Технология бурения нефтяных и газовых скважин модернизированными винтовыми забойными двигателями (научное обобщение, результаты исследований и внедрения)
Скачать 0.76 Mb.
|
Во втором разделе представлены результаты анализа исследований и разработок технических средств и технологий, направленных на оптимизацию режимов бурения и автоматизацию процесса углубления наклонно направленных и горизонтальных скважин c винтовыми забойными двигателями. Известно, что при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин часть осевой нагрузки до долота не доводится. Изменение осевой нагрузки и соответствующее ей изменение механической скорости бурения объясняется силами сопротивления (трения), возникающими между стенками скважины и БК. Трение бурильного инструмента обусловлено неоднородностью разбуриваемых горных пород и углом закручивания бурильной колонны вследствие восприятия реактивного момента двигателя, влияющего на ее пространственное положение в скважине. При работе объемного двигателя в тормозном режиме БК испытывает максимальные напряжения в нижней части компоновки. При достижении критических значений реактивного момента возможен отворот резьбовых соединений компоновки (шпинделя, корпуса двигателя и т.д.) или излом гибкого вала (торсиона) ВЗД. В филиале Уренгой бурение ООО «Газпром бурение» за 2008 год произошло девять, в компании «KCA Deutag» шесть, а в ООО «РН-Бурение» ОАО «Роснефть» семь аварий, связанных с отказами ВЗД. Основной причиной этих аварий является недостаточный оперативный контроль за параметрами бурения, а именно: нагрузкой на долоте. Отворот резьбовых соединений происходил в процессе бурения скважины комбинированным способом и в случае подъёма инструмента (с промывкой) и одновременным его проворачиванием верхним приводом. В таблице 2 представлены сведения по количеству и причинам отказа ВЗД при бурении скважин. Таблица 2 – Количество и причины отказа ВЗД
Ликвидация аварий связана с огромными материальными и техническими затратами в результате отворота элементов ВЗД. Оставление на забое, является одной из сложных видов в скважине. Их Большой вклад в решение задач, связанных с автоматизацией и оперативным контролем параметров бурения, внесли исследования Т.Н. Бикчурина, Д.Ф. Балденко, Г.Д. Бревдо, П.В. Балицкого, Г.А. Кулябина, Ю.В. Кодзаева, Э.Е. Лукьянова, Н.Ф. Лебедева, М.Р. Мавлютова, А.Н. Попова, А.И. Рукавицина, А.И. Спивака, Б.З. Султанова, Н.М. Филимонова, В.С. Федорова, Е.К. Юнина и д.р. Ими предложены эмпирические зависимости, а также практические способы оперативного контроля за режимами углубления забоя определением осевой нагрузки на забой. Существенным недостатком является использование большого количества коэффициентов, учитывающих влияние технико-технологических и геологических факторов, которые имеют достаточно широкий диапазон варьирования. На сегодняшний день оперативный контроль (управление) за режимами бурения c учетом корректировки текущего положения оси горизонтальной скважины обеспечивается станциями геолого-технических исследований (ГТИ). Наиболее широкое применение нашли станции АМТ-121, Мега-АМТ компании ООО «АМТ» и АПК «Волга», а также Геотест-5 компании ОАО НПФ «Геофизика». Оперативное управление режимом бурения, в частности осевой нагрузкой на долото, основано на автоуправлении: подаче бурового инструмента (регуляторами подачи долота – РПД); блоками управления осевой нагрузкой на долото – БАУ) и др.; приводом ротора; приводом буровых насосов (использование параметров состояния приводного двигателя бурового насосного агрегата БНА с РПД); момента двигателя, регистрации разницы перепадов давления в двигателе при его работе в рабочем режиме и режиме холостого хода; тензодатчиками, устанавливаемыми в немагнитном переводнике над двигателем. Разработанные и прошедшие промысловые испытания системы автоматического управления подачей инструмента при бурении (система автоматического управления поддержания осевой нагрузки на долото) имеют следующие ограничения: невозможность их применения в условиях часто перемежающегося тонкослоистого разреза с резко различными по механическим свойствам породами и сильного искривления ствола скважины; невозможность осуществления автоматического поиска и поддержания оптимального значения нагрузки для каждой разбуриваемой литологической разности пород без остановки процесса бурения; сложность определения и контроля нагрузки на долото, влияющей на моментосиловое взаимодействие элементов системы «БК-ВЗД-долото» при бурении скважин комбинированным способом. Невозможность определения нагрузки по перепаду (изменению) давления в манифольде буровой установки, величине снижения (потере) веса бурильной колонны, а также использование датчиков устанавливаемых в телеметрических навигационных системах, настройка которых производится по оптимальной энергетической характеристике двигателя, напрямую связаны с износом рабочих органов ВЗД в процессе его работы возможным сальникообразованием или износом долота. Изложенное обусловливает необходимость проведения исследований по изучению работы системы «БК – ВЗД – долото» для оперативного управления режимами бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин при бурении скважин комбинированным способом, обеспечения безаварийности их проводки введением этапа оперативной корректировки осевой нагрузки на долото, определяемой по моментно-силовым и частотным показателям работы ВЗД и бурильной колонны. В третьем разделе представлены методика, методы и результаты проведения исследований износостойкости рабочих органов ВЗД, изменения диаметров ротора и эластомера статора, их влияние на диаметральный натяг в паре ротор-статор; параметров РО героторного механизма модульного исполнения и уровня крутильных колебаний (вибраций); энергетических характеристик отработанных (изношенных) двигателей в условиях скважины и ВЗД с героторным механизмом модульного исполнения. Для проведения исследований при решении поставленных задач использовались: микрометры и калибры; виброметр ОКТАВА 101В; стенд для исследования энергетических характеристик гидравлических машин Griffith TORQUEMASTER JUNIOR 1289. Исследования износостойкости РО проводились по отработанным винтовым двигателям типа Д2-195 (от 20 до 100 ч) в равнозначных геолого-технологических условиях бурения скважин с интервалом бурения от 2100 до 3000 м (разрез представлен преимущественно песчаником, известняком); плотностью бурового раствора от 1100 до 1150 кг/м3; содержание песка в буровом растворе не более 0,16 %; система очистки четырехступенчатая фирмы «Derik», «Swaсo»). Схема стенда Griffith TORQUEMASTER JUNIOR 1289 представлена на рисунке 1.
