Реферат роторные управляемые системы

Обновлено: 04.07.2024

В настоящее время для проходки вертикальных, наклонных и горизонтальных стволов активно применяются rotary steerable system (RSS) – роторные управляемые системы (РУС), в которых разрушение горной породы осуществляется вращением долота с бурильной колонной верхним приводом буровой установки или ротором, а также отклоняющие системы, сочетающие применение винтовых забойных гидродвигателей и РУС.

Данные системы являются наиболее совершенными, а в сочетании с системами телеметрии и геонавигации превратились в совершенные беспилотные средства дистанционного управления направлением буримых скважин. Возможности этих систем впечатляют: при высочайших точности (± 0,1º) и оперативности данные системы способны осуществлять бурение скважин любой ориентации в пространстве протяженностью до 13 км непрерывными рейсами, протяженность которых может составлять более 1000 м. Современная отклоняющая система представляет собой беспилотный электронно-механический агрегат, управляемый дистанционно.

Обладая автономным источником электрической энергии подобные отклоняющие системы управляются с поверхности оператором через компьютер, который формирует сигнал, передаваемый через буровой раствор или посредством электромагнитного излучения до забойной компоновки, в которой посредством электронного блока и системы привода отклоняющего механизма, производится ориентированное в заданном направлении изменение направления скважины. В то же время встроенная система телеметрии ведет постоянный мониторинг угловых параметров бурящейся скважины и посредством электронного блока, и системы преобразования сигнала передает информацию на поверхность в блок приемки и усиления сигнала, далее в компьютер и на прибор для визуального контроля процесса бурения на буровой к оператору. В результате такого взаимодействия формируется новое задание для корректировки направления скважины, которое и реализуется с высокой точностью.

Достоинства:

– увеличение механической скорости проходки и, соответственно,

уменьшение времени бурения скважины за счет более равномерной отработки долота и исключение подъема работоспособного долота для изменения геометрии забойного двигателя;

– улучшение очистки скважины от шлама, сокращение времени на

промывку перед наращиванием и СПО;

– уменьшаются динамические скачки давления, снижается вероят-

ность гидроразрыва пород;

– улучшается качество ствола с минимальной микрокривизной, от-

сутствие спиральной выработки за счет постоянного контроля положения режущей поверхности долота, что позволяет провести успешное ее заканчивание;

– позволяет проводить сложные трехмерные профили с большим от-

Недостатки:

– необходимость использования верхнего привода;

– высокие требования к очистке бурового раствора, низкому содержанию твердой фазы и материалов для ликвидации поглощений;

– сложность обслуживания на буровой, необходимость привлечения

– внедрение дополнительных датчиков в систему буровой;

– ограничения к расходу бурового раствора и буровым насосам;

– использование специализированных долот.

В системе с отклонением долота ориентация бурильной колонны в желаемом направлении производится путем нажатия на стенку скважины. В такой РУС используется блок отклонения с тремя выдвижными башмаками, приводимыми в движение буровым раствором и расположенными возле долота для создания бокового усилия на стенки скважины. Для увеличения угла соответствующие башмаки нажимают на лежачую стенку скважины, а для снижения угла – на висячую стенку скважины. Текущее значение координат ствола и другие рабочие параметры РУС от забоя к поверхности, а команды от оператора с поверхности на забой, передаются при помощи телеметрических систем по гидроимпульсному каналу связи, определяют время и мощность срабатывания башмака. Блок управления, расположенный над блоком отклонения, приводит в действие поворотный клапан, который открывает или перекрывает подачу бурового раствора на выдвижные башмаки в соответствии с поворотом бурильной колонны. Система синхронно изменяет амплитуду и силу давления башмаков, когда каждый из них проходит определенную ориентирующую точку.

В состав базового блока входят навигационные сенсоры, распределительный клапан и направляющие лопасти. В состав блока контроля за процессом бурения входят внутрискважинный компьютер и турбинный генератор или литиевые батареи. Во время бурения внутрискважинный компьютер сверяет загруженные в него проектные данные со значениями, поступающими из MWD модуля.

Если возникает отклонение от заданной траектории, внутрискважинный компьютер, при помощи навигационных сенсоров передаёт информацию распределительному клапану, который направляет гидродинамическую энергию бурового раствора на направляющие лопасти, которые выдвигаются из корпуса. В результате происходит отталкивание всей компоновки от стенки скважины в заданном направлении.

