USD ЦБ — 58,08 −0,05
EUR ЦБ — 69,18 +0,07
Brent — 56,17 −0,02%
четверг 21 сентября 16:59

Наука и технологии // Разведка и разработка

Роторные управляемые системы. Первые результаты импортозамещения. Испытания отечественных РУС

05 января 2017 г., 14:33А. Закиров, ктн, Газпромнефть НТЦNeftegaz.RU292

Альтернативы роторным управляемым системам просто нет

Роторные управляемые системы (РУС) - это современное поколение забойного бурового оборудования, обеспечивающее снижение рисков возникновения осложнений и аварий, позволяющее осуществлять управление траекторией скважины (рис 1).

В комплексе с различными MWD/LWD инструментами РУС открывают новые возможности при наклонно направленном бурении и решении сложных геологических задач.

РУС применяются для реализации морских, арктических проектов, бурения многоствольных и горизонтальных скважин с экстремально большим отходом от вертикали, точной проводки ствола и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами.

Рис. 1. Эволюция технологий наклонно направленного бурения

Современное высокотехнологичное оборудование значительно повышает эффективность строительства сложных скважин, а также дает возможность бурить скважины протяженностью более 12 км и с экстремально большим отходом от вертикали.

По данным ЦДУ ТЭК Минэнерго РФ объем бурения с применением РУС в 2014 г составил 210 горизонтальных скважин.

В основном РУС использовались для бурения нижней части секции под эксплуатационную колонну и горизонтальных секций.

По экспертной оценке ROGTEC, к 2020 г прогнозируется рост объема бурения горизонтальных скважин с применением РУС до 2000 скважин/год.

Мировыми лидерами в производстве РУС (1) являются компании: Baker Hughes, Schlumberger, Halliburton, Weatherford (1).

В РФ эти 4 компании предоставляют полный объем высокотехнологичных услуг РУС+MWD/LWD.

Собственные разработки РУС имеют многие небольшие компании: Aps Technology, Gyrodata, National Oilwell Varco, Scientific Driling, Smart Drilling, Doubble Barrel RSS, Terravici Drilling Solutions, Renhe Group, BHDC, TIANJIN, ZPEC и др.

Отечественные РУС и их испытания

Сегодня разворачивается масштабная программа по импортозамещению.

Ставится задача поднять на новый уровень отечественную промышленность, в тч за счет инвестиций в разработку технологий, необходимых для ТЭК.

Одним из 1х направлений импортозамещения в ТЭК и в высокотехнологичном бурении стали именно РУС.

В 2015 г только 2 производителя: концерн Электроприбор и НПП Буринтех, закончив этапы концептуальной проработки и проектирования, смогли выйти на скважинные испытания прототипов 1х отечественных РУС.

«Тюменская буровая компания», «Пермская компания нефтяного машиноcтроения», ГК Интегра и др, озвучили свои намерения разрабатывать РУС, но пока работы находятся на стадиях концептуальной проработки и проектирования.

На рис 2 представлен прибор РУК-8.75 БС производства концерна Электроприбор.

По способу управления долотом данный прибор относится к типу Push - the - bit.

Направление долота регулируется путем нажатия на стенку скважины выдвижными башмаками. Имеются 3 выдвижных башмака.

Работа прибора осуществляется на 4х режимах. Типоразмер долот - 220,7 мм. Источником питания служат литиевые батареи.

Наиболее близкие аналоги - AutoTrak, BakerHughes, RSS Scout, SmartDrilling.

Рис. 2. Прибор РУК-8.75 БС - прототип серийной РУС

При испытании прибора РУК-8.75 БС были поставлены следующие задачи.

1. Проверка характеристик системы:

- устойчивости к внешним воздействиям в условиях бурения скважины (скважинным давлению, температуре, осевым и боковым нагрузкам, вибрации);

- способности отклонять в заданном направлении траекторию скважины при вращении бурильной колонны;

- интенсивности искривления ствола в режимах сброса и набора зенитного угла (ЗУ).

2. Исследование возможности передачи управляющих команд с поверхности при помощи вибрации колонны.

3. Оценка надежности и износостойкости.

Испытания прибора проведены 6 - 7 сентября 2015 г на Вынгапуровском месторождении.

Интервал бурения - 1742 - 1958 м (216 м), время в скважине - 46 ч.

Средняя механическая скорость проходки составила 29 м/ч, максимальная - 60 м/ч.

Средняя интенсивность набора кривизны - 0,9 °/10 м, максимальная - 2 °/10 м.

Характеристики компоновки низа бурильной колонны (КНБК) приведены в таблице.

При испытаниях прибора РУК-8.75 БС:

- успешно пройден тест перед спуском в скважину;

- обеспечен выход на плановый режим бурения;

- подтверждена способность прибора изменять траекторию скважины при непрерывном вращении всей бурильной колонны;

- показана возможность принимать команды с поверхности.

Недостатки прибора:

- не имеет связи с телеметрией и не передает данные на поверхность,

- не обеспечивает точное управление траекторией,

- имеет ненадежный внутренний элемент управления, который разрушился за 216 м бурения.

