Применение гидродинамического ловителя с ориентированным потоком промывочной жидкости для удаления с забоя скважины металлического скрапа Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© И.Р. Миннахметов, 2012

УЛК 622.248

И.Р. Миннахметов

ПРИМЕНЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ЛОВИТЕЛЯ С ОРИЕНТИРОВАННЫМ ПОТОКОМ ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ С ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СКРАПА

Рассмотрено применение гидродинамического ловителя в составе компоновки Windows Master для очистки забоя скважин от металлического скрапа при забури-вании боковых стволов.

Ключевые слова: гидродинамический ловитель, металлический скрап, ориентированный поток, забуривание бокового ствола.

С каждым годом увеличиваются объемы бурения многоствольных скважин, что требует улучшения качества очистки забоя от металлического скрапа, образующегося при зарезке новых стволов. Существующие для этих целей технические средства и методика их использования не обеспечивают надежное удаление с забоя скважины металлической стружки и шарошечных частей, что является одной из причин возникновения аварий в бурении. Металлические обломки и крупный шлам, связанные к тому же плотной глинистой массой, располагающиеся на поверхности забоя, снижают проходку на долото и служат причиной прихвата бурильного инструмента [1].

Выделяют два способа забурива-ния бокового ствола [2]:

• зарезка фрезером щелевидного «окна» в обсадной колонне с подвесного клина и бурение ствола со стационарного или съемного клинового отклонителя;

• круговое фрезерование эксплуатационной колонны на интервале 7— 9 м вырезающим устройством и забу-ривание бокового ствола двигателем-отклонителем с зарезного цементного моста или подвесного клина.

Особенно актуальна очистка забоя скважины от металлического скрапа при забуривании бокового ствола путем кругового фрезерования эксплуатационной колонны, для чего предполагается внедрение в компоновку Windows Master гидродинамического ловителя с ориентированным потоком промывочной жидкости (рис. 1).

На рис. 2 изображен общий вид гидродинамического ловителя, состоящий из корпуса, внутри которого имеется камера, разделенная поперечными перегородками, съемная насадка и эксцентрично расположенная трубка. Насадку выбирают исходя из формы забоя скважины, зависящей от типа долота, которым велось бурение. С наружной стороны корпуса прорезан паз, в верхней части которого имеется боковое окно во внутреннюю камеру ловителя.

Гидродинамический ловитель работает следующим образом. Устройство на колонне труб спускают в скважину, забой которой необходимо очистить от металлического скрапа. Промывочная жидкость по трубке, а затем через насадку, истекает непосредственно у стенки скважины и направляется параллельно к поверхности забоя, и восходящим потоком

Рис. 1. Система для вырезания окна за один спуско-подъем: а — срезание болта и начало зарезки окна; б — увеличение нагрузки на долото и завершение зарезки окна; А - гидродинамический ловитель

промывочной жидкости металлический скрап выгталкивается вверх по пазу через боковое окно При проходе жидкости через внутреннюю камеру скорость потока падает, и металлический скрап осаждается в камере, а жидкость направляется вверх и удаляется через отверстия в корпусе. После подъема ловителя камеру очищают от поднятого скрапа. Повышение эффективности очистки забоя достигается путем использования ассиметричной схемы промывки. В 1975 г. Жидовцев сконструировал долото с комбинированной схемой промывки: одна обычная периферийная насадка, один канал истечения через лапу, цапфу и шарошку долота и еще один промывочный канал, направленный вверх. Результаты бурения долотами с ассиметричной схемой промывки позволили увеличить среднюю скорость проходки на 50 % по сравнению с серийными долотами [3].

Для очистки скважины от металлической стружки при забуривании боковых стволов возможно использование двух схем. Первая схема предусматривает очистку забоя в процессе

Рис. 2. Гидродинамический ловитель: 1 —

корпус; 2 — отверстие для выхода жидкости; 3 — боковое окно; 4 — трубка, 5 — промывочная жидкость, 6 — камера, 7 — металлический скрап, 8 — насадка

самой операции по забуриванию нового ствола, путем включения в состав очистного инструмента, а вторая с забоя основного ствола.

Из металлообрабатывающей области [3] известно, что при обдирке, когда необходимо удалить из заготовки большое количество металла, выгоднее работать с малой скоростью резания и с большим сечением стружки, что возможно при большой глубине снимаемого слоя и относительно малой подаче (рис. 4). Для практиче-

6

а

ского использования скорости резания и (м/мин) используют формулу:

и = С / Р1/п,

где С - удельная скорость резания при сечении стружки Р (м/мин), п -коэффициент, зависящий от марки стали.

Для стали хромоникелевой п = 1,75. Для твердой стали 5В = 70-85 кг/мм2.

Так, например, для твердой стали (5В= 70—85 кг/мм2) при сечении стружки Р = 40 мм2 необходимо соз-

давать удельное давление на резец 220 кг/мм2, допустимая скорость резания и составит 4,2 м/мин.

Помимо диаграммы существуют также формулы, по которым можно определять скорость резания в зависимости от глубины резания и подачи. Ниже приведены упрощенные формулы Тэйлора:

• для стали

и = С / (З0'5 X 10'4),

• для чугуна

и = С / (З0'43 X 1°'26).

1. Литвиненко В. С., Калинин А. Г. Основы бурения нефтяных и газовых скважин: Учебное пособие - М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2009. - 544 с.

2. Морозов Ю.Т., Васильев Н.И.

Проектирование и сооружение наклон-

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ных и горизонтальных скважин / Учебное пособие. — СПб.: СПГГИ (ТУ), 2010. — 67 с.

3. Маковей Н. Гидравлика бурения. -

М.: Недра, 1986. - 536 с. ЕШ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Миннахметов Ильдар Разумович — аспирант, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», е-шаИ: [email protected].