В системе с направлением долота используется внутренний изгиб для отклонения оси снаряда от текущей оси скважины и смены направления бурения. В такой системе точка изгиба находится в утяжеленной бурильной трубе (УБТ) сразу над долотом. Системы с направлением долота меняют траекторию скважины путем изменения угла торца бурильного инструмента относительно забоя скважины. Траектория изменяется в направлении изгиба. Ориентация изгиба контролируется при помощи серводвигателя, который вращается с той же скоростью, что и бурильная колонна, но в обратном направлении. Это позволяет сохранять геостационарную ориентацию торца бурильного инструмента при вращении УБТ.

Расположение наружного корпуса постоянно отслеживается компьютером, который управляет инструментом и автоматически поправляет положение эксцентриковой внутренней втулки для сохранения соответствующей ориентации долота. Вращение внутренней втулки с целью изменения ориентации долота осуществляется двигателем постоянного тока со сверхвысоким крутящим моментом, работающим от литиевого аккумулятора или турбинного генератора.

Комбинированные РУС

Одной из последних разработок в области управляемых систем является гибридная РУС – устройство, сочетающее в себе характеристики систем с отклонением долота и с направлением долота. Примером такой РУС является PowerDrive Archer производства Schlumberger. В этой системе не используются выдвигаемые наружу башмаки для оказания давления на стенки скважины. Вместо этого четыре поршня привода внутри УБТ нажимают на цилиндрический поворотный хомут, который вращается на универсальном шарнире, ориентируя долото в желаемом направлении. Кроме того, четыре лопасти стабилизатора, расположенные на внешней части хомута над универсальным шарниром, оказывают боковое усилие на долото при контакте со стенкой скважины, что заставляет РУС работать в режиме системы с отклонением долота. Такая РУС имеет более низкий риск отказа или повреждения, поскольку все подвижные детали находятся внутри, что защищает их от воздействия неблагоприятной внутрискважинной среды. Такая конструкция также способствует увеличению срока эксплуатации РУС.

Роторные управляемые системы Power Drive X5 позволяют производить в процессе бурения:

- измерение зенитного и азимутального углов в непосредственной близости от долота;

- измерение уровня вибрации и ударной нагрузки КНБК;

- измерение скорости вращения долота;

-измерение гамма-излучения для геонавигации;

Влияние способа бурения (ротор, двигатель) на режимные параметры бурения (механическая скорость, нагрузка на долото, очистка ствола).

Для конкретных условий бурения ротор выбирают по допустимой нагрузке, передаваемой мощности, диаметру проходного отверстия для пропуска долота. Особенность роторного бурения — наличие двух каналов передачи энергии на забой: механической от привода ротора и гидравлической от насосов (компрессоров). Это обусловливает возможность подачи на долото относительно большой механической энергии (мощности N_д = M · n) при благоприятных сочетаниях частоты вращения n и крутящего момента M, а также гидравлической энергии (мощности N_дг = Δp_д · Q) при благоприятных сочетаниях расхода Q и перепада давления на долоте Δp_д.

При роторном способе, в отличие от бурения гидравлическими забойными двигателями, частота вращения долота четко устанавливается бурильщиком с пульта управления. Крутящий момент на долоте не зависит непосредственно от частоты вращения, а зависит от изменения осевой нагрузки, свойств пород, изнашивания зубьев и опор шарошек. Он изменяется от минимального, определяемого трением долота о стенки скважины, до максимального, ограничиваемого подведенной на забой мощностью.

Достаточный момент на долоте можно иметь и при небольшом диаметре скважины. Поэтому при роторном бурении относительно проще подбирать оптимальный режим бурения, методику отработки долота, изменяя осевую нагрузку и частоту вращения с пульта бурильщика.

При вращении бурильной колонны меньше опасности ее прилипания, зависания, прихвата. Осевая нагрузка на долото, определяемая по показаниям индикатора веса, близка к фактической, а вынос разбуренной породы обеспечивается при меньшей скорости восходящего потока, меньшей подаче буровых насосов. В то же время каверны, уширения и искривления ствола скважины увеличивают прогиб вращающейся колонны, повышают опасность ее слома.

Необходимо отметить также, что при роторном бурении практически возможно использование всех типов буровых растворов и продувки воздухом. При роторном бурении с низкими частотами вращения успешно используются долота со стойкими герметизированными опорами. Благодаря высокому крутящему моменту передается достаточно большая нагрузка на долото и бурение ведется в объемной области разрушения пород. В результате уменьшается скорость изнашивания опор и зубьев, достигается большая проходка на долото, иногда существенно превышающая проходку на долото при турбинном бурении.

