Башкатов А.Д. Прогрессивные технологии сооружения скважин

Подождите немного. Документ загружается.

162

ïðåññèè íà ïëàñò. Ñ öåëüþ èñêëþ÷åíèÿ êîëüìàòàöèè ïëàñò

âñêðûâàëè ñ ïðîìûâêîé ÷èñòîé âîäîé. Ðàñøèðèòåëü ïðèïîäíÿëè

îò çàáîÿ äî íèæíåé ãðàíèöû èíòåðâàëà ðàñøèðåíèÿ è ïðèâåëè

ðàáî÷èå îðãàíû â îòêðûòîå ïîëîæåíèå. Íà÷àëè âðàùåíèå è ðàç-

ðàáîòêó êàâåðíû ïîêà áåç îñåâîãî ïåðåìåùåíèÿ èíñòðóìåíòà.

Îäíîâðåìåííî ñ ðàñøèðåíèåì íà÷àëè ïîäàâàòü íà çàáîé ãðàâèé.

Îäíà ÷àñòü ãðàâèÿ çàêà÷èâàëàñü ÷åðåç èíñòðóìåíò è ðàñøèðèòåëü

íåïîñðåäñòâåííî íà çàáîé, à äðóãàÿ ÷àñòü ïîäàâàëàñü ÷åðåç êîëü-

öåâîå ïðîñòðàíñòâî. Ãðàâèé íàäåæíî îñàæäàëñÿ íà çàáîé èç-çà

ðàçðóøåíèÿ ïåðâè÷íûõ ñòðóêòóð ïðîáîê ïðè âðàùåíèè èíñòðó-

ìåíòà. Ïîñëå çàïîëíåíèÿ ãðàâèåì ïðîñòðàíñòâà ïîä îòñòîéíèê äî

íèæíåé ãðàíèöû èíòåðâàëà ðàñøèðåíèÿ ðàñøèðèòåëü ñòàëè ïðè-

ïîäíèìàòü ââåðõ, ïîñòîÿííî ïîääåðæèâàÿ åãî íàä óðîâíåì íàìû-

âàåìîãî ôèëüòðà, êîòîðûé êîíòðîëèðîâàëè èíñòðóìåíòîì ïðè

ïðåêðàùåíèè âðàùåíèÿ.

Èòàê, ðàçðàáàòûâàåìàÿ ðàñøèðèòåëåì êàâåðíà ïî÷òè ñðàçó

çàïîëíÿëàñü ãðàâèåì, ÷òî ïðåäîõðàíÿëî ñòåíêè 12 ñêâàæèí îò

îáðóøåíèÿ. Ðàñøèðèòåëü ïîäíèìàëè ñ âðàùåíèåì äî âåðõíåé

ãðàíèöû óñòàíîâêè ôèëüòðà, çàòåì âðàùåíèå ïðåêðàòèëè, ïîðî-

äîðàçðóøàþùèå îðãàíû ïðèâåëè â òðàíñïîðòíîå ïîëîæåíèå, à

ãðàâèéíûé ôèëüòð íàìûëè íà 1–2 ì âûøå áàøìàêà îáñàäíîé

êîëîííû. Â ñêâàæèíó çàñûïàëè ãðàâèé ôðàêöèè 0,8–1,2 ìì.

Íà ïîâåðõíîñòè ñìîíòèðîâàëè ôèëüòðîâóþ êîëîííó â ñëå-

äóþùåì ïîðÿäêå: çàáóðíèê âèíòîâîé, îòñòîéíèê ñ îáðàòíûì êëà-

ïàíîì è ïðîòèâîàâàðèéíûì ïåðåõîäíèêîì ñ âèíòîâîé ñïèðàëüþ,

ôèëüòð, íàäôèëüòðîâàÿ òðóáà. Èñïîëüçîâàëè ïðîâîëî÷íûé

ôèëüòð ñ òðåõóãîëüíîé îáìîòêîé è øèðèíîé ùåëè 1,5 ìì. Ïðè

óñòàíîâêå çàáóðíèêà íà çàáîé ôèëüòðîâóþ êîëîííó ñ ïðîìûâêîé

ââèíòèëè â ãðàâèéíóþ îáñûïêó â çàäàííûé èíòåðâàë. Ïðîöåññ

çàâèí÷èâàíèÿ çàíÿë íåñêîëüêî ìèíóò. Áóðèëüíûå òðóáû, íàõî-

äÿùèåñÿ âíóòðè ôèëüòðîâîé êîëîííû, îòâåðíóëè îò ïðîòè-

âîàâàðèéíîãî ïåðåõîäíèêà è èçâëåêëè íà ïîâåðõíîñòü. Â ïðî-

öåññå ïîäúåìà èíñòðóìåíòà ÷åðåç âíóòðåííþþ ïîâåðõíîñòü

ýêñïëóàòàöèîííîé êîëîííû íà÷àëñÿ ñàìîèçëèâ ÷èñòîé âîäû áåç

ïåñêà è ãëèíèñòûõ ïðèìåñåé.

