Технические науки/10. Горное дело

Студент Бац Ігор Миронович

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу,

Україна

ДО ПИТАННЯ КОЛИВАННЯ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ

В даний час збільшення попиту на нафту штовхає нафтову і газову промисловості для впровадження нових технологій і підвищення ефективності процесу буріння. Коливання бурильної колони є важливою причиною передчасної поломки складових елементів бурильної колони та зменшення ефективності робіт [4].

Динамічна поведінка бурильного долота є критичним фактором у ефективності буріння. Вона впливає на механічну швидкість, стан свердловини та частоту заміни долота. Ці умови визначаються чисельними вибійними та поверхневими факторами, такі як навантаження на долото, швидкість обертання, властивості бурового розчину, продуктивність бурових насосів, склад КНБК, конструкція долота, параметри свердловини та властивості гірської породи. Більш глибоке розуміння цієї поведінки може призвести до значних покращень у всіх цих областях [1].

Бурильна колона може коливатися у три різні режими [4]:

· Повздовжні коливання (осьові коливання) виникають коли бурильна колона коливається вздовж її осі. Цей тип коливання спостерігається у відносно не глибоких вертикальних свердловинах. Повздовжні коливання спричиняють поломки КНБК, пошкодження зубців та опор долота. Це також зменшує чутливість сенсорів вибійних приладів та сповільнює механічну швидкість.

· Поперечні коливання виникають, коли долото обертається навколо неконцентричної осі, що відхиляється від осі свердловини та спричиняє хвилі поперечних коливань у бурильній колоні.

· Крутильні коливання є неправильним типом хвилі коливання. Вони виникають із накопиченням обертового руху в одній частині бурильної колони що звільняється у іншій частині, збільшуючи різко її швидкість обертання. Крутильні коливання виникають коли менший розмір стовбура свердловини в одній частині, призводить до зменшення швидкості обертання складової бурильної колони яка стикається і створює хвилю крутильного коливання, що звільнена в іншій частині бурильної колони та контактує з більшим розміром свердловини. Цей тип коливань зменшує механічну швидкість, впливає на чутливість вимірів вибійних інструментів під час буріння та найбільш важливо витрачає велику кількість енергії під час передачі хвиль вздовж від долота до поверхні і назад.

Для зменшення інтенсивності коливань у бурильній колоні, Mokhtar Yaveri та іншими був розроблений план із десяти позицій [1]:

1) Дотримання правильної експлуатації долота на вибої під час періоду обкатки долота та після кожного нарощування;

2) Підтримування мастильних властивостей бурового розчину;

3) Використання розширювачів з циліндричними шарошками;

4) Уникнення резонансних явищ;

5) Підтримка кривизни свердловини у зменшеному ступені;

6) Застосовування правильного складу бурильної колони;

7) Уникнення різких викривлень стовбура свердловини;

8) Контролювання параметрів буріння;

9) Використання систем для зменшення крутного моменту;

10) Використання амортизуючих перехідників.

Вище вказані вирішення, допоможуть зменшити коливання та оптимізують процес буріння внаслідок зменшення час на спорудження свердловини, допоможуть уникнути поломки інструменту і таким чином зменшать затрати коштів для буріння даної свердловини.

Література:

1. Mokhtar Yaveri, Karan Damani, and Harshad Kalbhor. 2010. Solutions to the Down Hole Vibrations During Drilling. Paper SPE 136956 was prepared for presentation at the 34th Annual SPE International Conference and Exhibition, Tinapa – Calabar, Nigeria, 31 July–7 August.

2. Jasem M. Kamel, Ahmet Yigit. 2014. Modeling and Analysis of Axial and Torsional Vibrations of Drillstrings with Drag Bits. Paper IPTC 17258 was prepared for presentation at the International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, 20–22 January.

3. D. Amorim, C. Hanley, D.J. Leite. 2012. BHA Selection and Parameter Definition Using Vibration Prediction Software Leads to Significant Drilling Performance Improvements. Paper SPE 152231 was prepared for presentation at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Mexico City, Mexico, 16–18 April.

4. Mohammad M. Eltrissi. 2009. Additional Parameters for Better Vibration Control. Paper SPE/IADC 125457 was prepared for presentation at the SPE/IADC Middle East Drilling Technology Conference & Exhibition, Manama, Bahrain, October 26-28.