CC BY
45БУРЕНИЕ
А.В. Минеев, профессор, д. т. н., С.Н. Вершинский, аспирант
Красноярский Государственный Технический Университет — Институт нефти и газа
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЖЕКТОРА-АЭРАТОРА ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН В ВЕРХНИХ ИНТЕРВАЛАХ
Технология бурения с аэрацией бурового раствора предназначена для бурения скважин в верхних интервалах, склонных к поглощению бурового раствора, путем образования газожидкостной смеси из бурового раствора и воздуха эжекторным способом, т. е. путем забора воздуха из атмосферы или от компрессоров (через воздухозаборник) низкого давления, входящих в комплект буровой установки, и непосредственно ввода воздуха в буровой раствор через эжектор, в котором происходит его активная гомогенизация газожидкостной смеси.
Эжекторная аэрация может быть использована с самого начала бурения, т. е. на интервалах при бурении под направление, под кондуктор и под промежуточную колонну. Для аэрации бурового раствора до степени два компрессоров не требуется. При аэрации со степенью два-четыре требуется один компрессор буровой установки, при аэрации со степенью более четырех необходима установка дополнительного компрессора. Как показал опыт строительства скважин, в целях обеспечения проходки с аэрацией бурового раствора при бурении под кондуктор и до глубины до 1200 м под промежуточную колонну на некоторых интервалах требуется обеспечение степени аэрации до семи. Эжектор-аэратор АРГ-2 был смонтирован параллельно манифольду на скважине Куюмбинская 201 БНГРЭ «Славнефть» (рис. 1). Пробный пуск аэратора был произведен с глубины 36 м, при этом наблюдалось полное поглощение глинистого раствора. Дальнейшие работы продолжились на скважине № 201 при бурении под кондуктор. Параметры аэратора: Диаметр насадки — 14 мм, диаметр
входной части вставки диффузора — 20 мм, зазор между насадкой и входной частью диффузора — 22 мм. Результаты проведенных работ представлены в таблице 1.
На основании анализа проведенных работ были сделаны следующие выводы:
1. диаметр выходной части насадки составил 17 мм против 14 мм;
2. диаметр выходной части вставки диффузора составил 49,5 мм против 47 мм;
3. произошло смешение всей диффу-зорной части, в результате чего между насадной и вставной частью диффузора образовался щелевой зазор в пределах 1 мм.
Расчет воздуха определялся по разнице показателей манометров расходомера РГ-1, которые были установлены до и после диафрагмы 10 мм.
Таблица 1.
Дальнейшее практическое использование аэратора производилось при бурении под промежуточную колонну. Технические параметры аэратора в этом варианте проведения работ составили:
• диаметр насадки 12 мм;
• диаметр вставки диффузора 24 мм;
• зазор между насадной и входной частью вставки диффузора 10 мм.
Непосредственное проведение работ было начато с глубины 760 м, при этом аэратор в большей части использовался в режиме самовсаса (без применения компрессоров). Исходный удельный вес раствора при проведении буровых работ составил 1,23 г/см2. Результаты проведения в табл. 2 Бурение проводилась на следующих технологических режимах:
• осевая нагрузка на долото 160180 кН;
• частота вращения 60-70 об/мин.
Пробурено,м Qm Q Рвх Рвых Р VMax Примечание
№ от до всего л/сек л/сек МПа МПа гр/см2 а м/час
1 234 242 8 20 10 3,5 0,8 1,04 0,5 1,4 n = 60 об/ мин
2 242 248 6 20 27 3,5 0,8 1,1 1,35 1,5 с = 120 kN
3 248 250 2 20 40 3,5 0,8 0,9 2,00 1,6
»
Консалтинг в| вопросах«
М!
