ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РАЗРАБОТОК РОТОРНО-УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Заключение. Надежный контроль величины осевой нагрузки на производстве позволит снизить количество аварийных ситуаций, позволит контролировать наиболее оптимальные режимы бурения, обеспечивающие максимальные технико-экономические показатели.

Вследствие отсутствия автоматизированной подачи инструмента бурильщик, находящийся на дневной поверхности, должен самостоятельно обеспечивать плавность подачи инструмента, одновременно следить за приборной панелью, обеспечивать наиболее оптимальный режим бурения. Список использованной литературы:

1. Данные аналитического отчета «Российский рынок бурения нефтяных скважин: текущее состояние и прогноз до 2030 года». - М.: КР1.

2. Данные аналитического отчета «Обзор нефтесервисного рынка России - 2019» // Исследовательский центр компании «Делойт» в СНГ. - М.: Deloitte, 2019.

3. Палащенко, Ю.А. Катастрофическое снижение эффективности бурения из-за эксцентричного вращения долота на забое скважины // Журнал «Бурение и нефть». - М.: ООО «Бурнефть», 2006. - №9.

© Дохотеру Б.В., Салтыков В.В., 2022

УДК 55

Закарян А.В.,

студент второго курса магистратуры Уфимского государственного нефтяного технического университета

г. Уфа, Российская Федерация

ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РАЗРАБОТОК РОТОРНО-УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ

Аннотация

Исследование посвящено возможности применения отечественных роторно-управляемых систем для бурения горизонтальных скважин большой протяженности с применением телеметрических систем.

Ключевые слова

Роторно-управляемая система, каротаж в процессе бурения, компоновка низа бурильной колонны,

горизонтальная скважина, горная порода.

Актуальность. В настоящее время сложилась сложная экономическая ситуация в стране. Введение санкций со стороны стран, лидирующих в конструировании буровых инструментов сильно ограничило их использование в России. Возникла необходимость в создании собственных разработок и скорейшее их внедрение в производство. Подобный подход значительно бы снизил затраты на строительство одной скважины и увеличил их рентабельность. С этой целью на базе научного производственного предприятия «Буринтех», расположенного в городе Уфа была создана научно-исследовательская группа. Используя накопленный опыт производства выскокотехнологичных систем для бурения скважин, ими была предложена принципиальная схема отклонителя долота от оси скважины. Таким путем была разработана и введена в эксплуатацию первая отечественная роторно-управляемая система гидромеханического типа, получившая название РУС-ГМ.

Работа с РУС-ГМ возможна в двух различных режимах. Первый из них используется в ситуациях, когда необходимо удержание набранного угла - бурении участка стабилизации и носит название стабилизации парматеров кривизны (СПК). В данном режиме система не зайствует плашки для отклонения, а корпус прибора жестко закреплен относительно его вращающегося вала. Режим необходим для забойного ориентирования всей компановки.

Непосредственно изменение угловых параметров профиля осуществляется во втором режиме -режиме набора парметров кривизны (НПК). В этом режиме происходит активация отклоняющих плашек и открепление вала от корпуса.

Переключение между СПК и НПК возможно при помощи поочередного включения и выключения буровых насосов с поверхности.

Одной из главных проблем, с которой столкнулись буровые компании при бурении скважин с большими зенитными углами (а далее, бурении горизонтальных участков ствола скважины) является значительное увеличение сил трения бурового инструмента со стенками скважины, которое возникает из-за того, что большая часть компоновки лежит неподвижно на одной из стенок. При этом затрудняется передача механической энергии с поверхности на забой скважины и снижается осевая нагрузка на долото. Оказалось, что в такой ситуации бурении некоторых участков профилей не представляется возможным [1].

Большой прорыв в решении вышеописанной проблемы был совершен при внедрении в процесс бурения роторно-управляемых систем. Первые прототипы были представлены миру в конце прошлого века (зарубежные компании запатентовали первые системы RSS - Rotary steerable system). Отличительной особенностью данных систем от используемых до этого забойных двигателей с отклонителями стало совместное вращение всей длины бурильного инструмента. Благодаря этому удалось повысить показатели очистки ствола скважины и общее состояние пробуренных стволов.