Äåáèò ñàìîèçëèâà ïîñëå âíåäðåíèÿ íîâîé òåõíîëîãèè óâåëè-

÷èëñÿ, à ïðè îòêà÷êå – â 2–3 ðàçà ïðè îòñóòñòâèè ïåñêà. Ïðèìå-

íåíèå îïèñàííîé òåõíîëîãèè è ñîîòâåòñòâóþùèõ òåõíè÷åñêèõ

ñðåäñòâ ïîçâîëèëî ñôîðìèðîâàòü â èíòåðâàëå óñòàíîâêè ôèëüòðà

êàâåðíó çàäàííîãî äèàìåòðà, îáåñïå÷èòü ðàñ÷åòíóþ òîëùèíó ãðà-

âèéíîé îáñûïêè. Çàìåíà íèçêîïðîíèöàåìîãî ïåñêà âîäîíîñíîãî

ïëàñòà íà âûñîêîïðîíèöàåìûé ãðàâèé ïîâûñèëà óäåëüíûé äåáèò

ñêâàæèíû ïðè ïîëíîì

ïðåäîòâðàùåíèè

ïåñêîâàíèÿ.

Ñíèæåíèÿ äå-

áèòà ïðè ïîâòîðíîì âûêëþ÷åíèè (ïóñê íàñîñà) íå íàáëþäàëîñü.

163

Ãëàâà 4

•

ÐÀÑØÈÐÅÍÈÅ ÑÊÂÀÆÈÍÛ

ÈÍÒÅÐÂÀËÅ

ÏÐÎÄÓÊÒÈÂÍÎÃÎ

ÏËÀÑÒÀ

Îñíîâíûå íåïðîèçâîäèòåëüíûå ïîòåðè íàïîðà â ñèñòåìå

ñêâàæèíà – ïëàñò ïðèõîäÿòñÿ íà îêîëîñêâàæèííóþ çîíó, êîòîðàÿ

÷àñòî áûâàåò çàêîëüìàòèðîâàííîé. Â îïòèìàëüíîì ñëó÷àå êîíñò-

ðóêöèÿ ñêâàæèíû äîëæíà ïðåäïîëàãàòü óäàëåíèå çàêîëüìàòèðî-

âàííîé ïîðîäû èç ñòâîëà, îáðàçîâàíèå êàâåðíû çàäàííîãî ïðî-

ôèëÿ ñ ïîñëåäóþùèì çàïîëíåíèåì åå âûñîêîïðîíèöàåìûì ãðà-

âèåì. Äëÿ ñîçäàíèÿ êàâåðíû â îêîëîñêâàæèííîé çîíå èñïîëüçó-

þò ðàñøèðèòåëè.

4.1. ÊËÀÑÑÈÔÈÊÀÖÈß

ÑÊÂÀÆÈÍÍÛÕ

ÐÀÑØÈÐÈÒÅËÅÉ

Ñêâàæèííûå ðàñøèðèòåëè, èñïîëüçóåìûå äëÿ ñîçäàíèÿ êàâåðí

â èíòåðâàëå ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà, ìîãóò èìåòü âûäâèæíûå ïî-

ðîäîðàçðóøàþùèå îðãàíû, ëèáî íå èìåòü èõ. Ðàçäâèæíûå ðàñ-

øèðèòåëè èìåþò ðàçíûå ðàçìåðû â òðàíñïîðòíîì è ðàáî÷åì ïî-

ëîæåíèè. Â òðàíñïîðòíîì ïîëîæåíèè äèàìåòð êîðïóñà îáåñïå÷è-

âàåò áåñïðåïÿòñòâåííûé ñïóñê èíñòðóìåíòà â çàäàííûé èíòåðâàë

ñêâàæèíû ñ ó÷åòîì äèàìåòðîâ îáñàäíûõ òðóá è áóðåíèÿ ïèëîò-

ñòâîëà. Ïîñëå ñïóñêà èíñòðóìåíòà â çàäàííûé èíòåðâàë èç êîð-

ïóñà âûäâèãàþòñÿ ïîðîäîðàçðóøàþùèå îðãàíû, êîòîðûå ïîñëå

îêîí÷àíèÿ ðàñøèðåíèÿ óáèðàþòñÿ îáðàòíî.

Ïðè ðàáîòå ðàçäâèæíûõ ðàñøèðèòåëåé ïîñëå îêîí÷àíèÿ çà-

áóðêè êîëüöåâîé çàáîé ðàçâèâàåòñÿ âäîëü ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà

îò íèæíåé ê âåðõíåé ãðàíèöå èëè íàîáîðîò. Íåðàçäâèæíûå ðàñ-

øèðèòåëè èìåþò ïîñòîÿííûå ðàçìåðû â òðàíñïîðòíîì è ðàáî÷åì

ïîëîæåíèè, îáåñïå÷èâàþùèå áåñïðåïÿòñòâåííûé ñïóñê (ïîäúåì)

èíñòðóìåíòà â ñêâàæèíå â çàäàííîì èíòåðâàëå âûøå ïðîäóêòèâ-

íîãî ïëàñòà. Ïðè ðàáîòå íåðàçäâèæíûõ ðàñøèðèòåëåé çàáîé ðàç-

âèâàåòñÿ âäîëü ïðîäóêòèâíîãî èíòåðâàëà è â ãëóáü ïëàñòà îò

ñòåíîê ñêâàæèíû. Ðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè ðàçëè÷àþò ïî õàðàê-

164

òåðó ïðèâåäåíèÿ èç òðàíñïîðòíîãî â ðàáî÷åå ïîëîæåíèå íà ìåõà-

íè÷åñêèå, ãèäðàâëè÷åñêèå è èíåðöèîííûå.

