Технічні засоби для орієнтованого відбору керна у похило-скерованих та горизонтальних свердловинах

Abstract

За результатами проведеного аналізу конструкцій керноприймальних пристроїв вітчизняного виробництва і зарубіжних компаній розроблено вимоги до конструкцій для відбору керна в похило-скерованих і горизонтальних свердловинах. Встановлено, що наявні технічні засоби не повною мірою відповідають вимогам спорудження похило-скерованих і горизонтальних свердловин. Удосконалено конструкції керноприймальних пристроїв, призначених для відбору керна у свердловинах з великими зенітними кутами викривлення, проведено промислові випробування та впровадження в процесі буріння похило-скерованих свердловин в АТ «Татнафта» та ПАТ «Укрнафта». Аналіз роботи кернозахоплюючих пристроїв у процесі буріння похило-скерованих свердловин підтвердив необхідність удосконалення їх конструкцій. На основі експериментальних досліджень розроблено нові конструкції важільців керновідривачів, запропоновано новий спосіб наплавлення їх твердим сплавом, рекомендовано матеріал для їх виготовлення. Досліджено важільці керновідривача на міцність і абразивне зношування та наведено результати досліджень. Розроблено методику з визначення міцності пружинок керновідривача, одержано аналітичну залежність для визначення гранично допустимого кута повороту та запропоновано методику для розрахунку граничних кутів повороту пружинок різних діаметрів, виготовлених із різних сталей. Встановлено, що комплексне використання розроблених технічних засобів забезпечує високий показник винесення керна, збільшення швидкості буріння та зменшення загального часу на спорудження свердловин.

The analysis of core receivers of domestic or foreign production was carried out, on basis of which the requirements for core receivers stated in slanted and horizontal wells were developed. It has been proved, that current technological tools do not fully meet the demands, for construction of slanted/horizontal wells. Accordingly, an improved design of ball suspension, designed for core sampling in wells with large inclination angles, was improved successfully passed industrial tests and in introduced slanted wells drilling at «Tatnafta» JSC and «Ukrnafta» PJSC. Analysis of core fasteners operation in slanted wells drilling confirmed the need of their design improvement. On the basis of experimental research, new structures of core breaker levers have been developed, as well as the method of breading with hard alloy and recommended materials for their manufacture. This article includes a list of device structures, designed to test core breaker levers for strength/abrasive wear and also the research results. The methods of defining strength of core breaker springs were worked out, analytical dependence of maximum allowable rotation was reached. Angle determination was obtained, and methods allowing to calculate springs maximum rotation angles in various steel grades/diameters were offered. It has been established, that multiple use of technological devices ensures a high rate of core removal, increasing of drilling speed and reduction of overall time for well construction.