Вдосконалення математичної моделі одноопорних неорієнтованих компоновок низу бурильної колони

Abstract

Розглядаються важливі питання підвищення техніко-економічних показників буріння нафтових і газових свердловин за рахунок вдосконалення технічних засобів і науково-методичних основ їх проектування і вибору. Охарактеризовано вплив конструктивних параметрів неорієнтованих компоновок низу бурильної колони на статичні характеристики її взаємодії з вибоєм та стінками свердловини. Проаналізовано світовий досвід вирішення питань проектування, вибору і експлуатації неорієнтованих компоновок низу бурильної колони з одним опорно-центрувальним елементом. Окрім того, визначено основні підходи і методики, які використовуються при проектуванні неорієнтованих компоновок низу бурильної колони з одним центратором, і критерії, що є визначальними при їх виборі для різних задач спрямованого буріння. Досліджено процес впливу на статичні характеристики взаємодії елементів неорієнтованої компоновки низу бурильної колони вала шпинделя вибійного двигуна. За результатами аналітичних досліджень на прикладі одноопорних конструкцій компоновок встановлено, що врахування в аналітичній схемі взаємодії нижньої частини бурильної колони з вибоєм і стінками свердловини різних за розмірами елементів компоновки, незалежно від їх довжини, ваги і жорсткості на згин, впливає на статичні характеристики їх взаємодії із стінками свердловини, а саме: на відхиляючу силу на долоті, кут його повороту і сили притискування центрувальних елементів до стінок свердловини.

Рассматриваются важные вопросы повышения технико-экономических показателей бурения скважин за счет совершенствования технических средств и научно-методических основ их проектирования и выбора. Охарактеризованы влияние конструктивных параметров неориентированных компоновок низа бурильной колонны на статические характеристики ее взаимодействия с забоем и стенками скважины. Проанализированы мировой опыт решения вопросов проектирования, выбора и эксплуатации неориентированных компоновок низа бурильной колонны с одним опорно-центрирующим элементом. Кроме того, определены основные подходы и методики, используемые при проектировании неориентированных компоновок низа бурильной колонны с одним центратором и критерии, которые являются определяющими при их выборе для различных задач направленного бурения. Исследован процесс влияния на статические характеристики взаимодействия элементов неориентированной компоновки низа бурильной колонны вала шпинделя забойного двигателя. По результатам аналитических исследований на примере одноопорный конструкций компоновок установлено, что учет в аналитической схеме взаимодействия нижней части бурильной колонны с забоем и стенками скважины различных по размерам элементов компоновки, независимо от их длины, веса и жесткости на изгиб, влияет на статические характеристики их взаимодействия с стенками скважины, а именно: на отклоняющую силу на долоте, угол его поворота и силы прижима центрирующих элементов к стенкам скважины.

The article deals with the important issues of increasing technical and economical parameters of oil and gas wells drilling by improving facilities and scientific and methodological bases of their design and choice. The influence of structural parameters of non-directional bottom-hole assemblies on the static characteristics of its interaction with the well bottom hole and walls has been characterized. International experience in solving different issues concerning design, selection, and operation of the non-directional bottom-hole assemblies with one supporting and centering element has been analyzed. In addition, the main approaches and techniques, used for designing of non-directional bottom-hole assemblies with one centralizer, and criteria that are essential when choosing them for different tasks of directional drilling have been determined. The process of impact on the static characteristics of interaction of such non-directional bottom-hole assembly elements as spindle shaft and bottomhole engine has been studied. The results of the analytical studies on the example of single-support constructions of the assemblies have shown that taking into account in the analytical scheme the interaction of the bottom-hole assembly with the well bottom hole and walls, its different-in-size elements, notwithstanding their length, weight, and bending stiffness, influence the static characteristics of their interaction with the borehole walls, in particular deflecting force on the bit, its deflection angle and pressing force of the centering elements to the walls of the well.