ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РУС ПРИ БУРЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ СКВАЖИН

THE EFFECTIVENESS OF THE USE OF RUS IN DRILLING HORIZONTAL SECTIONS OF WELLS

Rustam Akhmetov

master’s degree, oil and gas business, Almetyevsk State Oil Institute,

Russia, Almetyevsk

Lilia Khuzina

scientific supervisor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the BNGS Department, Almetyevsk State Oil Institute,

Russia, Almetyevsk

АННОТАЦИЯ

Роторные управляемые системы имеют обоснованные перспективы лидерства в бурении глубоких горизонтальных скважин с большими отходами, скважин со сложными профилями ив бурении морских нефтегазовых платформ. С применением данной технологии бурильная колонна вращается непрерывно, что улучшает очистку ствола скважины и сокращает риск получения прихвата. Сокращение времени бурения одновременно с повышением качества проводки в целевом интервале и увеличением эффективной длины горизонтального участка, наглядно показывает роль новых технологий и современного оборудования.

ABSTRACT

Rotary controlled systems have reasonable prospects for leadership in drilling deep horizontal wells with large waste, wells with complex profiles and drilling offshore oil and gas platforms. With the use of this technology, the drill string rotates continuously, which improves the cleaning of the borehole and reduces the risk of getting stuck. Reducing the drilling time simultaneously with improving the quality of wiring in the target interval and increasing the effective length of the horizontal section, clearly shows the role of new technologies and modern equipment.

Ключевые слова: роторные управляемые системы, преимущества, система отклонения, система контроля.

Keywords: rotary controlled systems, advantages, deflection systems, control systems.

В последнее десятилетие в нашей стране и за рубежом ведутся интенсивные практические и теоретические работы в области применения технологии наклонно - направленного и горизонтального бурения. Преимущества горизонтальных скважин в ряде случаев очевидны в частности: имеет значительно большую область дренирования, чем вертикальная. Особенно сильно проявляется этот эффект в пластах малой продуктивной толщины. Область дренирования горизонтальной скважины можно аппроксимировать объемом достаточно протяженного вдоль напластования эллипсоида, тогда как вертикальная скважина дренирует объем кругового цилиндра. Продуктивность горизонтальной скважины растет с ее длиной. Выигрыш в производительности может быть в 3-5 раз.

В настоящее время наиболее распространенной технологией при проводке горизонтальных скважин является применение винтовых забойных двигателей с регулируемым углом перекоса шпиндельной секции. Однако, расширение применения горизонтального бурения выявило существенные недостатки технологии направленного бурения забойным двигателем-отклонителем. Так, в случае бурения протяженных горизонтальных интервалов при неподвижной бурильной колонне трудно обеспечить оптимальную нагрузку на долото. С увеличением глубины скважины существенно снижается точность ориентирования двигателя-отклонителя путем поворота бурильной колонны ротором, а начиная с некоторой глубины эффективное управление отклонителем вообще невозможно. Неподвижность бурильной колонны затрудняет также очистку ствола скважины.

Все перечисленные проблемы могут быть значительно сокращены при использовании управляемых систем роторного бурения, в которых долото направляется по заданной траектории при непрерывном вращении бурильной колонны и используются механизмы автоматической ориентации и управляют траекторией скважины путем приложения бокового усилия к долоту. С применением данной технологии бурильная колонна вращается непрерывно, что улучшает очистку ствола скважины и сокращает риск получения прихвата. Нагрузка на долото подается плавно, а также снижается извилистость и спиральность ствола скважины, что невозможно при бурении с ВЗД. Роторные управляемые системы имеют обоснованные перспективы лидерства в бурении глубоких горизонтальных скважин с большими отходами, скважин со сложными профилями и в бурении с морских нефтегазовых платформ. Новые технологии, основанные на методе горизонтального бурения, произвели настоящую революцию в практике и теории мировой нефтедобычи. Значимой проблемой при проводке горизонтальных скважин является сложность проводки в продуктивном горизонте для получения максимальной эффективности горизонтального ствола в коллекторе. Поэтому для более точной геонавигации при бурении скважины применяются приборы, позволяющие проводить геофизические исследования в скважине (гамма каротаж и каротаж удельных сопротивлений) непосредственно в процессе бурения, передавая геофизические данные на поверхность в реальном времени во время проводки скважины и увеличивается точность позиционирования в продуктивном горизонте. Также сокращается время принятия решения геологической службой.

а                                                                                         б

Рисунок 1. Ствол скважины при бурении с ВЗД (а), при бурении с РУС (б).

Моментная нагрузка бурильной колонны, затяжки и очистка забоя ограничивают стандартные методы, использующие управляемые забойные моторы. Способность роторной системы, при постоянном вращении бурильной колонны, к управлению траекторией скважины, представляет собой более быструю и управляемую систему бурения с более гладким, чистым и длинным профилем ствола скважины.

Основной принцип отклонения заключается в приложении боковой силы к долоту для появления бокового режущего действия долота. Приложение силы осуществляется за счет поочередно выдвигающихся упоров-лопаток из вращающегося корпуса отклоняющегося модуля в направлении противоположном направлению искривления скважины. Когда необходимо отклониться от траектории, каждый силовой привод вытягивается последовательно напротив стороны стенки скважины, противоположной желаемому направлению отклонения траектории. Лопатки находятся в постоянном контакте со стенкой скважины, вытягиваясь и втягиваясь, плавными и непрерывными движениями, направляя долото вдоль желаемой траектории.

Направление отклонения и интенсивность искривления скважины контролируются с помощью специального модуля контроля, который управляет работой дискового клапана, который в свою очередь своим открытием передает гидравлическую энергию потока на лопатки отклоняющего модуля, создавая таким образом отклонение долота. Когда не требуется отклонений, система находится в нейтральном режиме, просто вращая дисковый клапан статора относительно верхней стороны. В таком режиме подушки давят во все стороны, тем самым эффективно компенсируя усилия друг друга и позволяя долоту двигаться вдоль своей траектории.

Таким образом, сокращение времени бурения одновременно с повышением качества проводки в целевом интервале и увеличением эффективной длины горизонтального участка, наглядно показывает роль новых технологий и современного оборудования в условиях постоянно возрастающих требований к конструкции и сложности скважин.

Список литературы:

1. Акбулатов, Т.О. Расчеты при бурении наклонных и горизонтальных скважин. [Текст]: учеб. пособие / Т.О. Акбулатов, Л.М. Левинсон, Р.Г. Салихов, Ф.Н. Янгиров. – СПб.: Недра, 2005. – 119 с.
2. Модульная управляемая система роторного бурения скважин малого диаметра: пат. 2691194, Рос.Федерация:2019.
3. Рязанов, В.И. Направленное бурение глубоких скважин. [Текст]: практическое пособие / В.И. Рязанов. – Томск: Изд. ТПУ, 1999. – 84 с.