Для проведения, регулировки и контроля энергетических характеристик двигателя (давление в двигателе, Р (МПа); частота вращения вала, n (об/мин); расход жидкости (бурового раствора), Q (м3/с) и момент на валу двигателя М (Н∙м)) стенд снабжен пультом контроля и управления с программным обеспечением 9. Для проведения исследований параметров РО в зависимости от угла разворота модулей относительно друг друга использовался «автоматизированный гидравлический ключ», входящий в состав стенда Griffith TORQUEMASTER JUNIOR 1289, содержащий пульт управления 1; гидравлические ключи (один из которых неподвижный 2, второй – с возможностью вращения 3) (рисунок 2). Ключ имеет возможность горизонтального перемещения по установочной базе (рельсам) 4, что позволяет осуществлять сборку рабочих органов двигателя. При её проведении, а именно соединении (запрессовке) ротора 5 в статор 6 определяется сила трения (натяга) контактного взаимодействия винтовой поверхности ротора 5 с винтовыми зубьями резинового эластомера статора 6. Скрепление резьбовых соединений 7 (место соединения модулей) и регулировка угла разворота φ1модулей ротора 8, 9 относительно друг друга осуществляется подвижным ключом 3.  Рисунок 2 – Автоматизированный гидравлический ключ с возможностью регулировки угла φ разворота модулей Контроль угла φ1 разворота модулей 8, 9 относительно друг друга осуществлялся с использованием транспортира, а также методом оттиска (печати). Суть метода заключалась в следующем. При изменении угла φ1 модулей происходит смещение направления винтовой линии ротора. Поэтому первоначально для определения смешения зубьев модулей, поверхности винтовых линий (вершин зубьев) покрываются смазкой или красятся маркером. Затем производится наложение на них материала (например, лист бумаги) и снимается оттиск измененного направления винтовой линии вершины зубьев 3 и 4 винтовой линии модулей 1, 2 (рисунок 3).
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Технология бурения нефтяных и газовых скважин модернизированными... Работа выполнена в Научно-исследовательском и проектном институте технологий строительства скважин (нипи тсс) при Государственном... | | “ Бурение скважин с винтовыми забойными двигателями” Автоматизированные системы управления режимом бурения скважин забойными двигателями. 7 |
| Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников... Бурение нефтяных и газовых скважин" (регистрационный номер 12-0907-Б), утвержденными 16. 05. 2002, ис примерной программой дисциплины... |  | Методические указания для выполнения самостоятельных работ По Профессиональному модулю пм 01 «Проведение буровых работ в соответствии с технологическим регламентом» мдк 01. 01 «Технология бурения нефтяных и газовых скважин»для... |
| Рабочая программа учебной дисциплины история развития бурения нефтяных и газовых скважин Ос спгги) для направления подготовки: 131000 «Нефтегазовое дело» по профилю «Бурение нефтяных и газовых скважин» первого уровня высшего... | | Рабочая программа учебной дисциплины бурение нефтяных и газовых скважин скважин Учебная дисциплина "Бурение нефтяных и газовых скважин" — обязательная дисциплина федеральных государственных образовательных стандартов... |
| Методические указания по прохождению первой учебной практики для... Одним из важных этапов в подготовке специалистов специальности 090800 «Бурение нефтяных и газовых скважин» является учебная практика... | | Реферат: «Информатизация и компьютеризация в бурении нефтяных и газовых... Реферат: «Информатизация и компьютеризация в бурении нефтяных и газовых скважин» фтпу 1-21/1 |
| Техническое задание читать в следующей редакции Изменения закупочной документацию на проведение запроса предложений на право заключения договоров на поставку и шеф-монтаж буровых... | | Компьютеризация 3d отображений нефтяных пластов (тема реферата) Кафедры бурение нефтяных и газовых скважин (бнгс); транспорт и хранение нефти и газа (тхнг) |
| Методические указания для выполнения самостоятельных работ По учебной дисциплине Методические указания и задания для студентов по выполнению самостоятельных работ по дисциплине «Бурение нефтяных и газовых скважин»для... | | «Контроль скважины. Управление скважиной при газонефтепроявлениях... Учебный курс предназначен для обучения специалистов по теме «Контроль скважины. Управление скважиной при газонефтепроявлениях с правом... |
| Основная образовательная программа высшего профессионального образования направление подготовки «Методология ремонтно-изоляционных работ и восстановление нефтяных и газовых скважин» | | Институт химии нефти Исследование порошкообразного кислотного состава "Нетрол" в качестве реагента для кислотных обработок призабойных зон нефтяных и... |
| 130203. 65 Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых,... Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых, специализация «Технология бурения геологоразведочных скважин», форма... | | Компьютеризация процессов проектирования, обустройства и разработки... Кафедры бурение нефтяных и газовых скважин (бнгс); транспорт и хранение нефти и газа (тхнг) |