Ãèäðàâëè÷åñêèå ðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè ïðèâîäÿòñÿ â ðàáî-

÷åå ïîëîæåíèå äàâëåíèåì, ðàçâèâàåìûì â íàãíåòàòåëüíîé ìàãè-

ñòðàëè íàñîñà è êîðïóñå èíñòðóìåíòà ïðè ïðîìûâêå. Ïîðîäîðàç-

ðóøàþùèå îðãàíû çàêðûâàþòñÿ, êàê ïðàâèëî, çà ñ÷åò âîçâðàòíîãî

óñèëèÿ ïðóæèí ïðè ïðåêðàùåíèè ïðîìûâêè.

Èíåðöèîííûå ðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè ïðèâîäÿòñÿ â ðàáî÷åå

ïîëîæåíèå öåíòðîáåæíûìè ñèëàìè, äåéñòâóþùèìè íà ïîðîäî-

ðàçðóøàþùèå îðãàíû ïðè âðàùåíèè èíñòðóìåíòà. Çàêðûòèå ëî-

ïàñòåé ïðîèñõîäèò ïîä äåéñòâèåì èõ âåñà.

Íåðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè ðàçäåëÿþòñÿ ïî õàðàêòåðó ïðèâå-

äåíèÿ â ðàáî÷åå ïîëîæåíèå è âîçäåéñòâèÿ íà ðàçðóøàåìûé çàáîé

íà ýêñöåíòðèêîâûå, ãèäðîìîíèòîðíûå è êîìáèíèðîâàííûå. Ýêñ-

öåíòðèêîâûå ðàñøèðèòåëè èìåþò ñìåùåííóþ îòíîñèòåëüíî îñè

ñêâàæèíû ýêñöåíòðè÷íóþ ìàññó.

Ïðè âðàùåíèè èíñòðóìåíòà ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíûõ ñèë

êîëîííà òðóá ñ ðàñøèðèòåëåì îïèñûâàåò ïðåöåññèîííîå äâèæå-

íèå â ñòâîëå è ïîðîäîðàçðóøàþùèé îðãàí, æåñòêî çàêðåïëåííûé

íà êîðïóñå, íà÷èíàåò ðàçðóøàòü áîêîâóþ ïîâåðõíîñòü ñêâàæèíû,

óâåëè÷èâàÿ åå äèàìåòð.

Ãèäðîìîíèòîðíûå ðàñøèðèòåëè îñíîâàíû íà ãèäðîäèíàìè÷å-

ñêîì âîçäåéñòâèè ñòðóè, èñòåêàþùåé èç íàñàäîê, íà ïîðîäó, êî-

òîðàÿ çàëåãàåò â èíòåðâàëå ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà. Ãèäðîìîíè-

òîðíûå ðàñøèðèòåëè ïðèâîäÿòñÿ â ðàáî÷åå ñîñòîÿíèå ïîñëå

ñïóñêà â çàäàííûé èíòåðâàë ïðè ïðîìûâêå ñ çàäàííûì ðàñõîäîì

è ñîçäàíèÿ ðàñ÷åòíîãî ïåðåïàäà äàâëåíèÿ íà íàñàäêàõ.

Íåðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè êîìáèíèðîâàííîãî äåéñòâèÿ

ñî÷åòàþò ìåõàíè÷åñêîå ðàçðóøåíèå çàáîÿ ñ ãèäðîäèíàìè÷åñ-

êèì âîçäåéñòâèåì ñòðóè ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè íà ïîðîäó. Äëÿ

ïðèâåäåíèÿ ðàñøèðèòåëÿ êîìáèíèðîâàííîãî äåéñòâèÿ â ðàáî÷åå

ïîëîæåíèå íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü öèðêóëÿöèþ ïðîìûâî÷íîé

æèäêîñòè â ñêâàæèíå è âðàùåíèå êîëîííû áóðèëüíûõ òðóá.

Êëàññèôèêàöèÿ ñêâàæèííûõ ðàñøèðèòåëåé ïðåäñòàâëåíà íà

ðèñ. 4.1.

Ðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè ìîãóò áûòü âûïîëíåíû â âèäå îä-

íîé èëè íåñêîëüêèõ ñòóïåíåé ïîðîäîðàçðóøàþùèõ îðãàíîâ, ïðå-

äóñìàòðèâàòü äâèæåíèå èíñòðóìåíòà â ðàáî÷åì ïîëîæåíèè ââåðõ,

âíèç, ëèáî â îáîèõ íàïðàâëåíèÿõ. Ðàñøèðèòåëè ñ âûäâèæíûìè

ëîïàñòÿìè ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïîýòàïíîãî óâåëè÷åíèÿ

äèàìåòðà çà ñ÷åò ðàçëè÷íîãî âûõîäà ïîðîäîðàçðóøàþùèõ îð-

ãàíîâ.

Íåðàçäâèæíûå ðàñøèðèòåëè îáû÷íî èìåþò îäíó ñòóïåíü ðà-

áî÷èõ ýëåìåíòîâ. Ïðè íåîáõîäèìîñòè èíñòðóìåíò êîìïëåêòóåòñÿ

165

Ðèñ. 4.1. Êëàññèôèêàöèÿ ñêâàæèííûõ ðàñøèðèòåëåé

öåíòðàòîðàìè èëè îòêëîíèòåëÿìè. Óãëóáêà èíñòðóìåíòà â ïîðî-

äó è ðàçâèòèå êàâåðíû íîñÿò ïîñòåïåííûé õàðàêòåð è çàâèñÿò îò

âðåìåíè ðàáîòû ðàñøèðèòåëÿ.

