Основными признаками прихвата являются:
1. Увеличение крутящего момента бурильной колонны и силы сопротивления её осевым перемещениям в начальной стадии с потерей в последующем вращения и осевого перемещения. При этом циркуляция бурового раствора может проходитьнормально.
2. Повышение и скачки давления в скважине. При этом возможно отсутствие циркуляции.
3. Снижение механической скоростипроходки.
В случае возникновения прихвата следует первоначально восстановить цирку- ляцию и попробовать провернуть колонну. После неудачных попыток следует при- ступить к расхаживанию.
Перед ликвидацией прихвата необходимо определить границы прихвата. Это возможно сделать либо приближённым методом, либо с помощью прихватоопредели- теля или АКЦ. Основным препятствием для массового использования АКЦ является его большой диаметр. Например, АКЦ-80 можно применять только в трубах диамет- ром не меньше 140 мм.
Для одноразмерных труб верхнюю границу прихвата или длину свободной ча- сти неприхваченных труб находят по формуле:
L =1,05×(10× E × F × l), (10.1)
(P 2- P 1)
где 1,05 – коэффициент, учитывающий наличие жёсткостизамков;
E – модуль Юнга (0,21 · 106 МПа);
F – площадь поперечного сечения трубы, см2;
l – удлинение колонны, см;
P 2 и P 1– растягивающие усилия, Н.
Удлинение l и растягивающие усилия P 2 и P 1 определяют следующим образом:
1. Прикладывают к колонне усилие P 1, которое должно превышать на пять делений показания ГИВ, соответствующие весу бурильных труб до прихвата, и дела- ют на трубе отметку напротив плоскости столаротора.
2. Повторно натягивают колонну с усилием, превышающим на пять делений первоначальное, и быстро снимают его до первоначального веса (P 1). Разница между первой и второй отметками объясняется трением в роликах талевогомеханизма.
3. Делят расстояние между первыми двумя отметками пополам и принимают среднюю черту верхней отметки дляотсчёта.
4. Прикладывают к колонне бурильных труб усилие P 2, которое по ГИВ будет на 10-20 делений превышать усилие P 1, и делают новую отметку на трубе. При этом величина P 2 должна быть такой, чтобы деформации, вызванные этой силой, находи- лись в зоне упругостиматериала.
5. Повторно натягивают колонну с усилием, не более чем на пять делений превышающим усилие P 2, затем быстро снижают нагрузку до P 2 и делают вторую от- метку на трубе.
6. Делят расстояние между двумя последними отметками пополам и получен- ную черту считают нижней отметкойотсчёта.
7. Расстояние между отметками – искомое удлинение l.
Для многоступенчатой бурильной колонны найдена другая формула, позволя- ющая рассчитывать верхнюю границу прихвата.
Исходной служит формула получения суммарного удлинения колонны l под действием силы Р:
l =10× P × H 1+10× L 2× P +10× L 3× P +...+10× Ln × P,
(10.2)
28,1× q 1
28,1× q 2
28,1× q 3
28,1× qn
где Н1 – длина прихваченной части труб,м;
L 2, L 3, …, Ln – длина соответствующей секции труб, м;
q 1, q 2, q 3, …, qn – масса 1 м одноразмерных по наружному диаметру и толщине стенок труб в воздухе, кг/м.
Из выражения (10.2) определяют длину неприхваченной части труб Н 1 самой нижней секции L 1:
H = q
×æ 28,1× l - L 2
- L 3 -... - Ln ö.
(10.3)
1 1 ç10× P q q q ÷
è 2 3 n ø
Если она окажется отрицательной, то, очевидно, верхняя граница прихвата рас- положена в вышестоящей секции труб, то есть надо найти длину не прихваченной ча- сти Н 2 второй от низа секции колонны:
H = q
×æ28,1× l - L 3 -... - Ln ö.
(10.4)
2 2 ç10× P q q ÷
è 3 n ø
Расчёты продолжают до получения положительного результата.
H = q
×æ28,1× l -
Ln ö.
(10.5)
i i ç10 × P
å q ÷
è n ø
Тогда верхняя граница прихвата определяется из уравнения:
Н = Нi+ å Ln. (10.6)
Пример расчёта.
Прихвачена колонна длиной 4 000 м, состоящая из трёх секций труб. Для опре- деления верхней границы прихвата приложили усилие 25 кН. При этом удлинение колонны оказалось равным 50 см. Определить верхнюю границу прихвата. Исходные данные представлены в таблице 10.1.
Таблица 10.1 – Исходные данные
| Показатели | Номер секции | ||
| Н 1 | Н 2 | Н 3 | |
| 1. Диаметр трубы, мм | |||
| 2. Толщина стенки, мм | |||
| 3. Длина секции, м | 1 000 | 1 000 | |
| 4. Масса 1 м труб, кг | 42,1 | 32,9 | 29,8 |
Находим:
H =42,1×æ28,1×50 -1000 -1 000 ö=-7,8 м.
|
Значение Н 1 отрицательное, следовательно, верхняя граница прихвата находится выше. Решая уравнение относительно второй секции Н 2, получаем:
|
2 è ø
Значение Н 2 положительное, следовательно, общая длина свободной ча- сти бурильной колонны (Н) будет равна сумме Н 2 и длине верхней секции.
Н = 745 + 1 000 = 1 745 м.