Эффективность зарезки бокового ствола в значительной степени зависит от точности контроля технологических параметров и своевременной корректировки траектории. В условиях Самотлорского месторождения это особенно важно, так как бурение боковых стволов выполняется в существующем фонде скважин, часто в ограниченных диаметрах эксплуатационных колонн и при необходимости вывода ствола в сравнительно узкий продуктивный интервал. Поэтому технологический процесс ЗБС должен сопровождаться постоянным информационным контролем, включающим получение, обработку и использование данных о положении ствола, работе забойной компоновки и состоянии скважины.
Анализ материалов, показывает, что на Самотлорском месторождении зарезка боковых стволов выполняется в условиях высокой выработанности залежей, роста доли горизонтальных боковых стволов и необходимости точного вывода траектории в ограниченный по мощности продуктивный интервал. В этих условиях эффективность бурения определяется не только фактом выхода в пласт, но и качеством сформированного ствола, обеспечивающим последующий спуск хвостовика, фильтровой секции и проведение операций по заканчиванию.
В качестве базовой технологии бурения боковых стволов на месторождении традиционно применяются винтовые забойные двигатели диаметром 127–85 мм в сочетании с отклонителями регулируемого угла. Выбор ВЗД объясняется их технологической освоенностью, возможностью применения в ограниченных диаметрах под эксплуатационные колонны 168–178 мм и хвостовик 114 мм, совместимостью с используемыми телеметрическими системами и сравнительно меньшей стоимостью сервисного сопровождения. Следовательно, именно ВЗД является исходной и наиболее распространённой схемой управления траекторией при строительстве боковых стволов [1].
Одновременно использование ВЗД на интервалах набора и удержания кривизны сопровождается рядом осложняющих факторов. Управление траекторией осуществляется за счёт чередования режимов вращения и скольжения, что приводит к ухудшению очистки ствола от шлама, росту сил трения, появлению микрокривизны и локальных уступов, снижению точности проводки и увеличению времени на проработку. Дополнительной проблемой является повышение динамических нагрузок на двигатель, ускоренный износ рабочей пары «ротор–статор», увеличение вероятности шламования двигателя, повреждения эластомера статора и преждевременного выхода ВЗД из строя [2].
Бурение боковых стволов на Самотлорском месторождении в настоящее время в основном выполняется с применением винтовых забойных двигателей, что обусловлено их технологической освоенностью, возможностью использования в существующих компоновках низа бурильной колонны и адаптацией к условиям бурения в эксплуатационных колоннах малого диаметра. Однако при строительстве боковых стволов именно применение ВЗД формирует ряд эксплуатационных ограничений, которые оказывают существенное влияние на технико-технологическую эффективность бурения.
К основным проблемам, возникающим при использовании ВЗД, относятся снижение качества очистки ствола в режиме скольжения, увеличение сил трения при проводке компоновки, рост вибрационных и осевых нагрузок на двигатель, а также повышенный износ рабочих элементов двигателя. Дополнительно осложняющим фактором является ухудшение качества формируемого ствола, проявляющееся в микрокривизне, локальных уступах и неравномерности диаметра, что в дальнейшем затрудняет спуск хвостовика, фильтровой секции и выполнение операций заканчивания бокового ствола.
Следовательно, при бурении боковых стволов на Самотлорском месторождении основными эксплуатационными ограничениями являются не только собственно отказы ВЗД, но и связанные с ними технологические последствия: рост непроизводительного времени, необходимость дополнительных проработок, увеличение числа спуско-подъёмных операций и повышение стоимости строительства скважины. В этой связи анализ причин преждевременного выхода из строя винтовых забойных двигателей представляет собой необходимый этап для последующего обоснования более эффективного технического решения [3]
Под преждевременным выходом из строя, или «отказом изделия», понимается ситуация, когда изделие не достигло заявленного в договоре или другом документе запланированного ресурса до проведения регулярного технического обслуживания. Указанный ресурс, также известный как межремонтный период или моторесурс, устанавливается производителем индивидуально для каждого типоразмера двигателя.