4.1.1. ÝÊÑÖÅÍÒÐÈ×ÍÛÅ ÐÀÑØÈÐÈÒÅËÈ

Äåéñòâèå ýêñöåíòðè÷íûõ ðàñøèðèòåëåé îñíîâàíî íà ñîçäàíèè

â ïîðîäîðàçðóøàþùåì èíñòðóìåíòå ýêñöåíòðè÷íîé ìàññû, ñìå-

ùåííîé îòíîñèòåëüíî îñè ñêâàæèíû. Ïðè âðàùåíèè êîëîííû

áóðèëüíûõ òðóá çà ñ÷åò öåíòðîáåæíûõ ñèë ýêñöåíòðè÷íàÿ ìàññà

ñìåùàåòñÿ ê ñòåíêàì ñêâàæèíû è íà÷èíàåò ïîäðàáàòûâàòü áîêî-

âóþ ïîâåðõíîñòü ñòâîëà. Êîëîííà áóðèëüíûõ òðóá ïðè ýòîì îïè-

ñûâàåò ïðåöåññèîííîå äâèæåíèå, ïðè êîòîðîì èíñòðóìåíò âðàùà-

åòñÿ âîêðóã îñè ñêâàæèíû, îêàòûâàÿ áîêîâîé çàáîé.

Íàèáîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå â ïðàêòèêå ïîëó÷èëà êîíñò-

ðóêöèÿ ýêñöåíòðè÷íîãî ðàñøèðèòåëÿ (ðèñ. 4.2), ïðåäëîæåííîãî â

Êðàñíîäàðñêîì ÑÓ Ïðîìáóðâîä È.ß. Ïàðõîìåíêî. Ðàñøèðèòåëü

ñîñòîèò èç ïåðåõîäíèêà ñ çàìêîâûì ñîåäèíåíèåì äëÿ ñòûêîâêè ñ

áóðèëüíîé êîëîííîé è æåñòêî çàêðåïëåííîé íà íåì ýêñöåíòðè÷-

íîé ëîïàñòè. Òîëùèíà ëîïàñòè ñîñòàâëÿåò îáû÷íî 12–16 ìì ïðè

äëèíå 400–800 ìì. Øèðèíà ëîïàñòè âûáèðàåòñÿ, ÷òîáû ðàçìåð

âìåñòå ñ çàìêîâûì ïåðåõîäíèêîì îáåñïå÷èâàë áåñïðåïÿòñòâåí-

íûé ñïóñê èíñòðóìåíòà â ñêâàæèíó ïðè åå çàäàííîì äèàìåòðå.

Â íèæíåé ÷àñòè ëîïàñòè èìååòñÿ âûòÿíóòûé âäîëü îñè ñêâà-

æèíû çàáóðíèê, ïðåäîõðàíÿþùèé èíñòðóìåíò îò ÷ðåçìåðíî ãëó-

áîêîãî ïðîíèêíîâåíèÿ â êàâåðíó è ñïîñîáñòâóþùèé öåíòðàöèè

ðàñøèðèòåëÿ. Ïðîìûâêà îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ñïåöèàëüíóþ

òðóáêó, âûâåäåííóþ ñ ïðîòèâîïîëîæíîé ñòîðîíû îò ïîðîäîðàç-

166

ðóøàþùåé ëîïàñòè è ñîåäèíåííîé ñ âíóòðåí-

íèì êàíàëîì ïåðåõîäíèêà è áóðèëüíûõ òðóá.

Ðàñøèðèòåëü ñïóñêàþò â çàäàííûé èíòåð-

âàë ñêâàæèíû è íà÷èíàþò ïðîìûâêó. Èíñòðó-

ìåíò ïëàâíî ïåðåìåùàþò âäîëü îáðàáàòûâàå-

ìîãî èíòåðâàëà. Ðàñøèðåíèå îñóùåñòâëÿþò ïî-

ýòàïíî. Ñíà÷àëà ñòâîë êàëèáðóþò ïðè ìèíè-

ìàëüíîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ èíñòðóìåíòà. Ïî-

сòåïåííî

÷àñòîòó

âðàùåíèÿ

èíñòðóìåíòà

óâåëè÷èâàþò. Ñ ðîñòîì ÷àñòîòû âðàùåíèÿ èí-

ñòðóìåíòà óâåëè÷èâàåòñÿ èíòåíñèâíîñòü êîëå-

áàíèé áóðèëüíîé êîëîííû, âîçíèêàåò áèåíèå

ñíàðÿäà. Ïîýòîìó ÷àñòîòà âðàùåíèÿ èí-

ñòðóìåíòà ðåçêî ïðåâûøàåò âòîðóþ ñêîðîñòü

âðàùåíèÿ ðîòîðà.

