Файл: Михайлова, Н. Д. Практические расчеты при колонковом бурении учеб. пособие.pdf

Количество свечей, оставшееся в колонне (81 - 36 - 18 = = 27), следует поднимать на Шскорости лебедки. Переключения на ІУ, У, УІ скорости дают возможность поднимать незначитель­ ное количество свечей на каждой из перечисленных скоростей вледствие небольшой разницы в грузоподъемности лебедки.

Ответ: а) до глубины 537 м бурение ведется с подъемом инструмента на прямом канате; б) до глубины 1050 м применяется оснастка 1 х 2; в) до проектной глубины 1500 м следует приме­ нять оснастку 2 x 3 .

Г л а в а УШ. НАПРАВЛЕВН0Е И МНОГОЗАБОЙНОЕ БУРШЕ РАЗВЕДОЧНЫХ СКВАЖИН

§ 1. Общие положения

При разведке глубоко залегающих рудных тел все большее применение находит многозабойное бурение, когда подсечение рудного тела производится на разных горизонтах несколькими скважинами, разветвленно направленными из одного основного ствола. Такой метод бурения позволяет снизить стоимость и со­ кратить сроки разведки месторождений за счет уменьшения объе­ ма буровых работ по вмещающим породам на 30-50$, сокращения монтажно-демонтажных, транспортных и других видов работ. Мно­ гозабойное бурение экономически целесообразно при глубине

сквахнны более 300 м.

Для обеспечения максимальной производительности наклонно­ го и многозабойного бурения следует проектировать профили на­ правленных скважин с учетом закономерностей их естественного искривления на каждом конкретном месторождении.

Регулирование кривизны скважины в процессе ее проходки может осуществляться различными технологическими приемами и техническими средствами [38, 39, 40].

В БИТРе для целей направленного и многозабойного бурения разведочных колонковых скважин были разработаны и практически опробованы технические средства двух типой [40]:

1)для искусственного искривления скважин с естественно­ го забоя с целью проходки ствола по заданному профилю - отнло-, няющхі снаряд (СО - 73/46-3° и СО-57/36-30 ) и ступенчатый рас­

ширитель;

2)для забуривания дополнительных стволов многозабойных скчяжтн с искусственного забоя - пробка-забой (ПЗ) для пере­ крытия ствола и стационарный клин (КОС-73-2,50 и КОС-57-2,50).

Для подробного изучения вопросов проектирования и бурения наклонно-направленных и ыногозабойных скважин следует обра­

титься к работам [40, 41, 42].

§ 2. Проектирование профиля дополнительного ствола многозабойной скважины

При проектировании профилей многозабойных скважин стре­ мятся к разработке рационального профиля дополнительного ство­ ла, т .е . такого, который обеспечивал бы достижение проектной точки забоя с"наименьшими затратами времени и средств [43,44]. Установлено, что форма рационального профиля отклоненного ствола зависит от способа искусственного искривления. В слу­ чае, когда возможно осуществление искусственного искривления скважины без снижения производительности бурения (учет зако­ номерностей естественного искривления скважин и использова­ ние различных компоновок снаряда^ рациональным профилем допол-

нительного ствола будет профиль, составленный из дуги окружнос­ ти минимально допустимого радиуса [45]. В том случае, когда искусственное искривление скважин осуществляется при помощи съемных клиньев, профиль дополнительного ствола, построенный по дуге окружности, может оказаться не наилучшим, так как в этих условиях стоимость проходки его зависит не только от дли­ ны ствола, но и от количества и глубины постановки съемных клиньев. В этом случае рациональным профилем дополнительного ствола будет профиль, составленный из двух участков: верхнегокриволинейного и нижнего - прямолинейно-наклонного [43]. Буре­ ние скважины по такому профилю осуществляется в криволинейном участке по дуге окружности при помощи съемных клиньев, а на прямолинейно-наклонном - обычным способом без применения клиньев.

В данной работе рассмотрим несколько случаев проектирова­ ния рациональных профилей дополнительных стволов многозабойных скважин. Методика расчетов разработана в БИТРе А.М.Курмашевым, В.Г.Вартыкяном и д р .[43, 44, 45, 46].

1 - й с л у ч а й . Основной и дополнительный стволы скважины (малого диаметра) расположены в одной апсидаяьной плоскости. Участок основного ствола (ниже точки забурки) пря­ молинейный (рис.4).

Проектирование скважины такого профиля сводится к опреде­ лению глубины заложения дополнительного ствола І ъ и рациональ­ ной длины криволинейного Lt и прямолинейно-наклонного Ьг участков. Исходными данными при проектировании являются глуби­ на скважины L и заданный (в зависимости от сетки разбурива­ ния) отход забоя отклоненного ствола от основного Я .

