Роторная управляемая система НПП "Буринтех"

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Роторная управляемая система НПП "Буринтех"

Аннотация

Создание в конце 1990-х гг. роторных управляемых систем (РУС) позволило решить задачу бурения скважин с протяженными горизонтальными участками, достигающими нескольких тысяч метров.

Наиболее важная особенность и одновременно основное достоинство РУС заключается в том, что данная технология обеспечивает процесс направленного бурения наряду с непрерывным вращением всей бурильной колонны, тем самым улучшая условия очистки и качества ствола скважины.

В настоящее время в России используются только роторно-управляемые системы, произведенные зарубежными компаниями, поэтому их применение зачастую связано со значительными расходами.

Annotatіon

«BURINTEKH», LTD. ROTARY STEERABLE SYSTEM

Ishmuratov I.R.1

1 «BURINTEKH», Ltd.

Ufa, 450029,

Republic of Bashkortostan, Russian Federation

Rotary steerable systems (RSS) developed in the late 1990s made it possible to drill wells with extended horizontal sections of up to several thousand meters.

The most important RSS feature and its key advantage is the provision of the directional drilling process with continuous rotation of the entire drill string, thus improving wellbore cleaning and quality.

Currently, Russian companies use only foreign-made rotary steerable systems, which results in significant operating costs.

В рамках реализации отраслевой стратегии альтернативного замещения при введенных санкционных ограничениях в части высокотехнологичных сервисов при бурении на шельфе и баженовской свиты на предприятии «БУРИНТЕХ» была создана рабочая группа. На основе уже имеющихся идей, разработанных конструктивных схем и рабочих чертежей концепции отклонения долота от оси забоя скважины создана первая отечественная роторная управляемая система гидромеханического типа РУС-ГМ (рис. 1). В 2016 г. проект РУС компании «БУРИНТЕХ» был одобрен экспертным советом Фонда развития промышленности (ФРП), для разработки и налаживания производства предприятию был выделен льготный заем в размере 300млн руб.

бурение скважина роторный электрогидравлический

В РУС с электрогидравлическим принципом действия энергия бурового раствора, подводимая с устья на забой скважины, преобразуется в электрическую при помощи турбогенератора. При этом основная часть электроэнергии, в свою очередь, затрачивается на питание электродвигателей насосов, создающих давление в приводных поршнях отклоняющих плашек РУС.

Отличие применения РУС с гидромеханическим принципом заключается в прямом использовании вышеописанной энергии бурового раствора. В данном исполнении РУС-ГМ приводные поршни отклоняющих плашек приводятся в действие энергией бурового раствора, а усилие прижатия их полностью зависит от перепада гидродинамического давления на уровне инструмента.

Тем самым в РУС-ГМ не используются дорогостоящие компоненты, такие как насосы, электродвигатели, модули электроники, турбогенераторы и др. Для передачи энергии бурового раствора на поршни приводов отклоняющих плашек в виде давления рабочей жидкости достаточно использовать в конструкции РУС-ГМ простые механизмы и элементы, такие как гидравлические редукторы, пружины сжатия, торцевые муфты и др. Созданная роторно-управляемая система основана на гидромеханическом принципе и может быть совместима с различными MWD системами.

При применении РУС-ГМ, разумеется, возникает необходимость в ручном управлении, что увеличивает время, затрачиваемое на манипуляции, связанные с переключениями режимов работы и выставлением направления в процессе управляемого бурения, по сравнению с существующими роторными управляемыми системами зарубежных компаний. Однако это окупается меньшими эксплуатационными затратами. Если сравнивать с традиционной компоновкой наклонно-направленного бурения, включающей забойный двигатель с отклоняемым на заданный фиксированный угол шпинделем, то постоянное вращение всей компоновки обуславливает следующие неоспоримые преимущества применения РУС: улучшение условий очистки и качества ствола, увеличение протяженности наклонно-направленных и горизонтальных участков, сокращение времени проработки пробуренного интервала скважины и т.д.

При разработке и проектировании прототипа РУС-ГМ определено оптимальное (с точки зрения минимизации непроизводственного времени) количество режимов работы - один нерабочий и два рабочих. Режим переключения является нерабочим, промежуточным, режимом, в который оборудование переходит при отключении буровых насосов или при значительном уменьшении расхода относительно номинального. В данном режиме оборудование будет находиться в транспортном положении или в момент переключения между двумя рабочими режимами РУС-ГМ.

