Инновационная компания ООО «Перфобур» занимается внедрением в России и за рубежом технологии радиального бурения в нефтяных и газовых скважинах. Для этих целей специалистами компании была разработана Техническая система (ТС) «Перфобур», не имеющая аналогов в мире, позволяющая посредством специальных малогабаритных винтовых забойных двигателей (ВЗД) бурить каналы в карбонатных или терригенных породах малого радиуса кривизны, диаметром 58-69 мм и длиной до 14 метров по прогнозируемой траектории через предварительно вырезанное «окно» в обсадной колонне.
По политике качества компании ООО «Перфобур», все модификации разрабатываемой ТС «Перфобур» перед допуском к работе в скважине должны проходить серию стендовых испытаний для подтверждения характеристик оборудования, заложенных в техническом задании, а так же работоспособности и надежности. Для возможности проведения подобных испытаний в условиях производственной базы перед техническими специалистами ООО «Перфобур» была поставлена задача разработать специализированный стенд, позволяющий имитировать процесс работы ТС «Перфобур» в скважине с фиксацией необходимых параметров для подбора оптимальных режимов работы оборудования.
После проработки нескольких возможных вариантов была утверждена наиболее оптимальная принципиальная схема стенда, позволяющая проводить все возможные варианты испытаний ТС «Перфобур» и тестировать 95% деталей и узлов, входящих в ТС «Перфобур», перед спуском в скважину. В начале 2016 года узлы, входящие в состав стенда, были запущены в производство и уже во втором квартале на производственной площадке ООО «Перфобур» в городе Уфа, после запуска стенда в эксплуатацию, были проведены первые испытания.
Принципиальная схема стенда ТС «Перфобур» включает в себя несколько связанных между собой манифольдными линиями участков, позволяющих организовать непрерывный многочасовой цикл испытаний по фрезерованию «окна» в обсадных трубах группы прочности М (P110) и выше, вмонтированных в бетонный блок, либо испытания по бурению в бетонных блоках размером 1000х1200х1000 мм, изготовленных из марки М200-М400 и выше.
1 - корпус перфобура,
2 – клин-отклонитель,
3 – силовая секция винтового забойного двигателя,
4- шпиндель винтового забойного двигателя,
5- долото,
6 – перфорационный канал,
7 – искусственный цементно-песчаный блок,
8 – емкость,
9 –привод ходового винта - нагружателя,
10 – ходовой винт,
11 – трубопровод низкого давления для слива промывочной жидкости,
12 – рукав высокого давления,
13 – насосная станция,
14 - компенсатор колебаний давления,
15 – контрольно-измерительные приборы,
16 – гидронагружатель,
17 –расходомер
В процессе испытаний по фрезерованию или бурению соответствующая компоновка ТС «Перфобур» монтируется в обсадной трубе для проведения операции фрезерования или перед бетонным блоком, который необходимо разбурить, и закрепляется в горизонтальном положении на специальных ложементах, а также на приемной емкости, в которой смонтирована система отчистки бурового раствора в виде сетчатых фильтров.
Для получения длинных каналов процесс бурения происходит в нескольких блоках, которые подставляются по факту прохождения предыдущего.
С другой стороны расположено специальное подающее устройство, предназначенное для создания программно контролируемой осевой нагрузки в диапазоне от 10 до 1000 кгс на фрезу или долото в процессе фрезерования или бурения.
Для управления подающим устройством используется специальное программное обеспечение, установленное на компьютер оператора испытаний, позволяющее с точность до 5 кгс регулировать осевую нагрузку на инструмент непосредственно в процессе испытаний, тем самым подбирая наиболее оптимальные режимы работы оборудования.
Также в подающее устройство установлены датчики осевой нагрузки и давления в системе, с которых в режиме реального времени передаются данные на компьютер, и ведется построение графиков. Это позволяет оператору стенда оперативно принимать решения по изменению режимов испытаний в зависимости от текущей ситуации.
В качестве промывочной жидкости для работы винтового забойного двигателя используется техническая вода или специальный буровой раствор, который хранится в емкости в непосредственной близости от испытательного стенда. Расход промывочной жидкости создается при помощи трехплунжерной насосной установки типа СИН-46 или аналогичной, обеспечивающей плавную регулировку в диапазоне от 0 до 4,5 л/с при максимальном давлении в системе до 200 атм. Жидкость через рукава высокого давления при заданном расходе поступает в ТС «Перфобур», приводя в движение ВЗД с установленной на валу шпинделя фрезой или долотом , после чего собирается в приемной емкости, и пройдя систему отчистки, при помощи погружных насосов перекачивается обратно в емкость для хранения, тем самым обеспечивается непрерывный замкнутый цикл.
Также на одной площадке со стендом расположена химическая лаборатория, в которой собственной Службой растворов ООО «Перфобур», ведется приготовление бурового раствора для испытаний по заранее разработанной рецептуре и при необходимости, вносятся изменения в раствор непосредственно в процессе испытаний.
Помимо испытаний ТС «Перфобур» на стенде возможно проводить следующие виды работ:
- испытания фрез различной конфигурации в процессе разбуривания различного оборудования, закрепленного внутри обсадной колонны определенного диаметра для подбора оптимальных режимов фрезерования и проверки работоспособности конструкции фрезы в целом;
- испытания шарошечных и PDC долот различной конфигурации в процессе бурения бетонных блоков различной марки прочности для подбора оптимальных режимов бурения и проверки работоспособности конструкции долота в целом;
- испытания гидромониторных насадок по разбуриванию бетонных блоков, изготовленных из различных марок прочности, посредством струи промывочной жидкости, при этом насадка устанавливается в заранее пробуренный канал внутри блока;
- испытания по влиянию различных рецептур буровых растворов на процесс фрезерования или бурения, а так же влияние раствора непосредственно на оборудование, входящее в состав НКБК и много другое;
По окончанию испытаний специалистами компании ООО «Перфобур» производится оценка надежности и работоспособности как оборудования в целом, так и отдельных его узлов. Тщательно анализируются графики давления и осевой нагрузки, а так же другие параметры, полученные во время испытаний.
Производятся графические построения пробуренного канала для анализа его траектории, а так же форма и качество вырезанного «окна».
При необходимости производится демонтаж обсадной трубы из бетонного блока.
На основании выводов по результатам испытаний составляются программы необходимых доработок деталей и узлов испытуемого оборудования перед допуском его к работе на скважине, а так же даются рекомендации полевым инженерам по оптимальным режимам работы.
Автор: Соболев Дмитрий, Лягов Илья