Прежде чем приступить к расчету профиля, определяют зна­

ние дополнительного ствола с наибольшей экономической эффек­ тивностью. Установлено [43 , 44J , что величина Ѳопт зависит только от величины отхода забоя дополнительного ствола от основного и может быть рассчитана по формуле

тенсивность искривления, град/н; /г, - отход забоя до­ полнительногоствола от основ­ ного ствола на криволинейном

участке,м; Ѳ - величина набора ~ кривизны, принимаемая равной Ѳопт ,гр ад ;/у - отход забоя от основного ствола на прямоли­ нейно-наклонном участке ,м; Я - заданный отход ствола,м; г, - проекция криволинейного участ­ ка на ось основного ствола,м; Іг - проекция прямолинейно-на­ клонного участка на ось основ­ ного ствола,м; і , - длина криво­ линейного участка,м; Ü” - длина прямолинейно-наклонного участ­ ка, м;Ьотобщая длина отклонен­ ного ствола,м; Ls - глубина за­ буривания (по буровому инстру­ менту) ,м; L - глубина скважи­ ны,м. Количество постановов клиньев определяют, исходя из набора кривизны за одну уста­ новку клина в 2°:

где п - количество постано­ вок клина.

Для упрощения расчета про­ филя дополнительного ствола

предложена номограмма [43], содержащая четыре шкалы (рис.5). На левом верхнем квадрате дана зависимость Ѳопт = f (H) . На пра-, вом верхнем и нижнем квадратах изображены длины ствола соответп ственно криволинейного и прямолинейно-наклонного участков. По левому нижнему квадрату определяется глубина забуривания дополнительного ствола. Номограмма позволяет рассчитать профи-

Рис,б. Номограмма для расчета элементов смешанного профиля отклоненного ствола многозабойвой скважины

основных стволов от 5 до 150 и с г криволинейного участка ст 0,10 до 0,25 град/м. Следует иметь в виду, что на номограмме шкала глубины забуривания дополнительного ствола рассчитана для скважин глубиной 1000 м. Поэтому при расчетах профилей для скважин, глубина которых отличается от 1000 м, в показания шкалы необходимо вносить поправку. В случаеь< 1000 м необхо­ димо вычитать, а в случае I > 1000 м - прибавлять к полученному

по номограмме значению Ls разницу между 1СХЮ м и фактической глубиной скважины. Все другие шкалы номограммы пригодны для расчета профилей дополнительных стволов скважин любой глубины. 2 - й с л у ч а й . Проектирование профиля дополни­

тельного ствола многозабойной скважины в случае криволинейного основного ствола (рис.6).

Положение о прямолинейности основного ствола, принятое при рассмотрении 1-го случая, не всегда справедливо. В практи­ ке бурения из-за частой перемежаемости горных пород и наклон­ ного их залегания интенсивность естественного зенитного искрив­

ления на конечных участках скважины достигает существенных зна>- чений (3-4° на 100 м), что нельзя не учитывать при проектиро­ вании профиля многозабойной скважины. В этом случае в формулу для определения оптимального набора кривизны вводится попра­

ления на криволинейном участке дополнительного ствола, град/м. Значения интенсивности искусственного искривления принимаются в пределах і„ = 0,08 + 0,25 град/м. Значения интенсивности естественного искривления должны приниматься по данным конкрет­ ных месторождений. Обычно значения іе находятся в пределах 0,01 - 0,08 град/м. Все остальные элементы рационального про­ филя дополнительного ствола, проводимого в апсидальной плос­ кости основного, при наличии зенитного искривления последнего, рассчитываются по формулам (116) - (125).

Если отход Н} забоя дополнительного ствола задается в плоскости падения пласта и угол падения пласта полезного иско­ паемого превышает 10-15°, то это следует учитывать при проек­ тировании профиля дополнительного ствола[47] (рис.7).

Рис.6* Схема многозабойной скважины с криволинейным основным стволом

Рве.7. Схема к проектированию профиля дополниталысого ствола ссаажюш

В этом случае значение отхода Ип выражается на графине горизонтальной линией, соединяющей заданную точку пересечения пласта полезного ископаемого (А иди А* ) с осью основного ствола скнажинн (точкив и в ' ) . Тогда истинное значение отхо-^ да забоя дополнительного ствола определится из выражения

(127)

где Л} - отход проектного забоя дополнительного ствола от основного, заданный в плоскости падения пласта, м; у - угод падѳдря пласта, град; • Ѳк - конечный.зенитный угол основного ствола, град. Знак "+" в формуле (127) ставится, если основ­ ной ствол направлен в сторону падения пласта, знак - если основной ствол проведен в сторону восстания пласта.Кроме того* в этом случае происходит изменение глубины забуривания допол­ нительного ствола на величину