Однако снижение частоты вращения и при бурении неглубокозалегающих пород невысокой пластичности и абразивности обусловливает кратное снижение механической скорости проходки по сравнению с высокооборотным бурением забойными двигателями. При проводке скважин относительно больших диаметров на малые и средние глубины это приводит к более низким коммерческим скоростям бурения по сравнению с турбинным способом.

В нашей стране роторным способом бурят, как правило, только нижние интервалы вертикальных скважин, не требующие использования отклонителей.

Турбинное бурение

Особенности турбинного бурения заключаются в следующем.

1. Улучшаются в отличие от роторного способа условия работы бурильной колонны, что позволяет облегчить и удешевить ее, применить легкосплавные и тонкостенные стальные бурильные трубы. Осевая нагрузка на долото, как и в роторном бурении, передается частью веса бурильной колонны, однако длина УБТ может быть уменьшена, поскольку передающий осевую нагрузку сжатый участок колонны не испытывает таких сложных напряжений, как при роторном бурении, реже встречаются усталостные поломки. Во избежание зависания и прилипания колонны к стенке скважины целесообразно периодическое ее проворачивание ротором. Срок службы бурильной колонны обычно в 2 раза больше, чем при роторном способе. Однако повышенные давления в циркуляционной системе вызывают более частый промыв резьб, что требует их тщательного контроля и смазывания, хорошего крепления, использования соединений повышенной герметичности.

2. Возрастает механическая скорость проходки вследствие высокой частоты вращения долота, что ведет к значительному росту коммерческой скорости, особенно для скважин небольшой и средней глубины. Однако снижается проходка на долото в связи с повышенным износом опор и вооружения долот, отсутствием долот с герметизированной опорой для высокооборотного бурения, ограничением перепада давления в насадках долота и скорости истечения бурового раствора из них. Недостаточно длителен межремонтный срок службы опор турбобура, что снижает эффективность применения износостойких алмазных долот, долот ИСМ; для их эффективного использования в ряде случаев недостаточен крутящий момент.

3. Могут использоваться все виды буровых растворов, исключение составляет лишь продувка воздухом. При бурении с промывкой аэрированными растворами удается
частично полезно использовать установленную мощность привода компрессоров. Однако турбина имеет относительно низкие показатели при использовании очень вязких и утяжеленных растворов. Турбины и опоры быстро изнашиваются при высоком содержании в растворе твердой фазы, шлама и песка.

4. Облегчается отклонение ствола скважины в требуемом направлении.

Винтовой двигатель

Как уже отмечалось, перепад давления в турбобуре почти не изменяется с увеличением момента, при повышении крутящего момента на долоте и в опорах турбобура до M = M_т вал турбобура останавливается, раствор продолжает поступать на забой. В объемном двигателе при повышении крутящего момента давление продолжает расти, пока или не срабатывает предохранительный клапан, или раствор, отгибая резиновые элементы статора, не начнет проходить частично на забой. При этом снизится и частота вращения. При дальнейшем увеличении момента вал двигателя остановится, раствор, отгибая резиновые винтовые поверхности статора, будет проходить через объемный двигатель на забой.
При бурении ВЗД в твердых породах проходка на долото увеличивается более чем в 2 раза, а в мягких — на 20—50% по сравнению с турбобуром, механическая же скорость бурения в обоих случаях ниже на 20—50%. Тем не менее при глубине скважины свыше 1500—2000 м ВЗД выгодны, ибо обеспечивают более высокую рейсовую скорость, которая, напомним, является интегральным показателем эффективности механического бурения.

ГОСТ

Эффективность использования роторных управляемых систем в нефтегазовой отрасли

Роторная управляемая система – это забойное оборудование, которое обеспечивает снижение уровня возможных рисков возникновения отклонений в работе или аварий скважин и позволяет осуществлять управление траекторией скважины.

На предприятиях Российской Федерации роторные управляемые системы используются для сооружения арктических, морских проектов, а также для осуществления процесса бурения горизонтальных и многоствольных скважин, имеющих большие объемы отходов по вертикали и требующих высокой точности проводки ствола. Также данные системы активно используются для вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными видами запасов. Основными производителями роторных систем являются такие компании, как РУС+MWD, BHDC, ZPEC, Gyrodata, Smart Drilling и т.п.

