Анализ эффективности использования роторных управляемых систем на Приобском месторождении | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 2 ноября, печатный экземпляр отправим 6 ноября.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Кожаев Д. П., Нестеров С. В., Саломатов В. А., Юнусов Р. Р., Захаров А. Д. Анализ эффективности использования роторных управляемых систем на Приобском месторождении // Молодой ученый. — 2018. — №23. — С. 209-211. — URL https://moluch.ru/archive/209/51153/ (дата обращения: 22.10.2019).



Проведем анализ результатов исследований эксплуатационных возможностей техники и технологии бурения наклонно направленных скважин. В качестве технических и технологических решений, обеспечивающих проводку сложных профилей наклонных скважин, рассмотрим два варианта вращательного способа бурения. Для этого рассмотрим пример проводки наклонно направленной скважины с использованием в качестве привода долота винтового забойного двигателя (ВЗД) и роторной управляемой системы (РУС).

Для проведения экспериментальных исследований, направленных на изучение динамики РУС в зависимости от вида профиля, параметров конструкции обсадных колонн и состава КНБК, рассмотрена скважина Приобского месторождения. Исследуемая имеет четырехинтервальный профиль, состоящий из вертикального участка, набора зенитного угла в интервале бурения под кондуктор, наклонно прямолинейного участка стабилизации зенитного угла до глубины ниже интервала работы насосного оборудования, уменьшения зенитного угла (Рис.1).

Рис. 1. Вертикальная (а) и горизонтальная (б) проекции скважины Усть-Тегусского месторождения

Длина вертикального участка составляет 80 м, зенитный угол в конце интервала набора (997 м) — 63 град. с максимальной интенсивностью искривления не более 1,1 град./10 м. На всем протяжении наклонно прямолинейного участка — участка стабилизации (до глубины 2199,27 м) угол не превышает 62–63 град.

С глубины 2199,27 м до забоя 2577,23 м происходит плавное снижение угла с 63 до 42 град. Интенсивность на участке снижения зенитного угла составляет не более 0,33 град./10 м. Общая длина скважины по стволу с учетом двух участков набора и падения кривизны и наклонно прямолинейного участка — 4863м. Отход от вертикали 3762,37 м.

Конструкция скважины представлена тремя колоннами: направление, кондуктор и эксплуатационная колонна. Направление и кондуктор диаметрами 0,530 и 0,245 м спускались на глубину 55 и 1000 м соответственно. Эксплуатационная колонна диаметром 178 мм спускалась до глубины 3705 м. В качестве привода долота использовался как ВЗД, так и РУС. Состав и характеристики КНБК отражены в таблице 1:

Таблица 1

Состав идлина КНБК Приобского месторождения

Параметр

Длина элемента, м

Долото/219,1 мм, PDC FXD65R

0,29

Роторная управляемая система/PD 675 X5 AB 8 3/8" Stabilized CC

4,11

Ресивер/PD SRX w Floatvalve

1,72

Гибкая труба/FlexJoint

2,95

Предохранительный переводник/LowerSaverSub

0,37

Приборкаротажа/EcoScope with 8.25" Stabilizer

7,66

Предохранительный переводник/LowerSaverSub

0,36

Телеметрия/TeleScope 675

7,66

Предохранительный переводник/UpperSaverSub

0,91

Немагнитное УБТ/6 3/4" NMDC

8,71

Бурильные трубы/5" 19.50 DPS, Premium (15 Joint/15 труб)

142,50

Бурильные трубы/ТБТ (1свеча)

28,35

Противоприхватный механизм ЯС/Hydro-MechanicalJar

6,17

Бурильные трубы/ТБТ (1свеча)

28,35

Бурильные трубы/5" 19.50 DPS, Premium (390 Joint/390 труб)

3705,00

Crossover

1,23

Бурильные трубы/5–1/2 " 21.90 DPS, Premium

916,66

Расчет оптимальных частот вращения верхнего привода в программном обеспечении производился в диапазоне от 20 до 200 об/мин с шагом в два оборота.

На рисунке 2 представлены результаты вычислительного эксперимента по определению осевой нагрузки, изгиба и момента при бурении скважины. Из рис.5 видно, что потеря осевой (синусоидальный изгиб) и пространственной (спиральной) устойчивости (Рис. 2, а) происходит в верхнем интервале от 100 до 1000 м, а также в нижнем интервале от 4600 до 4700 м — в месте снижения зенитного угла (при переходе от наклонно прямолинейного на искривленный участок) [1]. За счет потери устойчивости в местах перехода траектории профиля от искривленного участка к наклонно прямолинейному момент на верхнем приводе составляет более 50 кНм, что практически соответствует 80 % предела прочности материала бурильных труб на скручивание.

