Application of extended reach and horizontal wells for offshore and onshore exploration and production purposes has been continuously increasing over the last decade. To reach the desired targets many of these wells are planed to have there dimensional complex well trajectories. Field experience indicate that running casing into wells with high horizontal departure and complex trajectories is frequently associated with many problems resulting in high cost of operations. In some instances the high pushing force resulted in casing buckling and the casing has not reach the planned depth. To reduce the pushing force one can rotate casing but that requires application of a sufficiently high torque. In any case accurate calculations of drag forces and torque are needed to evaluate casing mechanical integrity and technical feasibility of the casing running operation during planning and drilling stage of well development. In this paper we show the development of an improved characterization of wellbore trajectory by including the wellbore torsion in addition to the traditional wellbore curvature (dogleg severity). We also show the development of 3D drag and torque model that makes allowance for wellbore curvature, torsion, pipe bending stiffness and its weight in fluid. Finally, the paper is furnished with practical examples that show the application of the developed mathematical model. The proposed model is useful for practical design applications such as optimization of a well trajectory, calculating loads on casing and better understanding of field records and observations.
PL
W ostatnich latach ciągle wzrasta ilość odwiertów morskich i lądowych, o dużym kącie odchylenia i poziomych, mających bardzo złożone trajektorie. Doświadczenia polowe wskazują, że przy rurowaniu takich odwiertów, występują bardzo często komplikacje, zwiększające znacznie koszty tej operacji. Występujące przy tym siły tarcia mogą spowodować wyboczenie kolumny rur okładzinowych i zaklinowanie odwiertu. Aby zredukować siły nacisku, można podczas rurowania obracać kolumną rur okładzinowych, ale wymagane są przy tym wystarczająco wysokie momenty obrotowe. Dokładne obliczenie występujących wtedy sił rozciągających i skręcających oraz momentów obrotowych, pozwala określić techniczną wykonywalność operacji rurowania, w planowanym stadium wiercenia odwiertu. W artykule przedstawiony jest trójwymiarowy model zapuszczania rur okładzinowych z obrotem, uwzględniający poprawkę na krzywiznę odwiertu, skręcenie, sztywność kolumny rur okładzinowych i jej ciężar w płuczce. Przedstawionych jest też kilka przykładów praktycznego zastosowania proponowanego modelu matematycznego. Reasumując można stwierdzić, że proponowany model jest przydatny w praktycznych zastosowaniach projektowych, takich jak optymalizacja trajektorii otworu i obliczanie sił działających na rury okładzinowe, oraz pozwala on lepiej zrozumieć zachodzące w praktyce zjawiska.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper is focused on the prediction of length and shape (rate of inclination angle change) of the well path between two subsequent equilibrium-drilling conditions. This well path is referenced hereafter as the transient trajectory of a wellbore. The transient trajectory is the key information needed to better understand factors influencing/controlling the dogleg severity (DLS) under isotropic and anisotropic drilling conditions that are quantified by formation anisotropy index (FAI) and bit steerabilty index (BSI). This study is also useful for planning a directional drilling trajectory that is consistent with the mechanical BHA response and directional drill bit tendencies (bit steerability). Also, if sufficient drilling data are available from the offset wells one can back-calculate both the FAI and BSI that can be subsequently used for optimizing well trajectories on new wells in similar drilling conditions. The BHA mechanical equilibrium predictions, and hence the resultant force and tilt angle at the bit, are based on the theory of elastic beams and a concept of the transfer matrix. This approach permits an effective modeling of complex BHAs including bent subs, mud motors and stabilizers. A method of well trajectory predictions is described. A number of computer simulations are presented to illustrate the influence of WOB, and type of BHA on the hole inclination angle and dogleg severity as functions of footage (distance drilled) for various drilling conditions.
PL
Artykuł koncentruje się na zagadnieniu przewidywania długości i przebiegu trajektorii otworu w dwóch następujących po sobie równoważnych warunkach wiercenia. Pierwsza trajektoria jest traktowana jako porównawcza. Stanowi ona kluczową informację na temat czynników wpływających na kąt przestrzennego skrzywienia osi otworu w izotropowych i anizotropowych warunkach wiercenia, określanych za pomocą wskaźnika anizotropii ośrodka oraz możliwości sterowalności narzędziem wiercącym. W pracy przedstawiono również zagadnienia dotyczące planowania trajektorii otworu wiertniczego z uwzględnieniem zestawu dolnej części przewodu wiertniczego oraz możliwości wiercenia kierunkowego. W przypadku posiadania odpowiednich danych z działających otworów możliwe jest obliczenie współczynnika anizotropii ośrodka i sterowalności świdra oraz optymalizacja trajektorii otworów w nowych lub podobnych warunkach wiercenia. Prognoza doboru zestawu dolnej części przewodu wiertniczego i wynikające z niego siła i kąt nachylenia świdra opierają się na teorii sprężystej belki i koncepcji matrycy. Stosując tę teorię można skutecznie modelować odpowiedni zestaw dolnej części przewodu wiertniczego poprzez dobór krzywych łączników, silników płuczkowych i stabilizatorów. Przedstawiono metodę planowania trajektorii otworu. Na przykładzie symulacji pokazano wpływ nacisku na świder oraz zestawu dolnej części przewodu wiertniczego na wartość kąta odchylenia od pionu i kąta przestrzennego skrzywienia jako funkcji przewiertu w różnych warunkach wiercenia.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.