Разрушение горных пород в роторных управляемых систем происходит за счет вращения долота, оснащенного бурильной колонной верхним ротором. В состав роторной системы также входят отклоняющие подсистемы, которые сочетают в себе преимущества роторных управляемых систем и винтовых забойных гидродвигателей. Такие системы идеально сочетаются с системами геологической навигации и телеметрии. Таким образом они представляют собой беспилотные средства управления направлением бурения скважин. Они обладают высокой точностью и могут бурить скважины любой ориентацией и протяженностью до 13 километров непрерывными рейсами, протяженностью до 1000 метров. Отклоняющая подсистема представляет собой электронно-механический агрегат, который управляется дистанционно. Блок-схема отклоняющей системы изображена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Блок-схема отклоняющей системы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Готовые работы на аналогичную тему

1 - отклоняющий механизм; 2 - привод механизма искривления; 3 - электронный блок, управляющий механизмом искривления; 4 - источник энергии; 5 - телеметрическая система; 6 - блок управления телеметрической системой; 7 - блок передачи информации с поверхности забойной системе; 8 - канал связи; 9 - приемник и усилитель сигнала; 10 - компьютер; 11 - буровая.

Эффективность использования роторных управляемых систем на нефтегазовых месторождениях определяется следующими обстоятельствами:

Улучшение выноса шлама, благодаря отсутствию зауженных частей ствола скважины.
Увеличение скорости проходки, благодаря выносу шлама.
Увеличение длины горизонтального ствола и скорости бурения за счет уменьшения силы трения между стенкой и колонной скважины, из-за вращения первой.
Уменьшение рисков дифференциального и механического прихватов, так как отсутствуют неподвижные составляющие, которые контактируют с обсадной колонной, стенкой скважины или отклонителем.

Шлам – это отходы, образующиеся в результате разработки горного продукта, составляющие мельчайшие и пылевые его части, которые получают в виде осадка во время промывки горного материала.

Виды роторных управляемых систем. Работа роторной управляемой системы с отклонением долота

Существует всего два основных вида роторных управляемых систем:

Роторная управляемая система с отклонением долота.
Роторная управляемая система с изменением направления перекоса долота.

Работа роторной управляемой системы с отклонением долота предполагает набор кривизны при помощи фрезерования стенки скважины под действием отклоняющего усилия. Роторная управляемая система с с изменением направления перекоса долота предполагает набор кривизны при помощи фрезерования стенки скважины под действием асимметричного разрушения забоя скважины. Схема роторной управляемой системы с отклонением долота изображена на рисунке ниже.

Рисунок 2. Схема роторной управляемой системы с отклонением долота. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

1 - привод лопаток; 2 - стабилизатор; 3 - блок управления; 4 - долото; 5 - блок отклонения; 6 - заслонка.

С целью увеличения угла отклонения каждая лопатка, когда находится в нижней части ствола, нажимает на его нижнюю сторону, а для уменьшения угла отклонения на верхнюю. Команды, которые отправляются при помощи телеметрии по электромагнитному и гидроимпульсному каналам связи, определяют с какой силой и в какое время будет происходить срабатывание лопатки. Блок управления, находящийся на блоком отклонения, приводит в действие заслонку, функция которой заключается в открытии и закрытии канала для подачи специального бурового раствора в камеры с лопатками, в соответствии с углом поворота бурильной колонны. Вся система одновременно изменяет промежуток воздействия и уровень усилия, которым лопатка оказывает действие на стенку скважины, что способствует направлению долота в необходимое место. Долото обеспечивает отклонение ствола скважины фрезерованием ее стенки боковым оборудованием. Таким образом долоту принадлежит одна из самых значительных ролей в процессе искривления в роторной управляемой системе данного типа. Долото роторной управляемой системы должно соответствовать всем требованиями безопасности ведения горных и буровых работ.

Роторные управляемые системы (РУС) - это современное поколение забойного бурового оборудования, обеспечивающее снижение рисков возникновения осложнений и аварий, позволяющее осуществлять управление траекторией скважины (рис 1).

В комплексе с различными MWD/LWD инструментами РУС открывают новые возможности при наклонно направленном бурении и решении сложных геологических задач.

РУС применяются для реализации морских, арктических проектов, бурения многоствольных и горизонтальных скважин с экстремально большим отходом от вертикали, точной проводки ствола и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами.