Ïðèìåíåíèå ýêñöåíòðè÷íîãî ðàñøèðèòåëÿ

êîíñòðóêöèè È.ß. Ïàðõîìåíêî îáåñïå÷èâàåò

ýôôåêòèâíîå óâåëè÷åíèå äèàìåòðà ñêâàæèíû â

ñëàáîñöåìåíòèðîâàííûõ ïîðîäàõ. Ïðè íàëè÷èè

ãëèíèñòûõ ïðîïëàñòêîâ â áîëåå ïëîòíûõ âÿç-

êèõ ïîðîäàõ â èíòåðâàëå ðàñøèðåíèÿ ôîðìè-

ðóåòñÿ íåðàâíîìåðíûé, ðâàíûé ñòâîë, çàòðóä-

íÿþùèé äîñòàâêó ãðàâèÿ íà ãëóáîêèå ãîðèçîí-

òû. Â ïðîöåññå ðàñøèðåíèÿ íåîáõîäèìî ñòðîãî

êîíòðîëèðîâàòü ïîäà÷ó èíñòðóìåíòà, îñîáåííî

ïðè äâèæåíèè ñíàðÿäà âíèç. Ïðè ðåçêîì ñïóñ-

êå ñíàðÿäà ñ îäíîâðåìåííûì âðàùåíèåì â ñëó-

÷àå êàâåðíîçíîñòè ñòâîëà ïîÿâëÿåòñÿ îïàñ-

íîñòü ïîïàäàíèÿ çàáóðíèêà íà ïîëîãèé ñêëîí

êàâåðíû è îáðûâà èíñòðóìåíòà.

Ýôôåêòèâíàÿ ñèëà ñòðóè ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè èñïîëü-

çóåòñÿ â ïðåäñòàâëåííîé êîíñòðóêöèè òîëüêî â ìîìåíò çàáóðêè

äëÿ îòêëîíåíèÿ èíñòðóìåíòà ê ñòåíêå ñêâàæèíû. Ïðè ðàñøèðå-

íèè ãèäðîìîíèòîðíàÿ íàñàäêà óäàëÿåòñÿ îò ñòåíêè ñêâàæèíû è

ðàçìûâà ïîðîäû íå ïðîèñõîäèò.

Ìàññà ëîïàñòè, ÿâëÿþùåéñÿ ýêñöåíòðè÷íîé îòíîñèòåëüíî îñè

ñêâàæèíû, ìàëà â ñðàâíåíèè ñ ìàññîé êîëîííû áóðèëüíûõ òðóá,

êîòîðûå çà ñ÷åò îòêëîíåíèÿ ëîïàñòüþ ê ïðîòèâîïîëîæíîé ñòåíêå

ñîçäàþò äðóãîé ýêñöåíòðèñèòåò, áîëåå ñóùåñòâåííûé. Ïîýòîìó â

Ðèñ.

4.2.

Ýêñöåíòðè÷íûé

ðàñøèðèòåëü

Êðàñíîäàðñêîãî ÑÓ

Ïðîìáóðâîä:

– ïåðåõîäíèê äëÿ ñîåäèíåíèÿ ñ áóðèëüíûìè òðóáàìè;

2 –

ëîïàñòü;

–

çàáóðíèê â íèæíåé ÷àñòè ëîïàñòè;

4 —

òðóáêà äëÿ ïðîìûâêè

167

ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ ïðè ñïóñêå â ñêâàæèíó êîëîííà áóðèëüíûõ

òðóá â èíòåðâàëå ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà áóäåò ñìåùàòüñÿ ëîïà-

ñòüþ ê ñòåíêàì. Ïðè âðàùåíèè ñíàðÿäà çàáîé êàâåðíû ôîðìèðó-

åòñÿ ëîïàñòüþ, êîðïóñîì ïåðåõîäíèêà è ãèäðîäèíàìè÷åñêîé

ñòðóåé ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè, èñòåêàþùåé èç íàñàäêè ïðîìû-

âî÷íîé òðóáêè. Ïîâûøåííûé èçíîñ êîðïóñà, êîòîðûé íå àðìèðó-

åòñÿ òâåðäûì ñïëàâîì, ïðèâîäèò ê óñêîðåííîìó âûõîäó ðàñøè-

ðèòåëÿ èç ñòðîÿ, îñîáåííî ïðè ðàáîòå â àáðàçèâíûõ ïîðîäàõ.

Äëÿ ñîçäàíèÿ êàâåðí â ãåîòåõíîëîãè÷åñêèõ ñêâàæèíàõ èñïîëü-

çóåòñÿ ýêñöåíòðèêîâûé ðàñøèðèòåëü, ñîñòîÿùèé èç ïîðîäîðàç-

ðóøàþùåé ëîïàñòè è ïîëîãî êîðïóñà, êîòîðûé âûïîëíåí â âèäå

êîíöåíòðè÷íî ñîåäèíåííûõ ïàòðóáêîâ ðàçëè÷íîãî äèàìåòðà [20].

Ðàñøèðèòåëü ñíàáæåí òðåìÿ ãèäðîìîíèòîðíûìè íàñàäêàìè (ðèñ.