ТехнологииХХИв.ека^
ЩОлЦЫйвОМПЛЁнЗЕЛИЦеЦЗИй]
на все виды дешеАшнощи
Комплексное^ проектирование! обустройства) месторождений^ нефти и газа^Н^^^Н
^^^^ современ"39
МОДеПЬ Пр „.„оставление
тщт*
г Тюмень-Х факс. V _
|а„сГно-Пальяновское 1ападио-Могутлоро®е
Зимнее
^ЖНе'ШМЮгоН-Восточная часть) Каменное (Юго о
Крапивенское
ППеоГ^арто„ь«кое
Рославльское Славинское Талинское
БУРЕНИЕ
Таблица 2. Технические результаты проведения работ
при бурении под промежуточную колонну
№ Пробурено, м Qж Qвоз Р 1 вх Р 1 вых а Р, V " мах Приме-
от до всего л/сек л/сек МПа МПа г/см2 м/час чание
1 760 770 10 18 — 5,5 1,0 0,90 1,16 2,50
2 770 774 4 12 28 7,0 1,0 2,33 1,10 2,05 С
3 774 791 17 14 — 6,5 1,5 1,43 1,10 2,70 D
4 791 805 14 16 40 8,0 1,2 2,50 1,07 2,80 М
5 805 811 6 14 — 7,0 1,0 1,43 1,06 1,50 0
6 819 821 10 18 — 7,0 1,5 1,10 1,06 1,00 В
7 829 847 18 15 — 7,0 1,0 1,33 1,10 1,06 С
8 847 861 14 12-14 — 7,0 1,0 1,661,40 1,06 0,94 А
9 861 894 33 16-17 — 7,0 1,0 1,251,17 1,06 1,50 С
10 894 904 10 18 — 7,5 1,2 1,10 1,05 1,85
На основании проведенных работ было установлено следующее: в интервале 774-780 м наблюдалось частичное поглощение раствора, но по истечении 35 минут циркуляция восстановилась, зона долеритов была пройдена без потери циркуляции (803-890 м). В процессе эксплуатации аэратора были обнаружены некоторые конструктивные недостатки, а именно:
1. манометр низкого давления, который установлен на обратном клапане, необходимо соединить с камерой низкого давления и заменить его на манометр высокого давления;
2. в обратный клапан ввести кран для связки с аэратором (специфика работы на самовсасе);
3. в обратном клапане необходимо предусмотреть кран для подвода пенообразователей;
4. предусмотреть в существующей конструкции возможность производить регулировку зазора между насадкой и диффузором без разборки аэратора;
5. во всех рабочих полостях аэратора
(высокого, низкого и рабочего давления) установить сливные пробки. Таким образом, всего с применением аэратора было пробурено 152 м, в том числе 118 м на самовсасе. В табл. 3 представлены сравнительные данные буровых работ с аэратором и без него.
Выводы и предложения
На основании проведенных исследований (опытного бурения под кондуктор и промежуточную колонну) нами сформулированы следующие выводы и предложения:
1. Существующая конструкция расходомера воздуха РГ-1 не обеспечивает оперативного контроля расхода воздуха.
2. На основании анализа полученных результатов (табл. 1 и табл. 2) нами установлено, что аэратор обеспечивает стабильную аэрацию бурового раствора на глубине 904 м, позволяющую снизить удельный вес с 1,23 г/см3 до 1,04 г/см3.
3. Применение аэратора в режиме са-
Таблица 3. Сравнительные данные буровых работ
мовсаса позволяет исключить использование дополнительных технических средств и обеспечить расход воздуха в пределах 18-22 л/с.
4. При включении аэратора наблюдается снижение расхода жидкости на 30-50 %, которое в отдельных случаях может привести к осложнениям при бурении скважины.
5. Применение аэрированного раствора в зоне возможного поглощения (долериты) в интервале 803904 м позволило пройти данный участок без осложнений.
6. При повышении степени аэрации (дополнительная подача воздуха с помощью компрессора) наблюдается переплеск раствора через устье скважины.
7. Предварительный анализ полученных результатов (данные табл. 3) позволяет сделать вывод, что применение аэратора позволяет увеличить механическую скорость бурения, но в связи с недостаточным объемом наблюдений делать окончательные выводы еще рано.
Для более детальной доводки существующей конструкции аэратора, на основании изложенного необходимо:
• разработать конструкцию расходомера воздуха, обеспечивающую более оперативный контроль;
• обосновать параметры и разработать надежную и безопасную конструкцию устройства, обеспечивающую сохранность раствора при переливах через устье;
• в случае снижение раствора воздуха при включении аэратора необходимо довести его до нормального существующего предела, который имеет место при обычном бурении (без аэрации).
Аэратор Бурение без аэратора
Пробурено Р , 1 ман' г/ Vмах, Пробурено Qр-ра, л/с Р ман Рр^ г/ VMах, м/
от до всего л/с Мпа см м/час от до всего Мпа см час
234 250 16 20 0,80 1,06 1,50 328 361 33 22 1,4 1,10 1,80
760 791 31 14 1,0 1,10 2,70 811 815 4 18 7,0 1,20 0,85
791 811 20 15 1,1 1,07 2,10 815 819 4 20 7,0 1,20 0,80
819 847 28 15 1,0 1,08 1,03
Мощные, но легкие универсальные источники FRONIUS правильное решение для множества задач
Высокопроизводительная орбитальная сварка TIME TWIN (тандем) трубопроводов для компании ТРАНСНЕФТЬ
Цехнолотияупроцнения]
[ллунжеров]погружных [штаНгОвыХщасосОвд
ООО «Технологическим центр ТЕНА» авторизованный дистрибьютор в России FRONIUS, DELORO STELLITE, Hypertherm, BTH Tech
Россия, 109202, Москва,
шоссе Фрезер, 17, офис 14
Тел./факс: +7 (495) 787 33 16
e-mail: [email protected], [email protected]
www.tctena.ru
