«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

К вопросу о рациональных компоновках бурильных колонн для бурения горизонтальных скважин

УДК: 622.24.05:622.243.2
DOI: -

Авторы:

¹ Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: горизонтальные скважины, компоновка бурильных труб, продольная устойчивость труб, овальная форма поперечного сечения труб

Аннотация:

В статье исследуются возможности повышения эффективности процесса бурения горизонтальных скважин за счет применения рациональных компоновок бурильных труб. Методами математического моделирования установлено, что применение труб большого диаметра снижает силу их прижатия к стенкам скважины. Данный эффект обусловлен уменьшением продольной устойчивости труб под действием сжимающей осевой нагрузки. В результате наблюдается значительное снижение силы трения, что позволяет увеличить осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент. Установлено, что эффективность использования бурильных труб большого диаметра повышается с ростом диаметра ствола бурящейся скважины. Показано, что применение бурильных труб с овальным поперечным сечением обеспечивает более высокую эффективность очистки горизонтального ствола скважины от частиц разбуренной породы за счет проявления эффекта механического скребка. Указанный эффект обусловлен динамикой контакта труб овального сечения с нижней стенкой скважины при их вращении. Это вызывает непрерывное вовлечение частиц разрушенной породы, аккумулирующихся на нижней стенке ствола горизонтальной скважины, в область высоких продольных скоростей потока промывочной жидкости. Применение предлагаемых компоновок бурильных труб позволит повысить эффективность бурения горизонтальных скважин.

Список литературы:

1. Wu J., Juvkam-Wold H.C. Coiled Tubing Buckling Implication in Drilling and Completing Horizontal Wells // SPE Drill & Compl. – 1995. – № 10 (1). – P. 16–21. – SPE-26336-A. –DOI: 10.2118/26336-PA
2. Tikhonov V.S., Safronov A.I., Gelfgat M.Ya. Method of Dynamic Analysis of Rod-in-Hole Buckling // Proc., 8th Biennial ASME Conference on Engineering Systems Design and Analysis, Torino, Italy, 2006, 4–7 July. – 2006. – Vol. 3. – P. 25–32. – DOI: 10.1115/ESDA2006-95059
3. Dawson R. Drill Pipe Buckling in Inclined Holes // Journal of Petroleum Technology. – 2013. – April, no. 36 (10). – P. 1734–1738. – DOI: 10.2118/11167-PA
4. The Buckling Behavior of Pipes and Its Influence on the Axial Force Transfer in Directional Wells, Proceedings / E. Kuru, A. Martinez, S. Miska, Q. Weiyong // SPE/IADC Drilling Conference, Paper No. SPE/IADC 52840, 1999, Amsterdam, Holland.
5. Свалов А.М. Эффект повышения дебита добывающих скважин при применении нагруженных хвостовиков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2018. – № 1. – С. 107–112.
6. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. – М.: Нефть и газ, 2003. – 816 с.
7. Симонянц С.Л. Эволюция способов вращательного бурения нефтегазовых скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 4 (328). – С. 15–18. – DOI: 10.33285/0130-3872-2020-4(328)-15-18
8. Симонянц С.Л. Совершенствование вращательных способов бурения нефтегазовых скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2024. – № 11 (383). – С. 5–8.
9. Харламов С.Н., Джангхорбани М. Процессы транспорта шлама при очистке скважин с произвольной ориентацией буровых труб, содержащих эксцентрично расположенное круглое ядро с подвижной стенкой: проблемы, результаты, перспективы (обзор) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2020. – Т. 331, № 7. – С. 131–149.
10. Heydari O., Sahraei E., Skalle P. Investigating the impact of drillpipe’s rotation and eccentricity on cuttings transport phenomenon in various horizontal annuluses using computational fluid dynamics (CFD) // Journal of petroleum science and engineering. – 2017. – Vol. 156. – P. 801–813. – DOI: 10.1016/j.petrol.2017.06.059
11. Стрюков Е.Г., Лукьяненко В.А. Закрученные потоки в задачах гидродинамики горизонтальных скважин // Динамические системы. – 2011. – Т. 1 (29), № 1. – С. 169–190.
12. Мухаметов Ф.X., Левинсон Л.М. Разработка компоновки бурильной колонны для скважин с большой протяженностью горизонтального участка на шельфе северных морей // Нефтегазовое дело. – 2021. – Т. 19, № 2. – С. 27–36.
13. Набиуллин Д.Р., Дьяконов А.А., Хузина Л.Б. Теоретические исследования турбулизирующей способности центратора турбинного с различными профилями // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2024. – № 3 (375). – С. 10–16.
14. Пат. 2457314 Рос. Федерация, МПК E21B 17/22 (2006.01). Бурильная труба (варианты) / Д.И. Индупский, B.C. Басович, Д.А. Лубяный; заявитель и патентообладатель Иркутский государственный технический университет. – № 2010136291; заявл. 12.01.2009; опубл. 27.07.2012, Бюл. № 21.
15. Пат. 2827887 C2 Рос. Федерация, МПК E21B 37/00 (2006.01). Способ очистки горизонтального ствола скважины в процессе бурения / А.М. Свалов; заявитель и патентообладатель Министерство науки и высшего образования Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем нефти и газа РАН. – № 2023122362; заявл. 29.08.2023; опубл. 03.10.2024, Бюл. № 28.