PowerV – вертикальное решение для бурения

Бурение
PowerV – вертикальное решение
для бурения разведочных скважин
Вадим Мнацаканов
Александр Миленький
Владимир Корсков
Андрей Ларионов
Алексей Зайцев
При строительстве разведочных скважин для сложных горно-геологических условий
задача обеспечения строгой вертикальности ее ствола остается весьма актуальной.
Разработка компании «Шлюмберже» – автоматическая роторная система PowerV –
обеспечила ее выполнение. Применение системы PowerV при бурении вертикальной
разведочной скважины №1 на Крупской площади позволило не только получить
достоверную информацию о геологическом строении вскрываемого пласта,
но и существенно повысить технико-экономические показатели проходки, исключить
осложнения и аварии.
В 2008 году филиал «Кубаньбургаз» буровой компании ОАО «Газпром» начал бурение вертикальной
поисково-разведочной скважины
№1 на Крупской площади в Краснодарском крае. Для обеспечения наиболее объективной геологической и
маркшейдерской оценки вскрываемых пластов данная скважина должна быть максимально приближена к вертикали - зенитный угол по
стволу равен или максимально близок к нулю. Отклонение скважины от
вертикали искажает геологическую
модель, ведет к удлинению ствола и,
как следствие, к удорожанию работ
по строительству скважины. На данной скважине с большой длиной
открытого ствола (2,725 м) секции
444 мм нельзя не учитывать риски,
связанные со спуском обсадной
колонны диаметром 339.7 мм, имеющей массу около 390 тонн. Значительно снизить риск осложнений при
спуске обсадной колонны позволит
участок, пробуренный с максимальным приближением к вертикали.
Проблемы бурения
вертикальных скважин
При бурении вертикальных
поисково-разведочных скважин
на территории Краснодарского
края компания столкнулась с проблемами геологического характера.
Высокие углы залегания пород, их
тектоническое строение являются
основными факторами, влияющи-
50
ми на отклонение ствола скважины от вертикали. Ранее компания
«Кубаньбургаз» использовала КНБК
маятникового типа, однако для
соблюдения вертикальности скважины приходилось существенно
ограничивать подаваемую нагрузку на долото (до 2–3 тонн), что приводило к существенному снижению механической скорости бурения и удлинению сроков строительства скважины. Неоднократно приходилось производить исправительные работы для приведения скважины к вертикали. Законы механики в поведении маятниковых компоновок существенно отражались
на общей эффективности и дополнительной стоимости бурения.
На Крупской площади конструкция скважины №1 требовала бурения вертикального участка диаметром 444,5 мм до глубины 3500 м.
Увеличенный, по сравнению с ранее
пробуренными участками скважин
под обсадную колонну диаметром
324 мм, диаметр открытого ствола должен положительным образом повлиять на успешность спуска
обсадной колонны. Данный тип конструкции является новым для филиала «Кубаньбургаз», и одновременно
с этим риск отклонения от вертикали при использовании маятниковых
КНБК чрезвычайно велик ввиду слабой изученности поведения вышеуказанных компоновок в конкретных
горно-геологических условиях.
«Вертикальное» решение
Компанией «Шлюмберже» была
предложена собственная технология бурения вертикального ствола
с использованием роторной системы, PowerV позволяющей автоматически поддерживать вертикальность – (рис. 1). Данная система в
автономном режиме корректирует отклонения от вертикали ствола скважины при их возникновении. Другими словами, прибор во
время бурения «борется» с естественным поведением КНБК, вне
зависимости от нагрузки на долото. Следствием использования данного механизма при бурении являются вертикальность скважины и
одновременно максимальная механическая скорость, которую способен обеспечить применяемый тип
долота: бурение в роторном режиме с максимальной передаваемой
нагрузкой на долото. Прибор PowerV
так же позволяет пренебречь тектоническими особенностями буримых пород, так как работает строго относительно гравитационного
поля Земли. При отклонениях ствола скважины от вертикали более
чем на 0,75 градуса, прибор автоматически начинает корректировать
отклонение и возвращать ствол к
вертикали. Не менее важным достоинствам использования прибора
PowerV является бурение с постоянным вращением колонны бурильного инструмента, что значительOil&Gas Journal Russia
АКЦЕНТ НОМЕРА
Вадим Мнацаканов – к.т.н., заместитель
генерального директора-главный
инженер ООО «Бургаз». В течение 25
лет специализируется в области бурения
нефтяных и газовых скважин. Принимал
участие в совместном Российско–
Вьетнамском проекте по геологоразведке,
добыче нефти и газа на континентальном
шельфе юга Вьетнама. При его
непосредственном участии в Буровой
компании внедрены новые технологии и
технические средства при строительстве
скважин, в том числе горизонтальных, на
Заполярном, Ево-Яхинском, Песцовом,
Харвутинском и др. месторождениях.