Выход из строя винтовых забойных двигателей (ВЗД) может быть вызван множеством причин, но их обнаружение не составляет больших трудностей, если ведется систематический учет работы и проводится регулярный ремонт двигателей. Особое внимание уделяется осевому люфту, поскольку именно этот показатель определяет надежную фиксацию вала двигателя (ротора в статоре) и целостность шарикоподшипников, а также обеспечивает требуемые показатели бурения.
Измерение радиального люфта вала двигателя на буровой установке с достаточной точностью представляется невозможным, поэтому этот параметр исключен из критериев для отбраковки.
Перед спуском винтового забойного двигателя обязательно проводится тестирование (опрессовка) над устьем скважины. Эффективность запуска зависит от состояния двигателя, сроков его хранения на объекте, качества промывочной жидкости и температурных условий. Если двигатель запустился, он должен стабильно работать при давлении, не превышающем значение, указанное в паспорте на конкретный ВЗД (без учета перепада давления в элементах КНБК). После успешного тестирования следует зафиксировать производительность буровых насосов (расход) и рабочее давление, при котором запустился двигатель, а также давление на рабочем расходе промывочной жидкости [4].
Важно помнить, что при работе с ВЗД необходимо соблюдать предосторожности, чтобы избежать повреждений и обеспечить безопасность персонала.
Задиры в рабочей секции ВЗД
Изложенная ситуация, при которой возникают проблемы с ВЗД, обычно связана с несоответствием характеристик бурового раствора требованиям производителя данного оборудования. Это может привести к задирам на резиновой обкладке статора и ротора, а также к разрушению эластомера.
Попадание предметов в двигательную секцию, повреждение эластомера, резина в долоте
Возникновение данной ситуации возможно в процессе наращивания при небрежных действиях персонала. В таких случаях доступ к внутренней полости бурильной колонны может способствовать попаданию посторонних предметов, особенно если внутреннее сечение элементов колонны достаточно большое. Также подобная проблема может возникнуть в процессе бурения при размыве трубного фильтра в бурильных трубах, что может привести к попаданию предметов вместе с буровым раствором. При разрушении эластомера статора возможно проникновение резины в долото и закупорка гидромониторных насадок.
Отчет о характере повреждений забойных двигателей был представлен компанией «ВНИИБТ-Буровой инструмент». После анализа линейки двигателей Д3–195, поступивших в цех по ремонту и обслуживанию, были получены следующие данные о дефектах рабочей пары, включая роторы и статоры.
Таким образом, преждевременный выход из строя ВЗД следует рассматривать не только как отказ отдельного элемента КНБК, но и как фактор снижения общей эффективности бурения бокового ствола. Рост вибраций, износ рабочей пары, шламование и поломка опор увеличивают продолжительность бурения, вызывают дополнительные спуско-подъёмные операции и ухудшают качество ствола.
Следовательно, для повышения эффективности строительства БС требуется техническое решение, которое позволит сохранить управляемость траектории при одновременном снижении нагрузок на забойную компоновку и сокращении доли режима скольжения. В качестве такого решения в настоящей работе рассматривается применение роторно-управляемой системы.
Литература:
- Басаргин Ю. М. Строительство наклонных и горизонтальных скважин / Ю. М. Басаргин, А. И. Булатов, В. Ф. Будников, В. Г. Гераськин. — М.: Недра, 2018. — 262 с.
- Гилязов Р. М. Бурение нефтяных скважин с боковыми стволами / Р. М. Гилязов. — М.: Недра-Бизнесцентр, 2002. — 255 с.
- Волков А. С. Вращательное бурение разведочных скважин: учебник / А. С. Волков, Б. П. Долгов, Г. И. Пономарев. — М.: Недра, 1977. — 368 с.
- Зварыгин В. И. Буровые станки и бурение скважин: учебное пособие / В. И. Зварыгин; Сибирский федеральный университет. — 2-е изд., стер. — М.; Красноярск: Инфра-М; Изд-во СФУ, 2018. — 255 с.
