Характеристики бокового резания долот и стабилизаторов при бурении

Траектория движения бурового долота определяется сложным взаимодействием долота, компоновки низа бурильной колонны, скорости проходки и свойств пласта. Это справедливо для всех скважин — как наклонно-направленных, так и вертикальных. Обширные исследования показывают, что траекторию движения долота можно понять и спрогнозировать, если известны следующие параметры: боковые силы и направления их векторов, действующие на долото и стабилизаторы; скорость проходки; частота вращения; скорость бокового внедрения; характеристики бокового резания долота и стабилизаторов; а также величина расширения ствола, обусловленного гидравлическим и/или химическим воздействием. Все эти параметры, за исключением скорости бокового внедрения и характеристик бокового резания долота и стабилизаторов, можно измерить или рассчитать в процессе бурения скважины. В статье описывается полноразмерная автоматизированная буровая установка, предназначенная для лабораторного измерения характеристик бокового резания долота или стабилизатора. Установка оснащена сервоконтроллерами, поддерживающими постоянные скорость проходки и боковую силу во время испытания. Частота вращения и гидравлические параметры долота также поддерживаются постоянными. Все данные регистрируются в цифровой форме на магнитной ленте для последующей компьютерной обработки. Приведенные в статье результаты получены с использованием полноразмерного долота серии 1-1-1 диаметром 9-7/8 дюйма (25,08 см) и полноразмерных стабилизаторов диаметром 9-7/8 дюйма (25,08 см). Испытания проводились на известняке Бедфорда и карфагенском мраморе. Результаты испытаний подтверждают теорию о том, что и долота, и стабилизаторы осуществляют боковое резание в условиях, типичных для промысловой эксплуатации. Скорость смещения является функцией скорости проходки, боковой силы, частоты вращения и типа породы. В статье излагается модель механизма формирования траектории и подробно рассматривается ее развитие, а также разработанная на ее основе программа испытаний боковых сил. Представлены описание буровой установки, методика испытаний и результаты испытаний.