ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЕ РОТОРНО УПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ

Создание и освоение техники новых поколений, является основополагающим фактором при разработке нефтегазовых месторождений Западной Сибири, позволяющей многократно повысить качество и эффективность дальнейшего расширения минерально-сырьевой базы. Горизонтальное бурение широко применяется в Западной Сибири.

При освоении нефтегазовых месторождений самой затратной статьей инвестиций, остается строительство скважин. Это обстоятельство стимулирует активный поиск инновационных методов бурения, позволяющих выйти на новый уровень эффективности при сокращении затрат. Одна из таких технологий — бурение с использованием роторных управляемых систем.

Рисунок 1. Компоновка роторно управляемой системы

Традиционная технология бурения с управляемыми забойными двигателями имеет недостатки, связанные с требованиями постоянного ориентирования положения отклонителя и кратковременных остановок процесса бурения для замера инклиннометричесикх параметров.

Недостатки управляемых систем бурения с гидравлическими забойными двигателями могут быть значительно сокращены при применении управляемых систем роторного бурения, в котором долото движется по заданной траектории при непрерывном вращении бурильной колонны.

Управляемые двигатели осуществляют бурение в одном из двух режимов: во вращательном и направленном. При использование вращательного режима, роторный стол или верхний привод буровой установки вращают всю бурильную колонну с одновременной передачей осевого усилия на долото.

В направленном режиме вращение колонны не происходит, а вращается только нагруженное осевой силой долото, буровой раствор направляется на забойный двигатель для приведения долота во вращательное движение.

Обычная практика предполагает вращение бурового долота от вала забойного двигателя с одновременным вращением бурильной колонны с поверхности при малой интенсивности вращения для формирования прямолинейной траектории скважины. Для корректировки скважины необходимо прейти с вращательного на направленное (скользящее). Каждый режим бурения сопряжен со своими трудностями. При вращательном бурении изгиб буровой забойной компоновки заставляет долото вращаться с отклонением от ее оси, из-за чего ствол скважины имеет несколько больший диаметр и спиралевидную канавку. Стенки ствола скважины получаются шероховатыми, что в конечном итоге повышает скручивающиеся и осевые нагрузки на бурильную колонну.

В направленном режиме недостатки вращения создает другие сложности. Если бурильная колонна прилегает к нижней стороне скважины, буровой раствор движется вокруг трубы неравномерно, что ослабляет способность раствора по отводу шлама. Также снижается мощность для вращения долота, что в сочетание с трением скольжением уменьшает скорость проходки и повышает вероятность прихвата под действием перепада давления.

Смена режимов с одного на другой и обратно может провоцировать появление волнообразных неровностей или резких изгибов ствола.

Некоторые из перечисленных проблем решаются с помощью применения РУС, и за счет автоматического поддержания зенитного угла сводит к минимуму человеческий фактор при бурении транспортных или горизонтальных секций. Автоматизация контроля на забое позволяет бурить участок с высокой скоростью проходки и с большей точностью, чего не удается достичь при обычных методах бурения с контролем бурения с поверхности.

Для применения роторно-управляемых систем необходимо наличие модернизированных буровых установок с верхним приводом типа БУ-3000 ЭУК-1М а также использования в качестве породоразрушающего инструмент PDC долот, которые в лучшей мере взаимодействуют с РУС.

Среди основополагающих преимуществ данного вида инструмента можно выделить тот факт, что при его использовании требуется меньшая осевая нагрузка.

Основные преимущества PDC долот:

– высокая механическая скорость

– повышенная износостойкость

– требуемая малая осевая нагрузка

– отсутствие подвижных элементов в конструкции

–сокращение спуско-подъемных операций, за счет большей проходки на   долото.

Также начительно возрастает стоимость аренды оборудования наклонно-направленного бурения. Высокие затраты на использование роторно-управляемых систем окупаются за счет дополнительного экономического эффекта, в связи с чем особую значимость приобретает выбор скважин-кандидатов.

За счет экономии времени на бурения почти в 2–3 раза, сокращается период контакта бурового раствора с продуктивным пластом и, соответственно, снижается уровень его загрязнения реагентами, сохраняются в первозданном виде фильтрационные свойства пласта, обеспечивая более интенсивный приток углеводородов.

Также внедрение роторных управляемых систем позволило решить ряд важных технологических задач и снять множество ограничений. На данном этапе появляется возможность бурить скважины с экстремально большими отходами ствола, осуществлять точную проводку скважин в маломощных коллекторах.

Роторное бурение позволяет достигать удаленных целевых интервалов пласта, что в масштабах разрабатываемого месторождения даст возможность сократить общее число скважин и кустовых площадок, снизив капитальные затраты. Ну а уменьшение сроков бурения при использовании этой технологии позволяет сократить полный цикл строительства скважины, что, несомненно, отразится на накопленной добыче за счет увеличения количества дней работы скважины.

Первые ОПР в компании «Роснефть» прошли в 2012 году на месторождениях Западной Сибири. С начала года с использованием технологии роторных систем пробурены уже 11 скважин.

При строительстве скважин по новой технологии удалось существенно сократить бурения в среднем на 2–3 суток, тем самым снизились общие итоговые затраты на бурение.

К концу первой половины 2012 с использованием РУС было пробурено 2 скважины с глубинами более 4000м и отходами от вертикали более 3000м. Использование данной технологии, позволили получить экономию средств более $ 3,5 млн за счет того, что позволили пробурить скважины без отсыпки дополнитльной кустовой площадки, строительства дорого, без демонтажа-монтажа буровой установки. При роторном бурении порой бывает достаточно одного спуска и подъема оборудования, что дает значительную экономию времени строительства скважины.

Преимущества РУС в качестве забойного бурового оборудования:

-Увеличение скорости проходки при использовании PDC долот

- Риска повреждения КНБК сводится к минимуму за счет выбора режимов с меньшей вибрацией

-Уменьшение износа обсадных труб и бурильной колонны на участках с высокой интенсивностью кривизны ствола скважины

-Снижение риска прихвата и оптимизация скорости проходки благодаря качественной очистке ствола от шлама и генерации крутящего момента

-Снижение риска подклинивания и проворота в осложненных условиях бурения

Первый опыт применения роторных систем управления позволил выявить и ряд трудностей, связанных с процессами бурения в условиях вечной мерзлоты на месторождениях с высоким обводнением пластов при ограниченных ресурсах электропитания. Однако преимущества роторного бурения с лихвой перекрывают актуальные и прогнозируемые затруднения. Суммарный эффект от внедрения роторных систем управления сегодня подсчитать сложно, но, учитывая общие усредненные показатели, которые достигаются при строительстве скважин, можно прогнозировать снижение времени на бурение на 10–15 %, экономию электроэнергии на 5–10 %, снижение количества используемого бурового раствора и химреагентов на 15–20 %.

Список литературы:

1. ООО «Газпромнефть-Хантос», компания Schlumberger.
2. Rotary Steerable Drilling Systems Directory. Offshore, April 2009, pp. 84–89
3. А.В. Барышников, Р.Р. Ямилов, А.В. Сурков //Техника и технология добычи нефти, 2011.