За прошедшие 30 лет с момента начала разработки зарубежным компаниям удалось совершить значительные шаги по модернизации РУСов. Современные образцы позволяют бурить профили с большой протяженностью горизонтальных скважин. Но на сегодняшний день, в России все используемые роторно-управляемые системы произведены за рубежом. Конкурентно способных отечественных аналогов не существует. Закупка такого оборудования в других странах зачастую связано со значительными расходами.

Для удовлетворения возрастающего спроса на роторно - управляемые системы в 2016 году Фонд Развития Промышленности Российской Федерации для компании «Буринтех» предоставил льготные кредиты в размере 300 миллионов рублей для начала производства.

Существуют РУСы различного принципа действия. Например, американская компания «Baker Hughes» производит системы с электрогидравлическим принципом действия. В состав КНБК на забое включают турбогенераторы, которые преобразуют гидравлическую энергию поддаваемой с поверхности буровой промывочной жидкости в электрическую. Затем, данная энергия снова преобразуется в гидравлическую специальными электрическими гидронасосами. Они уже приводят в движение управляющие отклонением поршни.

Второй тип систем использует гидромеханический принцип. Энергия, которая создается движущейся промывочной жидкостью напрямую используется для приведения в движение отклоняющих плашек и степень их развития будет зависеть от параметров подачи буровых насосов.

Такой принцип использовал «Буринтех» при проектировании своих управляемых систем (рисунок 2)

Стабилизатор —

Обеспечивает третью точку контакта в стволе

Отклоняющая система —

Задает направление движения долота

Долото

Рисунок 1 - Принцип работы режима набора параметров кривизны

Магнитная метка

Уу ]

