CC BY
46
УДК 55
Дохотеру Б.В., студент второго курса магистратуры Тюменского Индустриального Университета
г. Тюмень, РФ
Салтыков В.В., профессор, доктор технических наук кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин», Институт геологии и нефтегазодобычи
Тюменского Индустриального Университета
г. Тюмень, РФ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОВ ВИБРАЦИЙ И АНАЛИЗ ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОДНОГО ИЗ МЕСТОРОЖДЕННИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Аннотация
В условиях наклонно-направленного и горизонтального бурения опасность при возникновении вибраций может привезти к необратимым процессам разрушения элементов КНБК.
Современные технологии при бурении скважин позволяют контролировать и предупреждать процессы возникновения нежелательных колебаний, приводящих к выходу из строя элементов компоновки низа бурильной колонны.
Ключевые слова
Осевые, боковые, крутильные, вибрации, ускорение пиковое, среднее, момент, колебаний, компоновка низа бурильной колонны
Цель работы
Целью работы является анализ возникновения вибраций в бурильной колонне в процессе бурения скважин, включающего в себя определение типа вибрации, а также рекомендаций для снижения разрушительных последствий их влияния на процесс строительства скважин на примере одного из месторождений Западной Сибири.
При бурении скважин возможны три типа вибраций КНБК.
Рассмотрим их ниже:
1) осевые - это продольные движения вдоль бурильной колонны, возникающие в результате попеременного растяжения и сжатия;
Рисунок 1 - Колебания в продольном сечении
2) боковые - представляют собой поперечные вибрации из стороны в сторону. Вызывают сгибание и разгибание инструмента. Следствием является то что одна сторона инструмента попеременно находится в растянутом или сжатом состоянии, а другая наоборот [1];
Рисунок 2 - Колебания в поперечном сечении
3) крутильные - эти вибрации возникают в результате сопротивления вращению, происходит скручивание инструмента до того момента, пока не создастся крутящий момент необходимый для преодоления данного сопротивления.
Рисунок 3 - Колебания торсионные
При анализе данных с месторождения, скважины можно сделать заключение о вибрациях, которые испытывала компоновка во время бурения.
При рассмотрении плота можно заметить средние боковые вибрации больше 1 g, также средние осевые вибрации, в интервале от нижнего до среднего пикового ускорения. Данный тип вибраций определяется как прерывистое перемещение («Stick-slip»).
Следствием данных пиковых значений ускорений является неравномерное вращение долота, при котором через регулярные интервалы долото мгновенно перестает вращаться, что приводит к периодическому закручиванию колонны и затем к свободному вращению. Этот механизм устанавливает основные крутильные вибрации в колонне [2].
Рисунок 4 - Анализ вибраций в интервале пиковых значений
Высокие пиковые значения колебаний могут также свидетельствовать о подскакивании долота на
забое.
При рассмотрении плота можно заметить значения от средних до высоких пиковых ускорений, но низких и средних ускорений. Пиковые равны, что является частным случаем боковых ударов («Lateral shocks»).
При воздействии этих вибраций КНБК двигается в боковом направлении или иногда произвольно вперед и назад (хаотически).
В отличие от завихрения в обратную сторону, это хаотическое движение часто приводит к средним/высоким пиковым боковым ускорениям, но низким средним ускорениям данных датчиков.
Также боковые удары приводили к многочисленным страгиваниям замков соединений телесистемы и забойного двигателя.
Боковые удары КНБК могут быть вызваны завихрением долота или вращением несбалансированной бурильной колонны.
Также стоит добавить, что сильная боковая вибрация, происходящая в результате осевых возбуждений, вызываемых взаимодействием долота/породы может вызвать другой вид разрушительного воздействия вибраций - параметрический резонанс.
Динамический компонент осевой нагрузки в основном вызывается взаимодействием «долота» -«породы», приводящим к колебаниям нагрузки на долото. Осевые колебания на определенной частоте приводят к боковому отклонению бурильной колонны через уже происходящие небольшие боковые смещения (т.е. небольшие изгибания, которые уже существуют, увеличатся из-за проходящей через них волны).
Заключение.
Прерывистое перемещение может привести к повреждению долота PDC, снижению скорости проходки, превышению момента соединения, откручиванию и отвороту бурильной колонны. Также может вызвать нарушение работы телесистемы с гидравлическим каналом связи, износ стабилизатора и калибра долота.
Боковые удары могут вызвать отказы компонентов телесистемы (двигатель, телесистема и т.д.), локальный износ замкового соединения и/или стабилизатора, промывы или отвороты из-за усталостных трещин соединения, повышенный средний момент.
Контроль вибраций во время бурения позволяет снизить непроизводительное время, возникающие при смене элементов КНБК вследствие разрушительного действия различных типов колебаний, а также увеличить срок эксплуатации дорогостоящих элементов телеметрии.
Список использованной литературы:
1. Ишемгужин И.Е., Ямалиев В.У., Ишемгужин Е.И. Диагностирование объектов нефтегазодобычи при случайных колебаниях технологических параметров бурения // Нефтегазовое дело. 2011. Т. 9. № 3. С. 17 - 20.
2. Патент 2124125 РФ. Способ регулирования оптимальной осевой нагрузки на долото при бурении скважин / И.Е. Ишемгужин, В.У. Ямалиев, В.В. Пашинский, Е.И. Ишемгужин, М.Н. Козлов, С.В. Назаров,
3.М. Галеев, А.В. Лягов; МПК6 E21B045/00, E21B044. № 97103910/03; заяв. 12.03.1997; опубл. 27.12.1998. Бюл. № 5.
3. Любимова С.В. Повышение эффективности бурения наклонно - направленных скважин с горизонтальными участками путем снижения прихватоопасности: диссертация на соискания у.с. к.т.н. АГНИ, Альметьевск, 2012 - 137 с.
© Дохотеру Б.В., Салтыков В.В., 2022
