзе, Р.Т. Хинкл. -М.: Машиностроение, 1966.- 508 с

58. Янтурин А.Ш. Выбор режимов очистки прискважинной зоны пласта с учетом условий вскрытия пласта бурением /А.Ш. Янтурин // «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». -М.: ВНИИОЭНГ, 1993.- № 9.- С.36-38.

59. Янтурин А.Ш. Передовые методы эксплуатации и механика бурильной колонны /А.Ш.Янтурин. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1988.- 168 с.

60. Янтурин А.Ш. Спиральная деформация колонны труб в наклонной скважине /А.Ш.Янтурин, Б.З. Султанов // Изв.вузов. Нефть и газ.- 1977.-№5.- С. 15-20.

61. Янтурин А.Ш. Квази- и статическая картина загрязнения прискважинной зоны пласта /А.Ш. Янтурин, В.И. Шутихин, A.C. Прокаев, В.Н. Коньков // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и море. М.:

62. ВНИИОЭНГ, 1993.- № 9. С.16-19.

63. Янтурин Р.А. О методах расчета осевой нагрузки в колоннах штанг, бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб /Р.А. Янтурин, А.Ф. Зайнуллин, А.Ш. Янтурин, А.Х. Габзалилова// Нефтяное хозяйство. -2012. -№ 1. -С. 88-91.

64. Янтурин Р.А. О методах расчета осевой нагрузки в колоннах штанг, бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб /Р.А. Янтурин, А.Ф. Зайнуллин, А.Ш. Янтурин, А.Х. Габзалилова // Нефтяное хозяйство.- 2012.- № 1.- С. 88-91.

65. Яремийчук Р.А. Обеспечение надежности и качества стволов глубоких скважин /Р.А.Яремийчук, Г.Г. Семак М.: Недра, 1982.- 259 с.

66. Aadnoy B.S. Stability of Highly Inclined Boreholes /B.S. Aadnoy, M.E. Chenevert // Petroleum Engineer.- 1987.- № 12.- p.p. 364-374.

67. Field Data Analysis of Weight and Torque Transmission to the Drill Bit /Gazaniol D. // 19th Annu. Offshore Technol. :Conf., Houston, Tex., Apr. 2730, 1987: Proc., Vol. 3.-S. 1., s. a. .-C. 239-246.

68. Field Data Analysis of Weight and Torque Transmission to the Drill Bit /Gazaniol D. // 19th Annu. Offshore Technol. :Conf., Houston, Tex., Apr. 2730, 1987: Proc., Vol. 3.-S. 1., s. a. .-C. 239-246.

69. Field Data Analysis of Weight and Torque Transmission to the Drill Bit /Gazaniol D. // 19th Annu. Offshore Technol. :Conf., Houston, Tex., Apr. 2730, 1987: Proc., Vol. 3.-S. 1., s. a. .-C. 239-246.

70. Kolle J., Marvin М/ Hydropulses increase drilling penetration rates /J. Kolle, M. Marvin // Oil and Gas Journal/- Week of March 29.- 1999.- P.33-37.

71. Lubinski A .Helical Buckling of Tubing Sealed in Packers /А. Lubinski, W.S. Althouse, G.L. Logan // Journal of Petroleum Technology.- 1962.- June.-P.655-670.

72. Lubinski A.Helical Buckling of Tubing Sealed in Packers /А. Lubinski, W.S. Althouse, G.L.Logan // Journal of Petroleum Technology. 1962. June.- P.655-670.

73. Lubinski A. Helical Buckling of Tubing Sealed in Packers /А. Lubinski, W.S. Althouse, G.L.Logan // Journal of Petroleum Technology. 1962. June.- P.655-670.

74. Moore W.D. ARCO Drilling Horisontal Drainhole for Better Reservoir

75. Placement /W.D. Moore // Oil and Gas JournalSep., 1980.- № 15.

76. Muharry A. Horisontal Drilling Improves Recovery in Abu Dhabi /A. Muharry // Oil and Gas Journal.- 1993. Vol.91.- № 38.- p.p. 54-56.

77. Walker T. Underbalanced complations improve well safety and productivity /T. Walker, M.Hopemann // World Oil.- 1995, XI.- Vol 216, № 11.- P.35-38.

Информация о работе

Габзалилова, Альфира Хамитовна
кандидата технических наук
Уфа, 2012
ВАК 25.00.15

Диссертация

Научно-методическое обоснование увеличения длины горизонтальных интервалов стволов скважин - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы