Konwencjonalne narzędzia do wiercenia kierunkowego

Trzy kwestie, które należy uwzględnić przy sterowaniu trajektorią otworu wiertniczego:

① Rozsądnie zaprojektuj zespół otworów dolnych (BHA), aby kontrolować szybkość zmiany kąta odchylenia otworu.

② Rozsądnie zaprojektuj lub wybierz narzędzia wiertnicze o specjalnej konstrukcji, aby kontrolować szybkość zmian kąta azymutu otworu.

③ Rozsądnie dobierz i kontroluj ciężar wiertła (WOB), aby regulować pionową prędkość penetracji wiertła i wielkość sił formacji, uzyskując w ten sposób kontrolę krzywizny otworu wiertniczego.

Do konwencjonalnych narzędzi do wierceń kierunkowych zalicza się głównie: podwierty kierunkowe, niemagnetyczne kołnierze wiertnicze (NMDC), ciężkie rury wiertnicze (HWDP), stabilizatory, wycieraczki z gniazdami kluczowymi itp.

I. Podsystem kierunkowy

1. Typy

Wiercenie kierunkowe proste: Stosowane do wiercenia kierunkowego przy użyciu wierteł postępowych z obudową wygiętą (PCD).

Wiertło kierunkowe wygięte: Stosowane do wiercenia kierunkowego przy użyciu wierteł postępowych z prostą obudową (PCD).

2. Podstawowa struktura

1) Kierunkowy prosty sub

Elementy: Obudowa 4, tuleja centrująca 1, klucz kierunkowy 3, śruba ustalająca 2

2) Kierunkowy wygięty sub

Komponenty: Obudowa 4, tuleja centrująca 1, klucz kierunkowy 3, śruba ustalająca 2. W porównaniu z prostym elementem kierunkowym ma kąt zgięcia konstrukcyjnego λ, a wzór obliczeniowy jest następujący: λ = 57,3 × (a – b) / d

II. Niemagnetyczna obroża wiertnicza (NMDC)

1. Funkcja

Osłonić magnetyczne przyrządy pomiarowe, aby uniknąć błędów pomiarowych.

Pełnią funkcje zwykłych kołnierzy wiertniczych.

2. Materiały niemagnetycznych kołnierzy wiertniczych

Należą do nich głównie stop monelowy (zawierający miedź, nikiel, chrom itp.), stop chromowo-niklowy, stop austenityczny na bazie chromu i manganu, stop berylowo-miedziany, stal niemagnetyczna SMFI oraz krajowa stal manganowo-chromowo-niklowa.

3. Wybór długości kołnierza wiertarskiego niemagnetycznego

Zapoznaj się z „Mapą natężenia poziomego pola magnetycznego Ziemi”. Rozsądny dobór długości niemagnetycznej kryzy wiertniczej umożliwia dokładny pomiar azymutu magnetycznego w otwartym odcinku otworu. Im wyższe natężenie pola magnetycznego w danym obszarze, tym dłuższy wymagany jest niemagnetyczny kryz wiertniczy.

4. Kontrola i użytkowanie niemagnetycznych kołnierzy wiertniczych

1) Prostość zewnętrznej cylindrycznej powierzchni niemagnetycznego kołnierza wiertniczego musi wynosić ≤ 2 mm/m, a prostoliniowość na całej długości musi wynosić ≤ 5 mm/m.

2)Zarysowania na powierzchni korpusu rury kołnierza wiertniczego niemagnetycznego nie mogą przekraczać określonego dopuszczalnego limitu zarysowań.

3)Powierzchnia gwintu musi być gładka, bez dopuszczalnych nierówności, pęknięć, spękań i innych uszkodzeń.

4）Moment dokręcania gwintów kołnierzy wiertniczych niemagnetycznych musi być ≥ określony minimalny moment obrotowy.

5)Względną przenikalność magnetyczną i jednorodność magnetyczną niemagnetycznej obejmy wiertniczej należy sprawdzać raz w roku, a wyniki kontroli muszą być zgodne ze specyfikacjami normy dotyczącej niemagnetycznej obejmy wiertniczej (SY5145-86).

III. Ciężka rura wiertnicza (HWDP)

Stosowany jest na dnie otworu wiertniczego BHA w celu zastąpienia kołnierzy wiertniczych w celu wywierania nacisku. W operacjach kierunkowych z użyciem narzędzi sterujących zmniejsza powierzchnię styku ze ścianą otworu wiertniczego, minimalizuje opory tarcia, ułatwia operacje ślizgowe, zwiększa bezpieczeństwo w otworze wiertniczym i sprzyja kontroli parametrów kierunkowych otworu wiertniczego. Służy również jako sekcja przejściowa między kołnierzami wiertniczymi a rurami wiertniczymi, łagodząc zmiany sztywności.

IV. Stabilizator

1.Zastosowania stabilizatorów w wierceniu kierunkowym

W systemach BHA typu „build-up” i BHA typu „drop-off” stabilizatory pełnią funkcję punktów podparcia. Poprzez regulację położenia stabilizatorów w dolnym systemie BHA można zmienić stan naprężeń w dolnym systemie BHA, aby uzyskać kontrolę nad trajektorią otworu wiertniczego.

2.Zwiększ sztywność dolnego BHA, aby ustabilizować odchylenie otworu i azymut. W BHA z kątem trzymania, sztywność dolnego BHA jest zwiększana poprzez zmniejszenie odległości między wiertłem a stabilizatorem oraz między stabilizatorami, aby ograniczyć odkształcenie ściskające dolnego BHA i uzyskać efekt utrzymania odchylenia.

3.Wykonaj otwór wiertniczy tak, aby jego krzywizna zmieniała się łagodnie i gładko, co pomoże ograniczyć występowanie komplikacji na dnie otworu.

Uwaga! Podczas wprowadzania stabilizatora do studni i wyciągania go ze studni, należy dokładnie zmierzyć jego średnicę zewnętrzną, sprawdzić stopień zużycia i pozycję montażu w rurze BHA. Zużycie stabilizatora na średnicy zewnętrznej nie powinno przekraczać 2 mm.

Rodzaje stabilizatorów:

Stabilizator symetryczny z prostymi żebrami Stabilizator sferyczny pięciopłatowy (trzypłatowy)

Stabilizator spiralny pięciopłatowy (trzypłatowy)r Wymienna tuleja stabilizatora

Trójpłatowy stabilizator mimośrodowyWymienny stabilizator

V. Kluczyk-wycieraczka siedzenia

Kształt geometryczny wycieraczki gniazda klucza jest podobny do kształtu stabilizatora spiralnego. Jego wymiary całkowite są mniejsze niż stabilizatora, ale większe niż kołnierza wiertarskiego. W odróżnieniu od stabilizatora spiralnego, zarówno górne, jak i dolne, nachylone ramiona wycieraczki gniazda klucza są spawane napawaniem elektrodami ze stopu twardego w kształt stożka, który pełni funkcje cięcia, rozwiercania i czyszczenia gniazd klucza.

Pozycja wycieraczki gniazda kluczowego w przewodzie wiertniczym jest następująca:

1. BHA Specjalistyczne do czyszczenia siedzeń samochodowych

Konfiguracja BHA do czyszczenia gniazd kluczy ogólnych: Bit + mały kołnierz wiertniczy (50～60m) + wycieraczka gniazda klucza + słoik wiertniczy + ciężka rura wiertnicza (HWDP).

Do wycierania dłuższych gniazd kluczy można zastosować następujący zestaw narzędzi: wiertło + 1 stojak z małym kołnierzem wiertarskim + wycieraczka gniazda klucza + 1 stojak z małym kołnierzem wiertarskim + elastyczne złącze + słoik wiertniczy + ciężka rura wiertnicza (HWDP).

Średnica zewnętrzna małego kołnierza wiertniczego w rurze wiertniczej powinna być taka sama jak średnica zewnętrzna złącza rury wiertniczej używanej podczas wiercenia. Podczas prowadzenia rury wiertniczej na wysokość około 100 m nad osadą klucza, należy kontrolować prędkość wiercenia; po napotkaniu oporu należy rozpocząć rozwiercanie i ściśle kontrolować siłę WOB (zazwyczaj poniżej 49 kN).

2. Wycieranie gniazda klucza podczas wiercenia

W wierceniach kierunkowych, rozpoczynając od sekcji narastającej, w dolnej części otworu wiertniczego (BHA) często stosuje się wycieraczki z gniazdami klinowymi. Ze względu na krzywiznę odwiertu i litologię formacji, wycieraczka z gniazdami klinowymi jest stosowana do wielokrotnego rozwiercania w sekcjach „dogleg”, gdzie prawdopodobnie tworzą się gniazda klinowe, aby zapobiec ich powstawaniu.

VI. Zawór pływakowy

Jego główną funkcją jest zapobieganie cofaniu się płynu wiertniczego (co może uszkodzić narzędzia pomiarowe w otworze wiertniczym) oraz zapobieganie zatykaniu się dysz wiertniczych.

VII. Hanger Sub

W środku znajduje się przyrząd do pomiaru podczas wiercenia (MWD), co zapewnia bezpieczne i stabilne środowisko pomiarowe dla MWD.

Na zewnętrznej ściance wiertła podwieszanego znajduje się linia skali dla strony wysokiej, która służy do kalibracji strony wysokiej wiertła postępowego (PCD) oraz pomiaru wartości przesunięcia między MWD a PCD. Wewnętrzna ścianka wiertła podwieszanego jest wyposażona w wystający klin, który jest używany podczas ustawiania MWD. ​​Gdy MWD nie jest używane, należy najpierw wyjąć wiertło podwieszane, aby uniknąć wypłukania klina z powodu nadmiernego przepływu (co może spowodować wypadki w otworze wiertniczym).

VIII. Słoik

Jego główną funkcją jest utrzymanie równowagi roboczej wiertła i przewodu wiertniczego oraz pomoc w uwolnieniu zakleszczonej rury w przypadku jej zakleszczenia.

IX. Elastyczny staw

Jego główną funkcją jest ochrona wiertła i zwiększenie elastyczności przewodu wiertniczego podczas wstrząsów.