Рис. 1. Эволюция технологий наклонно направленного бурения

Современное высокотехнологичное оборудование значительно повышает эффективность строительства сложных скважин, а также дает возможность бурить скважины протяженностью более 12 км и с экстремально большим отходом от вертикали.

По данным ЦДУ ТЭК Минэнерго РФ объем бурения с применением РУС в 2014 г составил 210 горизонтальных скважин.

В основном РУС использовались для бурения нижней части секции под эксплуатационную колонну и горизонтальных секций.

По экспертной оценке ROGTEC, к 2020 г прогнозируется рост объема бурения горизонтальных скважин с применением РУС до 2000 скважин/год.

Мировыми лидерами в производстве РУС (1) являются компании: Baker Hughes, Schlumberger, Halliburton, Weatherford (1).

В РФ эти 4 компании предоставляют полный объем высокотехнологичных услуг РУС+MWD/LWD.

Собственные разработки РУС имеют многие небольшие компании: Aps Technology, Gyrodata, National Oilwell Varco, Scientific Driling, Smart Drilling, Doubble Barrel RSS, Terravici Drilling Solutions, Renhe Group, BHDC, TIANJIN, ZPEC и др.

Отечественные РУС и их испытания

Сегодня разворачивается масштабная программа по импортозамещению.

Ставится задача поднять на новый уровень отечественную промышленность, в тч за счет инвестиций в разработку технологий, необходимых для ТЭК.

Одним из 1 х направлений импортозамещения в ТЭК и в высокотехнологичном бурении стали именно РУС.

В 2015 г только 2 производителя: концерн Электроприбор и НПП Буринтех, закончив этапы концептуальной проработки и проектирования, смогли выйти на скважинные испытания прототипов 1 х отечественных РУС.

На рис 2 представлен прибор РУК-8.75 БС производства концерна Электроприбор.

По способу управления долотом данный прибор относится к типу Push - the - bit.

Направление долота регулируется путем нажатия на стенку скважины выдвижными башмаками. Имеются 3 выдвижных башмака.

Работа прибора осуществляется на 4 х режимах. Типоразмер долот - 220,7 мм. Источником питания служат литиевые батареи.

Наиболее близкие аналоги - AutoTrak, BakerHughes, RSS Scout, SmartDrilling.

Рис. 2. Прибор РУК-8.75 БС - прототип серийной РУС

При испытании прибора РУК-8.75 БС были поставлены следующие задачи.

1. Проверка характеристик системы:

- устойчивости к внешним воздействиям в условиях бурения скважины (скважинным давлению, температуре, осевым и боковым нагрузкам, вибрации);

- способности отклонять в заданном направлении траекторию скважины при вращении бурильной колонны;

- интенсивности искривления ствола в режимах сброса и набора зенитного угла (ЗУ).

2. Исследование возможности передачи управляющих команд с поверхности при помощи вибрации колонны.

3. Оценка надежности и износостойкости.

Испытания прибора проведены 6 - 7 сентября 2015 г на Вынгапуровском месторождении.

Интервал бурения - 1742 - 1958 м (216 м), время в скважине - 46 ч.

Средняя механическая скорость проходки составила 29 м/ч, максимальная - 60 м/ч.

Средняя интенсивность набора кривизны - 0,9 °/10 м, максимальная - 2 °/10 м.

Характеристики компоновки низа бурильной колонны (КНБК) приведены в таблице.

При испытаниях прибора РУК-8.75 БС:

- успешно пройден тест перед спуском в скважину;

- обеспечен выход на плановый режим бурения;

- подтверждена способность прибора изменять траекторию скважины при непрерывном вращении всей бурильной колонны;

- показана возможность принимать команды с поверхности.

- не имеет связи с телеметрией и не передает данные на поверхность,

- не обеспечивает точное управление траекторией,

- имеет ненадежный внутренний элемент управления, который разрушился за 216 м бурения.

Дорабатывать РУК-8.75 БС необходимо по 2 направлениям, приведенным на рис 3.

Пути совершенствования прибора РУК-8.75 БС во многом предопределены тем, что эволюция похожих конструкций РУС уже известна.

Рис. 3. Направления совершенствования прибора РУК-8.75 БС (КЛС - калибратор лопастной спиральный)

На рис 4 представлена схема прибора РУС-ГМ195, который является прототипом серийной РУС и по способу управления долотом относится к типу Point-the-bit.

