Часть 7
Осевая нагрузка
В процессе бурения важно осуществлять контроль осевой нагрузки, равно, как и других параметров режима бурения. Это может осуществляться несколькими способами:
1. По значению веса на крюке – по сути разница между фактическим весом инструмента и весом на крюке характеризует осевую нагрузку. Другими словами, мы определяем осевую нагрузку за счет разгрузки инструмента на забой.
Но важно учитывать, что данный подход становится менее актуальным, если речь идет о сильноискривленных или наклонно-направленных скважинах, поскольку сложно оценить какая часть инструмента разгружается на стенки скважины из-за синусоидального изгиба.
Также, важно учитывать, что осевая нагрузка по датчику веса на крюке должна определяться после получения значения «веса на майна» – то есть, когда оцениваем значение веса на крюке с учетом сил трения, возникающим при спуске.
2. По перепаду давления на долоте – правильнее говорить по значению давления на стояке. Логика заключается в том, что с увеличением нагрузки на долото степень прижатия его к забою увеличивается, а, значит, растет величина гидравлических сопротивлений (перепад давления на долоте) и как следствие увеличивается давление на стояке (в нагнетательной линии).
Конкретной формулы расчета увеличения осевой нагрузки от увеличения давления на стояке не существует, поскольку это слишком сложный для физического описания процесс, но известно, что в среднем при увеличении давления на 10-15 атм – нагрузка увеличивается на 1-2 тонны. Важно осознавать, что это актуально для начального нагружения долота, затем при сильных разгрузках – эта корреляция существенно меняется (поскольку происходит развитие изгиба инструмента вплоть до синусоидального или спирального).
3. По показаниям забойного датчика – подобные датчики могут устанавливаться в специальном наддолотном переводнике и функционируют в комплексе с телеметрической системой.
Чаще всего принцип их функционирования основан на использовании эффекта пьезопроводности – грубо говоря, изменение силы тока, проходящей через тело датчика при его деформировании (от нагрузки, вибрации, давления). Логика в том, что при деформировании пьезоэлемента – меняется его сопротивление и пропорционально изменяется амплитуда электрического сигнала, проходящего через него.
Данный тип датчика может обеспечивать достаточно точную фиксацию осевой нагрузки, но стоит учитывать, что такие измерения более дорогостоящие, чем рассмотренные выше методы измерения. Кроме того, всегда имеются риски потери сигнала от телеметрической системы (по причине нештатной работы канала связи «забой-устье»), что также ограничивает его применение.