4.3). Îäíà èç íàñàäîê íàïðàâëåíà â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ

ïîðîäîðàçðóøàþùåé ëîïàñòè. Ïðè ñïóñêå èíñòðóìåíòà â ñêâà-

æèíó è âêëþ÷åíèè ïðîìûâêè ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ãèäðîäèíàìè-

÷åñêàÿ ñèëà ñòðóè, âûòåêàþùåé èç ýòîé íàñàäêè, áóäåò ñïîñîáñò-

âîâàòü èíòåíñèôèêàöèè çàáóðêè ñíàðÿäà. Íà ñàìîì äåëå, ðàñõîä

ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâ ÷åðåç êàæäóþ íà-

ñàäêó è ïðè âêëþ÷åíèè ïðîìûâêè ðàñøèðèòåëü áóäåò îòêëîíÿòü-

ñÿ â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíå êîíòàêòà ëîïàñòè ñ ïî-

ðîäîé. Ýòî ïðîèñõîäèò èç-çà òîãî, ÷òî ãèäðîäèíàìè÷åñêàÿ ñèëà

èñòå÷åíèÿ ïîòîêà èç äâóõ íàñàäîê, íàïðàâëåííûõ â ñòîðîíó ïî-

ðîäîðàçðóøàþùåé ëîïàñòè, â 2 ðàçà áîëüøå ñèëû, êîòîðàÿ ñïî-

ñîáñòâóåò çàáóðêå ëîïàñòè. Ïðè âðàùåíèè ñíàðÿäà çà ñ÷åò ñìå-

ùåíèÿ áóðèëüíîé êîëîííû ëîïàñòüþ îòíîñèòåëüíî îñè ñêâàæèíû

è âîçíèêíîâåíèÿ öåíòðîáåæíûõ ñèë îí íà÷èíàåò ñèëüíåå ïðè-

æèìàòüñÿ ê ñòåíêàì ñêâàæèíû íå ëîïàñòüþ, à ïðîòèâîïîëîæíîé

ñòîðîíîé ñíàðÿäà, ò.å. êîðïóñîì ïåðåõîäíèêà. Â ýòîé ñâÿçè àðìè-

ðîâàííàÿ òâåðäûì ñïëàâîì ëîïàñòü íå êîíòàêòèðóåò ñ ïîðîäîé, à

çàáîé ïîäðàáàòûâàåòñÿ êîðïóñîì ðàñøèðèòåëÿ. Ýôôåêòèâíîñòü

ðàáîò ïðè ýòîì ðåçêî ñíèæàåòñÿ. Êðîìå ýòîãî, ïëîñêàÿ ïîâåðõ-

íîñòü íèæíåãî òîðöà ðàñøèðèòåëÿ èñêëþ÷àåò âîçìîæíîñòü î÷è-

ñòêè îòñòîéíèêà îò îáðóøèâøåéñÿ ïîðîäû, ïîñàäêè ôèëüòðîâîé

êîëîííû â çàäàííûé èíòåðâàë áåç äîïîëíèòåëüíîãî êàëèáðîâà-

íèÿ ñòâîëà äîëîòîì.

È.À. Ñåðãèåíêî ïðèâîäèò äàííûå ïî èñïûòàíèþ ýêñöåíòðè÷-

íîãî ðàñøèðèòåëÿ íà îáúåêòàõ ÏÂ, ïðåäñòàâëåííûå â òàáë. 4.1,

êîòîðûå ñëåäóåò îöåíèâàòü ëèøü êàê îðèåíòèðîâî÷íûå, òàê êàê

êàâåðíîìåòðèÿ êàê ïðàâèëî, íå îáåñïå÷èâàåò çàìåðà äèàìåòðà

ñòâîëà áîëåå 400 ìì, à ïðîôèëåìåòðèÿ, ïðèìåíÿåìàÿ êðàéíå ðåä-

êî, áîëåå 800 ìì.

Ïðè âûáîðå ïàðàìåòðîâ ýêñöåíòðè÷íûõ ðàñøèðèòåëåé ñëåäóåò

èçáåãàòü îòêëîíåíèÿ êîëîííû

áóðèëüíûõ òðóá îò îñè ñêâàæèíû

168

Ðèñ. 4.3. Ýêñöåíòðèêîâûé ðàñøèðèòåëü äëÿ ãåîòåõíîëîãè÷åñêèõ ñêâàæèí:

– ïåðåõîäíèê;

– ïîëûé öèëèíäð;

– öåíòðàòîð;

– ëîïàñòü ïîðîäîðàçðó-

øàþùàÿ;

– íàñàäêà;

– óïëîòíåíèå;

– ïîëûé êîðïóñ;

–

íàïðàâëÿþùèé

áàøìàê

è ñîçäàíèÿ ýêñöåíòðè÷íîé ìàññû, ñïîñîáñòâóþùåé íå çàáóðêå

ëîïàñòè ïðè âðàùåíèè, à íàîáîðîò, åå îòêëîíåíèþ îò çàáîÿ. Àâ-

òîðîì ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü ýêñöåíòðè÷íûé ðàñøèðèòåëü,

øèðèíà êîòîðîãî âìåñòå ñ ëîïàñòüþ è ïåðåõîäíèêîì ìåíüøå ïî-

ëîâèíû äèàìåòðà ñêâàæèíû â èíòåðâàëå ðàñøèðåíèÿ. Â ýòîì

ñëó÷àå êîëîííà áóðèëüíûõ òðóá ðàñïîëàãàåòñÿ áëèçêî ê îñè ñèì-

ìåòðèè ñêâàæèíû, à ýêñöåíòðèñèòåò ñîçäàåò ëîïàñòü, âûïîëíåí-

íàÿ èç òîëñòîñòåííîãî ìåòàëëè÷åñêîãî ëèñòà, àðìèðîâàííîãî

òâåðäûì ñïëàâîì. Ãèäðîìîíèòîðíàÿ íàñàäêà â êîíñòðóêöèè âû-

âîäèòñÿ â ñòîðîíó, ïðîòèâîïîëîæíóþ пîðîäîðàçðóøàþùåé ëîïà-

ñòè èëè âíèç íà çàáîé.