Дорабатывать РУК-8.75 БС необходимо по 2 направлениям, приведенным на рис 3.

Пути совершенствования прибора РУК-8.75 БС во многом предопределены тем, что эволюция похожих конструкций РУС уже известна.

Рис. 3. Направления совершенствования прибора РУК-8.75 БС (КЛС - калибратор лопастной спиральный)

На рис 4 представлена схема прибора РУС-ГМ195, который является прототипом серийной РУС и по способу управления долотом относится к типу Point-the-bit.

Направление долота регулируется путем изменения геометрии нижней части РУС, принцип действия - гидромеханический.

Прибор имеет 2 режима работы: набора кривизны и стабилизации.

Для защиты от поворота корпуса применяются 1 выдвижная лопатка и 2 пассивные направляющие.

Типоразмер долот - 215,9 - 222,3 мм.

Источник питания - поток промывочной жидкости. Аналоги отсутствуют.

Рис. 4. Схема прибора РУС-ГМ-195

Задачи испытаний РУС-ГМ-195, условия применения, КНБК и режимы бурения в целом соответствовали тем, которые были определены при испытаниях РУК-8.75 БС.

Испытания проведены 26 - 29 января 2016 г на Южно-Приобском месторождении.

Интервал бурения - 1410 - 1545 м (135 м), время в скважине - 46 ч.

Средняя механическая скорость проходки - 18 м/ч, максимальная - 60 м/ч.

Максимальная интенсивность набора кривизны - 1,5 °/10 м.

Положительные моменты:

- успешно пройден тест перед спуском в скважину;

- обеспечен выход на плановый режим бурения;

- имеется связь с телеметрией, обеспечивающая возможность наблюдать за работой оборудования.

Недостатки:

- конструкция не обеспечивает стабилизацию невращающейся части прибора в открытом стволе, что привело к невозможности управления траекторией;

- набор кривизны осуществляется спорадически: со стабильным положением отклонителя пробурено 6 из 135 м проходки в режиме направленного бурения с интенсивностью 0,16°/1 м;

- индикация режимов работы РУС слабая или отсутствует даже при наличии связи с телеметрией;

- невозможно определить способность принимать команды по переключению режимов работы.

Дорабатывать РУС-ГМ-195 можно в нескольких направлениях (рис. 5).

Выбор того или иного пути совершенствования узлов конструкции помимо инженерного обоснования требует оценки затрат и рисков, так как концепция, предложенная НПП Буринтех, не имеет аналогов в мире.

Рис. 5. Направления совершенствования прибора РУС-ГМ-195

Элемент КНБК Резьба Наружный диаметр трубы, мм Внутренний диаметр трубы/замка, мм Длина элемента, м Общая длина, м
СБТ 127 НЗ-133 х МЗ-133 127/168 82,6/108,61 Остальное
ТБТ 127 (2 св.) НЗ-133 х МЗ-133 127 76,2/75 50,00 1045,25
СБТ 127 (8 св.) НЗ-133 х МЗ-133 127/168 82,6/108,61 200,00 995,25
ТБТ 127 (2 св.) НЗ-133 х МЗ-133 127 76,2/75 50,00 795,25
ЯС 6 3/4 НЗ-133 х МЗ-133 172 64 7,00 745,25
ТБТ 127 (1 св.) НЗ-133 х МЗ-133 127 76,2/75 24,00 738,25
CБТ 127 (29 св.) НЗ-133 х МЗ-133 127/168 82,6/108,61 700,00 714,25
НУБТ 172 с ТС НЗ-133 х МЗ-133 172 83 10,00 14,25
Калибратор 212,7 (208-210) НЗ-133 х МЗ-133 212,7 38 0,70 4,25
РУС/РУК-8.75 БС («Электроприбор») МЗ-117 х МЗ 133 213,3 3,15 3,55
Долото - 220,7 Н3-117 220,7 0,40 0,40

В конце 2014 г директор ИПНГ РАН, академик А. Дмитриевский, выступая на 7м Международном промышленно-экономическом форуме в РГУ НиГ им И. Губкина, отметил, что реализация «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» подразумевает использование естественных конкурентных преимуществ нашей страны и ее инновационного потенциала за счет формирования длинных технологических цепочек высоких пределов (2).

Инновационный потенциал страны в области производства оборудования для эффективного бурения крайне высок, так как отечественные компании на данный момент не имеют собственных высокотехнологичных решений.

В связи с тем, что сложность скважин во многом определяется качеством запасов, в будущем рынок высокотехнологичного бурения, безусловно, будет расти.

Следовательно, импортозамещение высокотехнологичного сервиса в бурении, в частности РУС - безальтернативный путь, который должны пройти отечественные технологии бурения.

Литература

1. Материалы VII Международного промышленно - экономического Форума «Стратегия объединения: Решение актуальных задач нефтегазового и нефтехимического комплексов на современном этапе».

2. Rotary steerable drilling systems directory.


Neftegaz.RU context