Александр Миленький – к.т.н.,
заместитель начальника Управления по
бурению ООО «Бургаз». Более 10 лет
работает в Буровой компании. Имеет
производственный опыт строительства
глубоких разведочных скважин (в т.ч.
наклонно-направленных) в сложных
горно-геологических условиях
Республики Коми, ЯНАО.
Разведочные скважины
Рисунок 1
Автоматическая роторная система PowerV
Калибратор
Датчик вибрации
12,5 фута
Датчик зенитного и азимутального угла
7,2 фута
8,1 фута
Отклоняющий блок
5,2 фута
Контрольный блок
Крыльчатка
Датчик крутящих
моментов
(по часовой стрелке)
Датчик крутящих
моментов (против
часовой стрелки)
Крыльчатка
Подшипник
Подшипник
Отклоняющий блок
Вал управления
Рисунок 2
Схема контрольного блока PowerV
Подшипник
Генератор момента
Электронный модуль
Подшипник
Узел стыковки с отклоняющим блоком
Владимир Корсков – директор по
маркетингу подразделения «Бурения
и Измерения» компании Шлюмберже,
Россия
Андрей Ларионов - руководитель
подразделения «Бурения и Измерения»
компании Шлюмберже, Южный регион,
Россия
Алексей Зайцев - руководитель
подразделения «Бурения и Измерения»
компании Шлюмберже, Волго-Уральский
регион, Россия
но уменьшает вероятность прихвата
во время бурения и улучшает вынос
выбуренной породы на поверхность.
Система PowerV
Эта система была специально разработана для бурения вертикальных скважин, и ее основной особенностью является автоматическое
поддержание зенитного угла скважины, близкого к нулю. При росте
зенитного угла более 0,75 град.,
электронный блок распознает рост
зенитного угла и производит плавную корректировку ствола к 0, т.е.
к вертикали. В состав PowerV входят калибратор, датчики вибраОктябрь 2008
Вращатель
Вращатель
Корпус
ции, зенитного угла и азимута, контрольный и отклоняющий блоки.
Контрольный блок PowerV
содержит электронный модуль, свободно вращающийся вдоль продольной оси системы независимо от вращения буровой колонны. Электронный модуль распознает отклонение и управляет отклоняющим блоком. Генератор в контрольном блоке
вырабатывает энергию во время
циркуляции. Схема контрольного
блока приведена на рис. 2.
Отклоняющий блок (рис. 3)
напрямую соединен с долотом и контрольным блоком. Имеет три наружные лопасти, отклоняющие низ
буровой колонны в момент их активации от стенки скважины в противоположном росту зенитного угла
направлении.
Генератор момента
и электричества
Преимущества
применения PowerV
Главное, но не единственное преимущество системы по сравнению
с обычными роторными КНБК и
КНБК с ВЗД заключается в автоматическом поддержании вертикальности процесса бурения скважины. Из этого вытекают следующие
достоинства системы PowerV.
Оптимизация параметров бурения (нагрузка на долото/частота
оборотов долота):
 увеличение длины рейсов;
 увеличение средней механической скорости;
 сокращение количества рейсов
Плавный профиль ствола скважины обусловливает:
 улучшение условий СПО и спуска
обсадных колонн;
51