Направление долота регулируется путем изменения геометрии нижней части РУС, принцип действия - гидромеханический.

Прибор имеет 2 режима работы: набора кривизны и стабилизации.

Для защиты от поворота корпуса применяются 1 выдвижная лопатка и 2 пассивные направляющие.

Типоразмер долот - 215,9 - 222,3 мм.

Источник питания - поток промывочной жидкости. Аналоги отсутствуют.

Рис. 4. Схема прибора РУС-ГМ-195

Задачи испытаний РУС-ГМ-195, условия применения, КНБК и режимы бурения в целом соответствовали тем, которые были определены при испытаниях РУК-8.75 БС.

Испытания проведены 26 - 29 января 2016 г на Южно-Приобском месторождении.

Интервал бурения - 1410 - 1545 м (135 м), время в скважине - 46 ч.

Средняя механическая скорость проходки - 18 м/ч, максимальная - 60 м/ч.

Максимальная интенсивность набора кривизны - 1,5 °/10 м.

- успешно пройден тест перед спуском в скважину;

- обеспечен выход на плановый режим бурения;

- имеется связь с телеметрией, обеспечивающая возможность наблюдать за работой оборудования.

- конструкция не обеспечивает стабилизацию невращающейся части прибора в открытом стволе, что привело к невозможности управления траекторией;

- набор кривизны осуществляется спорадически: со стабильным положением отклонителя пробурено 6 из 135 м проходки в режиме направленного бурения с интенсивностью 0,16°/1 м;

- индикация режимов работы РУС слабая или отсутствует даже при наличии связи с телеметрией;

- невозможно определить способность принимать команды по переключению режимов работы.

Дорабатывать РУС-ГМ-195 можно в нескольких направлениях (рис. 5).

Выбор того или иного пути совершенствования узлов конструкции помимо инженерного обоснования требует оценки затрат и рисков, так как концепция, предложенная НПП Буринтех, не имеет аналогов в мире.

Рис. 5. Направления совершенствования прибора РУС-ГМ-195

Инновационный потенциал страны в области производства оборудования для эффективного бурения крайне высок, так как отечественные компании на данный момент не имеют собственных высокотехнологичных решений.

В связи с тем, что сложность скважин во многом определяется качеством запасов, в будущем рынок высокотехнологичного бурения, безусловно, будет расти.

Следовательно, импортозамещение высокотехнологичного сервиса в бурении, в частности РУС - безальтернативный путь, который должны пройти отечественные технологии бурения.

Статор - жестко связан с Bias Unit, вращается вместе с бурильной колонной подает раствор на соответствующую педаль и отклоняет ее. Таким образом поочередно отклоняются все лопатки.

Трехсторонний дисковый клапан – контролирует поток раствора, перекрывает отверстия статора, что бы поток жидкости направлялся в открытое отверстия и соответственно давление, воздействующее на силовые привода.

Control Shaft - регулировочный стержень – механически соединяется с электроникой и управляет положением клапана для отклонения в заданном направлении.

Фильтр – препядствует попаданию посторонних предметов в гидравлическую систему отклонения педалей.

Bearing Housing распределитель потока буровой жидкости

X5 Bias Unit гидравлика

1.Основной поток бурового раствора протекает мимо.

2.Только 2-3% раствора отводится на отклонение педалей

X5 Bias Unit . Гидравлика

1.Для успешной работы отклонения педалей необходим перепад давления внутри Bias Unit для всех моделей от 600 до 800 psi.

2.Осуществляется подбором насадок на долоте.

3. Если невозможно достичь требуемого перепада насадками, используют Flow Restrictor.

Control Сollar – немагнитная УБТ, предназначенная для соединения с Extension Collar и элементами бурильной колонны. Внутри крепится Control Unit при помощи четырех болтов.

Control Unit – устойчивая к вращению платформа, расположенная внутри Control Collar.

Монтажное шасси Control Unit

3 акселерометра – измеряют гравитационное поле земли, соориентированного относительно оси прибора (зенитный угол).

3 магнетометра - измеряют магнитное поле земли, соориентированного относительно оси прибора (магнитный азимут).

2 Collar магнитных сенсора - измеряющих частоту вращения и положения Control Unit относительно Control Collar и гиродатчика вращения.

Монтажное шасси Control Unit

Roll gyro – сенсоры кругового ускорения Сontrol Unit .