Рис. 2. Напряжения изгиба (а) и момента (б) при бурении скважины

Наличие сложно построенных профилей скважин, содержащих протяженные наклонно прямолинейные участки, которые в свою очередь сопряжены с искривленными участками набора и снижения зенитного угла с итенсивностью от 0,5 до 2,5 град. приводит к потере устойчивости БК, аварийным ситуациям с КНБК.

Анализ результатов исследований эксплуатации роторных управляемых систем показал, что при работе с частотой вращения верхнего привода от 120 до 125 об/мин происходит наступление резонанса (Рис. 3).

Рис. 3. Зависимость напряжений в КНБК при различных частотах вращения БК: 1 — осевое напряжение; 2 — изгибающее; 3 — скручивающее; 4 — срезающее

В данном диапазоне частот будет максимальное влияние изгибающих напряжений (поперечные колебания) и срезающих колебаний (перекашивающий момент). Основной источник колебаний связан с жесткой нижней частью КНБК [2, 3], расположенной на расстоянии до 20 м от долота.

Второй пик резонанса приходится на диапазон значений частоты вращения от 170 до 180 об/мин. В этом случае колебания связаны с участком КНБК от 30 до 150 м от долота, что соответствует секции толстостенных бурильных труб (ТБТ) диаметром 140 мм. Одним из вариантов снижения величины напряжений может быть исключение данной секции ТБТ из нижней части КНБК и установка их выше 200–300 м от долота на уровне расположения ударного противоприхватного механизма типа ЯСС. Кроме того, изменение вторых пиковых значений резонанса возможно снижением частоты вращения колонны до 160 об/мин или увеличением более 185 об/мин. Однако увеличение частоты более 185 об/мин ограничено техническими характеристиками существующих систем верхнего привода.

Наблюдаемые экстремумы крутильных колебаний представлены действием наибольших изгибающих и срезающих напряжений. В данной системе бурильной колонны и КНБК формируются автоколебания, приводящие к невозможности оперативной корректировки азимутальных и зенитных углов.

Увеличение амплитуды крутильных колебаний может привести к авариям в нижней части КНБК [4]. Изменение жесткости КНБК, например, с помощью свойств материалов инструмента, длиной или диаметральными соотношениями бурильных труб частично может решить данную проблему и позволит увеличить диапазон параметров частоты вращения верхнего привода от 120 до 140 об/мин. При этом управляемость КНБК снизится, а также увеличится риск прихватов колонны и желобообразование.

Оптимизацию частот вращения бурильной колонны необходимо осуществлять индивидуально для каждой рассматриваемой скважины с учетом траектории ее профиля, свойств горных пород, реологии бурового раствора и других основных технических характеристик динамически активных систем.

Итак, анализ эффективности использования роторных управляемых систем на Приобском месторождении показал, что высокоточное управление РУС имеет неиспользованный резерв системы обеспечения непрерывного бурения из-за сложности управления в режиме реального времени.

Литература:

  1. Liu X. H. Downhole Propulsion/Steering Mechanism for Wellbore Trajectory Control in Directional Drilling / X. H. Liu, Y. H. Liu, D.Feng // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 318. P. 185–190.
  2. Dvoynikov M. V. Technology of oil and gas wells drilling by downhole drilling motors. LAP LAMBER Academic Publishing ist ein Imprint der/is a trademark of OmniScriptum GmbH & Co. KG. Saarbrücken: Heinrich-Böcking-Str., 2013. Р. 18–29.
  3. Zheng S. J. Calculation Method for WOB Conducting of Directional Well / S. J. Zheng, Z. Q. Huang, H. J. A.Wu // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 318. P. 196–199.
  4. Сароян А. Е. Теория и практика работы бурильной колонны. М.: Недра, 1990. 263 с.
Основные термины (генерируются автоматически): зенитный угол, DPS, верхний привод, Приобское месторождение, предохранительный переводник, труба, вертикальный участок, прямолинейный участок, нижняя часть, роторная управляемая система.


Похожие статьи

Особенности применения различных технологий бурения...

Использование роторной управляемой системы, позволяет бурить вертикальные, искривленные и боковые участки скважины при помощи одной забойной компоновки, тем самым повышая эффективность бурения, скорость проходки и качество ствола скважины.

Развитие технологии управляемого роторного бурения при...