Òàáëèöà 4.1

Äèàìåòð ïèëîò-

ñòâîëà, ìì

Íàðóæíûé äèàìåòð

êîðïóñà, ìì

Äëèíà ðåæóùåé

ëîïàñòè, ìì

Äèàìåòð ðàñøèðå-

íèÿ, ìì

190 146 75 360

214 168 99 435

243 194 128 520

289 219 154 600

295 219 180 675

346 273 232 830

394 299 280 1015

169

Ïðè ïðîìûâêå êîëîííà áóðèëüíûõ òðóá çà ñ÷åò ãèäðîäèíàìè-

÷åñêèõ ñèë ñìåùàåòñÿ â öåíòðàëüíûå ñå÷åíèÿ ñêâàæèíû, à ëî-

ïàñòü ïðèæèìàåòñÿ ê ñòåíêàì ñêâàæèíû. Ëîïàñòü çàáóðèâàåòñÿ

ïðè ïåðåäà÷å âðàùåíèÿ íà èíñòðóìåíò.

Ïðè èñïîëüçîâàíèè ñòàðîãî ñíàðÿäà áóðèëüíûõ òðóá, êîãäà

ðàñøèðèòåëü ñïóñêàþò, êîëîííà ìîæåò íå çàíÿòü öåíòðàëüíîãî

ïîëîæåíèÿ, à ñìåñòèòüñÿ ê ñòåíêàì ñêâàæèíû. Ñèëû ãèäðîäèíà-

ìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ïðè îãðàíè÷åííîé ìîùíîñòè íàñîñíîãî îáî-

ðóäîâàíèÿ íåäîñòàòî÷íû äëÿ çàáóðêè èíñòðóìåíòà. Â ýòèõ óñëî-

âèÿõ ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü êîíñòðóêöèþ ýêñöåíòðè÷íîãî

ðàñøèðèòåëÿ ñ îäíèì èëè äâóìÿ îòêëîíèòåëÿìè. Íåîáõîäèìûì

óñëîâèåì ðàáîòû èíñòðóìåíòà ñ÷èòàåòñÿ ðàçëè÷èå ìàññ îòêëîíè-

òåëåé è ïîðîäîðàçðóøàþùåé ëîïàñòè. Ìàññà ïîðîäîðàçðóøàþ-

ùåé ëîïàñòè äîëæíà ñóùåñòâåííî ïðåâûøàòü ìàññó îòêëîíèòå-

ëåé (ðèñ. 4.4). Íàëè÷èå îòêëîíèòåëåé ãàðàíòèðóåò ôèêñèðîâàí-

íóþ óñòàíîâêó áóðèëüíûõ òðóá â ñêâàæèíå, ñîçäàíèå òðåáóåìîãî

ýêñöåíòðèñèòåòà, íàäåæíóþ çàáóðêó è ýôôåêòèâíóþ ðàáîòó èí-

ñòðóìåíòà. Îòêëîíèòåëè ìîãóò áûòü ðàçëè÷íîé ôîðìû.

Ïðè íåîáõîäèìîñòè ïðîìûâêè ñòâîëà â èíòåðâàëå îòñòîéíèêà

âðàùåíèå ïðåêðàùàþò è ñíàðÿä ïðè ðàáîòå íàñîñà äîâîäÿò äî

çàäàííîé îòìåòêè, ñîîòâåòñòâóþùåé ãëóáèíå óñòàíîâêè áàøìàêà

ôèëüòðîâîé êîëîííû. Ðàçìûâ ïåñ÷àíîé ïðîáêè îñóùåñòâëÿåòñÿ

÷åðåç íèæíþþ ãèäðîìîíèòîðíóþ íàñàäêó.

Ïðè îáåñïå÷åíèè öåíòðàöèè áóðèëüíîé êîëîííû, âûâîäà ðàñ-

øèðèòåëÿ â ðàáî÷åå ïîëîæåíèå è ïðåöåññèîííîãî äâèæåíèÿ èí-

Ðèñ.

4.4. Ýêñöåíòðè÷íûé ðàñøèðè-

òåëü ñ ðàçíûìè îòêëîíèòåëÿìè:

– ñêâàæèíà;

– áóðèëüíûå òðó-

áû;

– îòêëîíèòåëü;

– ïîðîäî-

ðàçðóøàþùàÿ ëîïàñòü

170

ñòðóìåíòà èç-çà çàêðó÷èâàíèÿ òðóá â îáû÷íûõ êîíñòðóêöèÿõ

ðàñøèðèòåëåé, ãëóáèíà âíåäðåíèÿ ëîïàñòè â ïîðîäó íà êàæäîì

öèêëå ðàñøèðåíèÿ ðåçêî óìåíüøàåòñÿ. Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëî-