Режим стабилизации параметров кривизны (СПК) является одним из двух рабочих режимов РУС-ГМ, предназначенным для бурения участков стабилизации без искривления ствола скважины. В режиме СПК РУС-ГМ отклоняющие плашки отключены, а корпус зацеплен относительно вала, что также помимо бурения участков стабилизации позволяет в данном режиме ориентировать корпус РУС-ГМ.

Управляемое роторное бурение с РУС-ГМ осуществляется в режиме набора параметров кривизны (НПК). Режим НПК является вторым рабочим режимом РУС-ГМ после режима СПК. Переключение между двумя этими рабочими режимами производится попеременно через режим переключения, т.е. путем отключения и последующего возобновления циркуляции промывочной жидкости.

Общая картина начала управляемого бурения с РУС-ГМ:

-- В режиме СПК производится ориентирование корпуса по необходимому направлению бурения.

-- РУС-ГМ переключается в режим НПК, в котором происходит выдвижение отклоняющих плашек с принятием корпуса РУС-ГМ эксцентричного положения относительно ствола скважины и разъединение вала и корпуса.

Последующий процесс управляемого роторного бурения характеризуется вращением всей бурильной колонны, кроме корпуса РУС-ГМ, который скользит и не вращается за счет прижатия отклоняющих плашек к стенкам ствола скважины. При этом усилие прижатия отклоняющих плашек создает боковое усилие на долото, которое искривляет траекторию ствола скважины в выставленном направлении. Проворот корпуса и, соответственно, потеря выставленного направления бурения отслеживаются магнитометром в нижнем модуле телеметрии и передаются на устье по гидравлическому каналу связи.

Перед опытно-промысловыми испытаниями прототипы РУС-ГМ прошли стендовые испытания на установке горизонтально-наклонного бурения в испытательном полигоне Центра разработки НПП «БУРИНТЕХ». Результаты подтвердили работоспособность РУС-ГМ по удержанию выставленной ориентации корпуса при скольжении в режиме наклонно-направленного бурения внутри обсадной трубы, имитирующей стенки ствола скважины.

С 2016 г. НПП «БУРИНТЕХ» совместно с ПАО «Газпром нефть» в рамках реализации совместных мероприятий по импортозамещению начали проводить опытно-промысловые испытания отечественной роторно-управляемой системы гидромеханического типа РУС-ГМ-195. Испытания в феврале 2019 г. на площадке ООО «Газпромнефть-Хантос» стали пятыми по счету и были признаны успешными. К этим испытаниям были изготовлены доработанные по результатам предыдущих испытаний образцы роторно-управляемой системы РУС-ГМ-195 (рис. 2) для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин диаметром 220,7 мм.

Состав КНБК:

БИТ 220,7 РН 516 УВ.198-10 + РУС-ГМ-195 + НУБТ-172 (т/с «Compass») + HOS-172 + КСН-210 + НУБТ-172 + остальной инструмент.

Пробурен интервал 1297 -- 2735 м с РУС-ГМ-195 без критических отклонений от плановой траектории со средней интенсивностью набора параметров кривизны 1,1 °/10 м, и с максимальной - 1,97 °/10 м проходки в режиме управляемого роторного бурения.

Результаты опытно-промысловых испытаний:

- Пробурен интервал 1297 -- 2735 м без отклонений от плановой траектории ствола скважины со средней пространственной интенсивностью при роторном управляемом бурении - 1,1° на 10 м проходки. Максимальная пространственная интенсивность составила 1,97° на 10 м проходки.

-- Подтверждена работоспособность по удержанию выставленной ориентации геостационарного корпуса при роторном управляемом бурении. При бурении участков направленного бурения необходимости в перевыставлении ориентации корпуса не возникало. Средняя скорость проворота корпуса составляла 20 - 30° за 10 м проходки.

-- Подтверждена работоспособность модуля электроники по отслеживанию в реальном времени положения корпуса при роторном управляемом бурении.

-- Выявлена необходимость в доработке роторно-управляемой системы РУС-ГМ-195 в части повышения ресурса работы перед началом коммерческой реализации в 2019 г.

-- Выявлены требования к системам верхнего привода по обеспечению скорости вращения инструмента от 150об/мин для достижения показателей механической скорости бурения, сопоставимых со скоростями при бурении винтовыми забойными двигателями в верхних интервалах ствола скважины.

Компания активно разрабатывает роторно-управляемую систему в габарите 124мм, первый прототип которой планирует выпустить в конце 2019 г.

Размещено на Allbest.ru