Методология расчета технической эффективности силовых секций малогабаритных винтовых забойных двигателей для системы «Перфобур»

Vil U Yamaliev,Aleksandr V Lyagov,Fedor D Baldenko,Anastasiya А Lyagova,Ilya A Lyagov

doi:10.31897/pmi.2019.6.694

Vil U Yamaliev, Aleksandr V Lyagov + Show 3 more

Open Access

https://doi.org/10.31897/pmi.2019.6.694

Copy DOI

Abstract

With an increase in the share of old and low-yield wells and for the efficient exploitation of fields, it is necessary to include low-capacity formations into production. There are many wells where sidetracking and hydraulic fracturing are difficult due to the close proximity of the gas cap and underlying water caused by geological and technological reasons, and the use of existing secondary drilling-in technologies is not effective due to the extensive colmatated zone or annular circulation. Relevance of radial drilling technologies is growing, which allows drilling-in of the formation with a network of extended channels to establish high-quality hydraulic communication between the formation and the well without affecting the permeability of the formation.In contrast to radial drilling technologies using hydraulic washing, technical system (TS) «Perfobur» uses small-sized screw downhole motors (SDM) and rock cutting tools for channel construction. For efficient milling of production casing and destruction of rock, the hydraulic downhole motor must have high torque, and for the possibility of drilling with a high rate of angle gain, it must have short power section. Existing Russian and foreign SDM have limited number of standard sizes and do not meet the requirements specified for the development of the downhole module of TS «Perfobur».The paper discusses the development of universal small-sized sectional screw downhole motors for milling casing strings and drilling a network of branched channels of super-small diameter and radius of curvature as a part of the TS «Perfobur». Methodology proposed in the article for selecting optimal configuration of the SDM power sections allows constructing small-sized sectional downhole motor that meets the technical requirements and has improved characteristics compared to standard SDM.

Highlights

Продуктивный пласт1 – отверстие под крюк; 2 – фильтр; 3 – клапанный узел; 4 – цементный камень; 5 – обсадная колонна; 6 – колонна НКТ/ГНКТ; 7 – корпус трубный; 8 – толкатель; 9 – направляющий паз; – шпонка; – гидронагружатель;.
V = z2ST, где z2 – заходность; S – площадь живого сечения; Т – шаг винтовой поверхности.
Отличительная особенность РО малогабаритных ВЗД состоит в том, что с уменьшением контурного диаметра резко снижается площадь живого сечения S, поэтому для сохранения рабочего объема требуется значительное увеличение шага винтовой поверхности T, что входит в противоречие с необходимостью иметь значительное число шагов РО для создания высокого перепада давления.

Summary

Продуктивный пласт

1 – отверстие под крюк; 2 – фильтр; 3 – клапанный узел; 4 – цементный камень; 5 – обсадная колонна; 6 – колонна НКТ/ГНКТ; 7 – корпус трубный; 8 – толкатель; 9 – направляющий паз; – шпонка; – гидронагружатель;. V = z2ST, где z2 – заходность; S – площадь живого сечения; Т – шаг винтовой поверхности. Отличительная особенность РО малогабаритных ВЗД состоит в том, что с уменьшением контурного диаметра резко снижается площадь живого сечения S, поэтому для сохранения рабочего объема требуется значительное увеличение шага винтовой поверхности T, что входит в противоречие с необходимостью иметь значительное число шагов РО для создания высокого перепада давления. Для преодоления данной закономерности и снижения частоты вращения при уменьшении диаметра ВЗД в ряде случаев используют РО с увеличенным шагом (коэффициентом формы винтовой поверхности более 8), однако это приводит к удлинению винтовой пары, усложнению технологии изготовления статора и уменьшению числа шагов РО, что снижает нагрузочную способность гидромашины.

Число шагов k

Окончательный выбор варианта