âèÿõ èíñòðóìåíò ìîæåò ñêîëüçèòü ïî çàáîþ áåç âèäèìîãî âíå-

äðåíèÿ ëîïàñòè â ïîðîäó. Ïðè ýòîì ýôôåêòèâíîñòü óâåëè÷åíèÿ

äèàìåòðà ñêâàæèíû ñíèæàåòñÿ. Äèíàìèêà çàêðó÷èâàíèÿ ýêñöåí-

òðè÷íîãî ðàñøèðèòåëÿ â ñêâàæèíå ïðè ñíèæåíèè âåëè÷èíû âíå-

äðåíèÿ ëîïàñòè â ïîðîäó ñ ó÷åòîì áàëàíñà äåéñòâóþùèõ ñèë,

ïîêàçàíà íà ðèñ. 4.5. Ìåõàíèçì çàêðó÷èâàíèÿ ðàñøèðèòåëÿ â

Ðèñ. 4.5. Äèíàìèêà çàêðó÷èâàíèÿ ýêñöåíòðè÷íîãî ðàñøèðèòåëÿ:

– çàêðó÷èâàíèå ñíàðÿäà;

– ïðèæàòèå êîðïóñà;

– çàáóðêà ëîïàñòè;

– ðàñ-

øèðåíèå

171

ñêâàæèíå ïîäòâåðæäåí ðàáîòàìè Ì.Å. Ãðàáîâñêîãî, ïðîâîäèâøåãî

ýêñïåðèìåíòû íà ñêâàæèíàõ ïóòåì ñîïîñòàâëåíèÿ õàðàêòåðà èç-

íîñà ïîâåðõíîñòè êîðïóñà ðàñøèðèòåëÿ.

Ñ öåëüþ èíòåíñèôèêàöèè âíåäðåíèÿ ïîðîäîðàçðóøàþùåé ëî-

ïàñòè ïðåäëîæåíî âûâîäèòü ãèäðîìîíèòîðíóþ íàñàäêó ïåðïåí-

äèêóëÿðíî ïîâåðõíîñòè ëîïàñòè ñî ñòîðîíû, ïðîòèâîïîëîæíîé

ïîâåðõíîñòè êîíòàêòà ñ ïîðîäîé. Ïîä äåéñòâèåì ðåàêòèâíîé ñè-

ëû ñòðóè ïðîìûâî÷íîé æèäêîñòè ëîïàñòü ðåæóùåé ïîâåðõíîñòüþ

ïðèæèìàåòñÿ ê çàáîþ è âíåäðÿåòñÿ â ïîðîäó.

Ðàññìîòðèì ìåõàíèçì ðàáîòû ýêñöåíòðè÷íîãî ðàñøèðèòåëÿ.

Äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå ïîâîðîòà ëîïàñòè ïðè çàáóðêå

ðàñøèðèòåëÿ îòíîñèòåëüíî åãî öåíòðà ìàññ èìååò âèä

∑

(4.1)

ãäå J – ìîìåíò èíåðöèè ðàñøèðèòåëÿ îòíîñèòåëüíî òî÷êè 0′;

α/dt

– óñêîðåíèå âðàùåíèÿ; ∑M – ñóììà ìîìåíòîâ ñèë, äåé-

ñòâóþùèõ íà ëîïàñòü îòíîñèòåëüíî òî÷êè 0′.

Ñ íà÷àëîì âðàùåíèÿ áóðèëüíîé êîëîííû íà ðàñøèðèòåëü

äåéñòâóåò êðóòÿùèé ìîìåíò Ò; ñèëà ñòðóè ïðîìûâî÷íîé æèäêî-

ñòè, F

ñòð

; R

, R

– òàíãåíöèàëüíàÿ è íîðìàëüíàÿ ñîñòàâëÿþùèå

ðåàêöèè çàáîÿ; F

, F

– òàíãåíöèàëüíàÿ è íîðìàëüíàÿ ñîñòàâëÿþ-

ùèå ñèëû èíåðöèè.

Äëÿ ðàâíîìåðíîãî óñòàíîâèâøåãîñÿ ðàçðóøåíèÿ ïîðîäû óñêî-

ðåíèå âðàùåíèÿ ðàñøèðèòåëÿ d

α/dt

= 0. Ñ ó÷åòîì ýòîãî óñëî-

âèÿ ñóììà ìîìåíòîâ, äåéñòâóþùèõ íà ëîïàñòü ñèë, ðàâíà íóëþ.

Îòíîñèòåëüíî êðóòÿùåãî ìîìåíòà Ò ñ ó÷åòîì d

α/dt

= 0 âûðà-

æåíèå (4.1) çàïèøåì

òð ò ë

sin

22 2

cos

cos arctg cos

dd Dd

dDd

TF R h



−







−







−







++ α









=+ + + α+

ïë

sin

cos

sin arct

dDd



−













−







++ α









++ (4.2)

ãäå F

òð

– ñèëà òðåíèÿ êîðïóñà ðàñøèðèòåëÿ î ïîðîäó, d – äèà-

ìåòð êîðïóñà ðàñøèðèòåëÿ, D – äèàìåòð ïèëîò-ñêâàæèíû,

– øèðèíà ëîïàñòè, α – óãîë çàêðó÷èâàíèÿ ðàñøèðèòåëÿ.

Êðóòÿùèé ìîìåíò ìîæíî îïðåäåëèòü èç ñëåäóþùåé çàâèñè-

ìîñòè:

57,3

;

(4.3)