Верхний вращающийся модуль Состоит из:

1.Генератора тока, который вырабатывает электроэнергию для запуска электроники

2. Верхнего генератора момента – производит доворот клапана по часовой стрелки

3.Нижний вращающийся модуль Состоит из нижнего генератора момента – производит доворот клапана против часовой стрелки

4.Датчик температуры – для анализа отказов

5.GR датчик – определения естественной радиактивности породы

X5 Control Unit

Stabilizer, Flex Joint - Калибратор и гибкая УБТ предназначены для увеличения общей интенсивности системы. Они бывают двух исполнений – с каналом для передачи данных.

Роторно-Управляемые Системы

РУС PowerDrive Archer

Роторная управляемая система (РУС) PowerDrive Archer позволяет бурить скважины, которые ранее можно было пробурить только применяя Винтовой забойный двигатель, при этом, обеспечивая оптимальную механическую скорость проходки и хорошее качество ствола скважины. РУС PowerDrive Archer позволяет срезаться с вертикали на большей глубине, достигать целевые интервалы раньше, получать качественный ствол скважины для облегчения спуска обсадной колонны

РУС PowerDrive vorteX

Основные компоненты

1. РУС PowerDrive

2. High Performance GT Motor (Рабочая секция с высоким крутящим моментом)

3. Забойный фильтр

Механизм РУС PowerDrive X6

Пример PowerDrive X5 900

374.6 мм секция, опережение планового графика на 5 дней, 1 рейс 2011м.

1.Экономия средств $1.1млн

2.Пробурена секция 374.6мм за один рейс

3.Опережение плана на 5 дней

PowerV Пример: Вертикальное бурение

Локация: Италия

Пробурено 2800м вертикального ствола

Значительное увеличение МСП относительно соседних скважин – 406.4мм (1736m):

прирост МСП 21% – 311.1мм (1060m):

– Опережение планового графика бурения на 15 дней

Отклонение от вертикали менее 0.18° – 0.73м горизонтального смещения

– Возможно поразить цель радиусом 3м на глубине 6000м

РУС PowerDrive Xceed

Наддолотный зенитный угол и азимут

Режим бурения в удержании зенитного угла и азимута

Другие применения:

– Скважины с большим отходом от вертикали

– Мягкие и твердые породы

PowerDrive* - технические условия и рекомендации для использования

Подбор долота для работы с РУС

– Высокая боковая фрезерующая способность

– Короткая калибрующая поверхность

– Более агрессивное, чем при работе с ВЗД, больший размер резцов

Ø Минимальное содержание песка

ØТехнические характеристики бурового станка

– Наличие верхнего привода (скорость вращения 100-150 об/мин)

– Наличие регулируемой системы подачи бурового раствора с управлением с пульта бурильщика, обеспечивающая необходимый диапазон подачи

– Возможность установки на манифольде модулятора связи с забойным оборудованием во время бурения при отсутствии регулируемой системы подачи бурового раствора

Описание Системы

Модуль роторного бурения RSM содержит выдвижные башмаки, модули позиционирования и управления, а также электрический и гидравлический генераторы, приводимые в движение ротором силовой части. Управляющий модуль контролирует гидравлический манифольд, обеспечивая необходимое направление и силу для изменения траектории скважины.

Режимы работы

RSM может быть сконфигурирован для работы в режиме с замкнутой обратной связью для бурения вертикальных и тангенциальных участков скважины или работать в соответствии с командами, подаваемыми с поверхности. Выбор режима работы а также выключение РУС для проработки осуществляется с помощью кодированных посылок, получаемых изменением расхода бурового раствора (частоты ходов буровых насосов).

РУС отталкивание долота

На обсадной колонне.

Испытание технологии бурения на обсадных трубах с роторной управляемой системой была проведены на месторождении Лобо для бурения наклонно направленной скважины по четырёхинтервальному профилю. В проектной траектории предусматривалось увеличение зенитного угла до 29° с последующим его уменьшением.

Траектория должна была следовать в обход существующей добывающей скважины, чтобы избежать пересечения с ней, поэтому на глубине 640 метров предусмотрен поворот ствола на 100° от первоначального азимута.

Таким образом, проектная траектория представляет собой сложную пространственную кривую.

Состав забойной компоновки для бурения ствола диаметром 178 мм приведён на рисунке.