винтовой забойный двигатель, управляемая роторная система, использование системы, Непрерывное вращение, процесс бурения, система, скважина, зенитный угол, горизонтальное смещение...

Диагностика нового оборудования в строительстве скважин

Анализ эффективности использования роторных управляемых...

Стояк/верхний привод/ведущая труба.

В каждой скважине с большим зенитным углом будет иметься слой шлама.

Бурение боковых стволов на примере Уренгойского...

Предназначено для фрезерования по всему сечению обсадных труб роторным способом.

- В верхней части корпуса устройства расположены поршень и толкатель.

Телеметрическая система используется для контроля процесса проводки искривленного и прямолинейного...

Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового...

· применение верхних силовых приводов; · применение роторов со съемными вкладышами, обеспечивающими

Нижняя части райзера соединяется с блоком противовыбросового оборудования, а верхняя часть — с буровым судном.

DP-5½”x24,70#(139,7x10,54), длина, м.

Перспективы развития транспорта в Дальневосточном регионе

Основным барьером, ограничивающим перспективные грузопотоки на Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, является практически весь восточный участок БАМа — от станции Хани до Комсомольска-на-Амуре и далее до Советской Гавани...

Решение проблем эксплуатации длинных трубопроводов от...

- Проектировать и анализировать работу вертикальных, горизонтальных, многозабойных

Рис. 1. Газосборная система Юрхаровского месторождения созданная в ПО PIPESIM.

Кран монтируется в паре, т. е. один кран в начале участка шлейфа для запуска, второй кран в конце...

Особенности геологического строения продуктивной залежи...

В соответствии с современными представлениями о геологическом строении верхней части земной коры Астраханского свода Прикаспийской впадины выделяют пять

Развиты локально на некоторых участках правобережной части месторождения.

Исследование применения виброакустического метода...

Метод управляемого виброакустического воздействия на продуктивные нефтенасыщенные пласты разрабатывается с 70-х годов прошлого столетия.

В 1986 г. силами ВНИИнефть были поставлены промысловые эксперименты на двух опытных участках месторождения...

Похожие статьи

Особенности применения различных технологий бурения...

Использование роторной управляемой системы, позволяет бурить вертикальные, искривленные и боковые участки скважины при помощи одной забойной компоновки, тем самым повышая эффективность бурения, скорость проходки и качество ствола скважины.

Развитие технологии управляемого роторного бурения при...

винтовой забойный двигатель, управляемая роторная система, использование системы, Непрерывное вращение, процесс бурения, система, скважина, зенитный угол, горизонтальное смещение...

Диагностика нового оборудования в строительстве скважин

Анализ эффективности использования роторных управляемых...

Стояк/верхний привод/ведущая труба.

В каждой скважине с большим зенитным углом будет иметься слой шлама.

Бурение боковых стволов на примере Уренгойского...

Предназначено для фрезерования по всему сечению обсадных труб роторным способом.

- В верхней части корпуса устройства расположены поршень и толкатель.

Телеметрическая система используется для контроля процесса проводки искривленного и прямолинейного...

Технология разведочного бурения на нефть и газ с бурового...

· применение верхних силовых приводов; · применение роторов со съемными вкладышами, обеспечивающими

Нижняя части райзера соединяется с блоком противовыбросового оборудования, а верхняя часть — с буровым судном.

DP-5½”x24,70#(139,7x10,54), длина, м.

Перспективы развития транспорта в Дальневосточном регионе

Основным барьером, ограничивающим перспективные грузопотоки на Байкало-Амурской железнодорожной магистрали, является практически весь восточный участок БАМа — от станции Хани до Комсомольска-на-Амуре и далее до Советской Гавани...

Решение проблем эксплуатации длинных трубопроводов от...

- Проектировать и анализировать работу вертикальных, горизонтальных, многозабойных

Рис. 1. Газосборная система Юрхаровского месторождения созданная в ПО PIPESIM.

Кран монтируется в паре, т. е. один кран в начале участка шлейфа для запуска, второй кран в конце...

Особенности геологического строения продуктивной залежи...

В соответствии с современными представлениями о геологическом строении верхней части земной коры Астраханского свода Прикаспийской впадины выделяют пять

Развиты локально на некоторых участках правобережной части месторождения.

Исследование применения виброакустического метода...

Метод управляемого виброакустического воздействия на продуктивные нефтенасыщенные пласты разрабатывается с 70-х годов прошлого столетия.

В 1986 г. силами ВНИИнефть были поставлены промысловые эксперименты на двух опытных участках месторождения...

Задать вопрос