Дослідження передумов жолобоутворення на стінках свердловини замками бурильної колони

Abstract

Описано дослідження передумов жолобоутворення на стінках свердловини замками бурильної колони. Авторами наведено відповідні характеристики ерозійних виробок на стінках свердловини в залежності від механічних властивостей гірських порід, в яких вони утворені, і їх геометричних розмірів. Для розвитку проблематики досліджень запропоновано вдосконалений підхід щодо розрахунку сил притискання елементів бурильної колони до стінки викривленої свердловини з використанням розрахункової схеми, яка реалізується методом диференційних рівнянь пружної осі. Запропоновано метод для визначення величин сил притискання опорних торців замкових з’єднань на стінку свердловини і встановлено передумови руйнування ними стінки свердловини. За параметрами статичної взаємодії бурильних замків зі стінкою свердловини з врахуванням техніко-технологічних і гірничо-геологічних умов визначено величини напружень в гірській породі стінки скерованої свердловини та глибини заглиблення бурильного замка в неї у довільному інтервалі викривлення. Встановлено залежності зміни сил притискання бурильних замків опорними торцями робочої поверхні до стінки скерованої свердловини від таких вихідних параметрів, як осьова сила розтягу, інтенсивність викривлення стовбура свердловини, конструктивні особливості бурильної колони. Виявлено особливості контактної взаємодії бурильних замків і стінки свердловини, зокрема максимальних напружень і глибини заглиблення елемента бурильного інструменту в гірській породі. В даному напрямку заплановано проведення подальших досліджень особливостей взаємодії бурильних замків зі стінкою свердловини при спуско-підіймальних операціях.

This article deals with the prerequisites of key seat formation on wellbore walls by tool joints. The authors provided the appropriate characteristics of erosive key seats on the wellbore walls depending on mechanical properties of the rocks, they were formed in, and their dimensions. An advanced approach to calculation of pressing forces of the drill string components to the directional wellbore wall with utilization of a calculation model implemented on the basis of an elastic axis differential equation was developed to solve a range of the study problems. The method for values determination of the pressing forces of tool joint bearing faces onto the wellbore wall was suggested and the prerequisites of the wellbore wall destruction by them were established. Values of rock stresses of the directional wellbore wall and depths of the tool joint key seats were determined at an arbitrary interval of deviation in accordance with parameters of the tool joints static interaction with the wellbore wall with taking into account technical-and-technological and mining-and-geological conditions. Dependences of change of forces of tool joints pressing by bearing faces of a working surface to the directional wellbore wall on such initial parameters as axial force of stretching, intensity of the wellbore deviation, and design peculiarities of the drill string were established. Peculiarities of contact interaction of the tool joints and wellbore wall and, in particular, the maximum stresses and depth of deepening of the drilling equipment component into rock were found out. Further studies of the peculiarities of the tool joints interaction with the wellbore wall were planned to be implemented when conducting tripping operations.