Верхний немагнитный шпиндель

Рисунок 2 - РУС-ГМ

Глубша tamyi п отшит.. НПК "нлкм' *"Л»П Ртцапо «""ШИП Пркщт-

спиц [и] п ■пчямЛ [710 »I "сгжгш]' Сшш

1499,9 35,91 25,09 Режим СПК 0 Начальный замер Уватская

1524,60 34,99 26,51 120-180 10 -0,92 1,42 1,23 1,23

1549,20 35,73 23,65 260-300 10 0,74 -2,8 1,78 1,78 -

1573,80 35,18 24,25 110-160 6 -0,56 0,60 0,66 1,09 -

1598,50 35,32 24,56 режим СПК 0,15 0,31 0,23 - 0,09 Верхне-хантымансийская

1623,10 36,55 25,55 340-35 7 1,23 0,99 1,36 1.94 -

164770 36,94 25,19 режим СПК - 0,39 -0,37 0,45 0,18

1672,30 37,29 25,77 режим СПК - 0,35 0,59 0,50 - 0,20

1696,90 36,83 24,66 160-210 9 -0,46 -1.11 0,81 0.90 -

1721,50 36,80 26,19 60-120 8 -0,03 1,53 0,92 1,14 -

1746,10 37,03 25,82 режим СПК 0,23 -0,37 0,32 - 0,13

1770,70 36,92 23,20 190-230 12 -0,10 -2,63 1,58 1,32 -

1795,30 35,48 24,70 100-150 12 -1,45 1,50 1,70 1,42 - Нижне-хантымансийская

1819,90 35,20 24,96 режим СПК -0,27 0,26 0,31 0,13

1869,40 34,09 25.86 100-130 5,4 -1,12 0,90 1,23 2,27 -

1894,00 34,24 25,77 режим СПК 0,16 -0,09 0Д7 - 0,07

1918.60 34.89 24,45 280-310 10 0,65 -1,31 0,99 0,99 -

1943,40 34,58 24,65 режим СПК 0 -0,31 0,20 0,33 - 0,13

1968,10 34.40 24,94 режим СПК 0 -0,18 0,29 0,25 - 0,10 Викуловская

1992,70 32,86 26,59 20-40 12 -1,53 1,65 1,78 1.48

2017,40 33,91 26,08 330-0 13,6 1,05 -0,51 1,09 0,80

2042,10 34,97 25,44 3204) 22,1 1,06 -0,64 1,12 0,50

2066,80 36,14 23,45 320-350 13,6 1,17 -1,99 1,65 1,21

2091,60 37,07 22,52 340-350 11,1 0,93 -0,93 1,08 0,97

2116,20 37,94 24,27 режим СПК 0 0,87 1,75 1,37 - 0,56

2141,00 3791 21,99 режим СПК 0 -0,03 -2,28 1,40 - 0,56

2165,60 36,92 25,56 90-110 13,5 -0,99 3,57 2,39 1,77 -

2190,20 36,42 31,35 60-110 24,6 -0,50 5,79 3,49 1,42 -

2214,90 34,89 33,79 70-160 21,1 -1,52 2,43 2,08 0,99 -

2239,40 34,75 34,07 режим СПК 0 -0,14 0,28 0,22 - 0,09

2264,10 32,90 34,49 110-150 12 -1,85 0,42 1,86 1,55 -

2288,70 31,67 37,88 90-120 13,5 -1,24 3,39 2,19 1,62 -

2313,20 30,09 42,05 90-120 20,6 -1,58 4,16 2,66 1,29 - Алымская

2337,80 30,29 46,12 50-90 24,6 0,20 4,07 2,06 0,84 -

2362,30 29,90 49,68 50-100 24,6 -0,39 3,56 1,83 0,74 -

238700 29,39 54,15 90-100 24,6 -0,52 4,47 2,27 0,92 -

интервалы в режиме направленного бурения [ интервалы в режиме стабилизации

Рисунок 3 - Результаты проводки скважины с РУС-ГМ-195

Благодаря такому решению удалось снизить общую стоимость оборудования. В конструкции РУС-ГМ не применяются дорогостоящие компоненты, будь то электронасосы или управляющая электроника, которые должны работать в очень сложных условиях нагрузок, давлений и температур. Была достигнута

максимальная простота и технологичность.

Вместо этого, «Буринтех» использует для преобразования гидравлической энергии жидкости простейшие компоненты - гидравлические редукторы, пружины, муфты и так далее. Исключена любая электроника, а значит нет необходимости в обеспечении дополнительном их питании. Созданная роторно-управляемая система основана на гидромеханическом принципе и может быть совместима с различными MWD системами.

Однако, такое решение имеет ряд своих недостатков. В ситуации, когда отсутствует какая-либо забойная электроника, Для изменения режима работы или параметров кривизны, необходимо производить эти манипуляции в вручную. При этом будет затрачено значительное время на подачу «команд» путем изменения подачи насосов (что, несомненно, занимает достаточно большое количество времени и имеет большую инерционность). Современные решения зарубежных компаний гораздо эффективнее используют время строительства скважины. Но, что касается сравнения с предыдущими методами бурения, когда применялись забойные двигатели без какой либо возможности забойного ориентирования (двигатели имели шарнирный механизм с фиксированным углом искривления и для его смены требовали полного подъёма и ручного поворота), РУС-ГМ гораздо эффективнее. Вращение колонны также снижает риски, связанные с прихватами бурильного инструмента и общего состояния ствола скважины, улучшает степень очистки от выбуренной горной породы.

Прототип компании «Буринтех» имеет в своем арсенале три возможных режима работы - один нерабочий и два нерабочих. Такое решение является наиболее оптимальным для снижения конечного показателя НПВ. Нерабочий режим необходим для приведения оборудования в транспортное положение и закрытии всех плашек. Для его активации достаточно отключить подачу насосов, либо снизить ее до значений, ниже проектных для активации плашек.

Общая картина начала управляемого бурения с РУС-ГМ такова:

- 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 от корпуса.

Список использованной литературы:

1. Осипов Ю.В., Ахметов Д.С., Еникеев Р.В., Бадретдинов Д.Ф. «Применение роторных управляемых систем для бурения».

2. Закиров А.Я. «Первые результаты испытаний роторно-управляемых систем российского производства».

3. Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин А. С. Повалихин, А. Г. Калинин, С. Н. Бастриков, К. М. Солодкий; под общ.ред. доктора технических наук, профессора А. Г. Калинина. - М.: Изд. ЦентрЛитНефтеГаз, 2011. - 647 с.

4. Акбулатов Т.О. Роторные управляемые системы: учебное пособие / Т.О. Акбулатов, Р.А. Хасанов, Л.М. Левинсон - Уфа: УГНТУ, 2006.

© Закарян А.В., 2022

УДК 55

Закарян А.В., студент второго курса магистратуры Уфимского государственного нефтяного технического университета

г. Уфа, Российская Федерация

ПРИМЕНЕНИЕ РОТОРНО-УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ С ПРИНЦИПОМ ДЕЙСТВИЯ «РШИ-ТИЕ-ЫТ»

Аннотация

Исследование посвящено повышению эффективности строительства наклонно-направленных и