Она имеет длину 40 метров с выступающей на 25,5 метров частью ниже башмака 178 мм обсадной колоны. Внутри обсадной колонны располагается буровой замковый узел (DLA). Ниже него находится сдвоенный стабилизатор для центрирования обсадной колонны. Каждый из них снабжён двумя центрирующими лопастными секциями, которые имеют калиброванный диаметр 155,6 мм, что обеспечивает их прохождение в 178 мм колонне. Эти стабилизаторы рассчитаны на гашение большей части вибраций при бурении, что снижает износ DLA.

Гидравлический забойный двигатель находится ниже сдвоенного стабилизатора и имеет сравнительно большой (152 мм) диаметр. Рычажный расширитель размещается непосредственно ниже забойного двигателя, обеспечивая расширение пилотного ствола до 225,4 мм. При остановке насосов рычаги расширителя втягиваются, так чтобы максимальный диаметр инструмента был немного менее 155,6 мм.

Для возможности извлечения на поверхность все элементы забойной компоновки должны быть меньше внутреннего диаметра обсадной колонны. Бурение под 178 мм ствол началось на глубине 390 м, резкое изменения направления ствола находилась на отметке 640 м. При проводке 178 мм наклонно направленного ствола методом CDD были использованы 132 обсадные трубы. К поверхностному оборудованию, применяемому при бурении обсадными трубами, относятся установка для спуска на канате забойной компоновки и шкив кронблока, система плашечных превенторов для каната, раздвоенный талевый блок и верхняя система привода для вращения обсадной колонны

Geo-Pilot ® Duro™ Rotary Steerable System

Вращающийся КРНБ Geo-Pilot® Duro ™ (RSS) разработан для повышения долговечности и производительности в жестких условиях окружающей среды, где эффективность бурения оптимальное, время срабатывания, а также контроль бурового раствора потери являются существенными. Маркировка значительное продвижение в RSS производительности, система является надежным решением для сложных условиях бурения и идеально подходит для глубоководной и забоя от водоемов.

Другие вращающиеся перенацеливаемые системы имеют ограничения, которые препятствуют или усложняют эффективный доступ к бачку, особенно в глубоких водах и забоя скважин.

Эти ограничения включают в себя инструмент долговечность, извилистых стволов скважин, способность к высокой концентрации потери циркуляции материала (LCM), рулевое управление, точность и проточного по областям. Geo-Pilot Duro RSS основан на платформе Halliburton Geo-Pilot, чтобы преодолеть эти ограничения.

Платформа гео-Pilot является точка--бит RSS, который не полагается на формирование к geosteer, особенно предпочтительно в сложных мягких породах. Кроме того, ни одна другая роторный КРНБ на рынке не обеспечивает такую же почти разрядное расстояние измерения для гамма-лучей и наклона, а также превосходную утраченную способность материала циркуляции бурового раствора для контроля потери. Geo-Pilot Duro RSS полностью интегрирована с Halliburton Drilling Engineering Solutions (DES) для обеспечения максимальной эффективности и оптимизации размещения скважин.

Особенности

Увеличение потока по площади

Сильный, самоочищающийся опорный стабилизатор

Расширенные RPM и шире рабочий диапазон

Прочные подшипники и электроника

Повышенная ударная и производительность вибрации

Непревзойденная выплавляемым Циркуляция материала (LCM) производительность с Geo-Pilot Дуро не усиливается ВНА - никаких ограничений инструмента

Выгоды

Уменьшенный время разбуривания, Более высокая скорость проходки, увеличена скорость срабатывания

Оптимальное расположение хорошо: Улучшенный контроль лица инструмент, без накопления резки

Улучшенная переносимость прерывистого и защита от перегрузки

Увеличение продолжительности бурения при высоких уровнях ударов и вибрации, с повышенной толерантностью скачкообразной по сравнению с обычными RSS

Меньшее количество поездок и сокращение времени бурения: Стоп-лосс бурового раствора, а затем продолжить бурение

Роторные управляемые системы. Положительные результаты использования.

- Преодалеть скважинные проблемы

- Низкая механическая скорость

- Трудность при слайдировании

- Плохая очистка ствола скважины

- Продольный изгиб колонны бурильных труб.

- Высокое искривление ствола скважины

- Улучшение показателей бурения:

- Уменьшение времени бурения секции

- Уменьшение количества шаблонировок

- Увеличилось качество ствола скважины: появилась возможность ускорить процессы

- Отодвинулись границы, появилась возможность увеличить досягаемость геологических целей

Читайте также: