Знание способа прогнозирования процента износа опоры во время бурения позволяет определить, когда она износится на допустимые 80%. А это выводит задачу из частного определения процента износа опоры в разряд решения главных экономических задач в бурении – как пробурить скважину при наименьших расходах. Дело в том, что главной затратной статьей в бурении является время бурения, поскольку час эксплуатации буровой установки, например, в морском исполнении, нередко стоит, как 10 долот. При расчете достижении момента опасной величины износа опоры (80%) с долота снимается максимальная проходка. Допустим, что при этом удалось сэкономить хотя бы одно долото на скважину по сравнению с Проектом, т.к. фактически этот процент берется по достижениям соседних скважин, где долота, как правило, недорабатываются по своему ресурсу и, когда долото поднимают, неизвестно, сколько у него еще остается потенциальных возможностей для безаварийного бурения. Если отмеченное предположение имеет место, то это значит, что экономится не только стоимость одного долота, но и один спуско-подъем, который длится где-то, в среднем, порядка 8 ч. То есть на скважине в этом случае экономится стоимость примерно 80 долот. Вот в чем важность расчета износа опоры долота. Знание способа прогнозирования процента износа опоры во время бурения позволяет определить, когда она износится на допустимые 80%. А это выводит задачу из частного определения процента износа опоры в разряд решения главных экономических задач в бурении – как пробурить скважину при наименьших расходах. Дело в том, что главной затратной статьей в бурении является время бурения, поскольку час эксплуатации буровой установки, например, в морском исполнении, нередко стоит, как 10 долот. При расчете достижении момента опасной величины износа опоры (80%) с долота снимается максимальная проходка. Допустим, что при этом удалось сэкономить хотя бы одно долото на скважину по сравнению с Проектом, т.к. фактически этот процент берется по достижениям соседних скважин, где долота, как правило, недорабатываются по своему ресурсу и, когда долото поднимают, неизвестно, сколько у него еще остается потенциальных возможностей для безаварийного бурения. Если отмеченное предположение имеет место, то это значит, что экономится не только стоимость одного долота, но и один спуско-подъем, который длится где-то, в среднем, порядка 8 ч. То есть на скважине в этом случае экономится стоимость примерно 80 долот. Вот в чем важность расчета износа опоры долота.
ПРОБЛЕМА
Проблема заключается в том, что до сих пор известны только предложения США [1] по прогнозированию износа опоры во времени. Но они сделаны для долот с открытой опорой, которые в настоящее время в массовом порядке промышленностью не производятся. На промыслах чаще всего работают трехшарошечные долота с закрытой опорой или ПДС. 50/50%. Определить инструментально процент износа герметизированной, маслонаполненной, опоры практически можно только разрезав шарошку. Но на буровой нужны оперативные данные. Расчета для износа долота с закрытой опорой, насколько известно – нет.
Конечно, величина проходки определяется не износом опоры, а износом зуба. Но, если зуб износится на 80% бурение встанет. А, если износ опоры приведет к оставлению шарошки на забое, то ликвидация такой аварии составит миллион рублей или миллион долларов (в зависимости от класса скважины.) Поэтому износ опоры влияет на ограничение проходки даже при неизношенном зубе.
Впрочем, единообразие с порядком учета износа вооружения наведено с выпуском в свет международного кода IADC. Здесь проблемы нет. Остается вопрос наладки учета износа опоры.
ОПИСАНИЕ СПОСОБА РАСЧЕТА ПРОЦЕНТА ИЗНОСА ЗАКРЫТОЙ ОПОРЫ
Учет износа закрытой опоры это только эпизод в теории технологии бурения. Поэтому и наша программа называется ЭПИЗОД (экспертная проверка процента износа зуба и закрытой опоры долота).
Но, если американский учет процента износа открытой опоры [1] долота был основан на известной теории износа обычных подшипников, который по логике зависит от времени работы, от нагрузки на него и от скорости вращения, то в бурении, при закрытой опоре, необходимо было учитывать еще, как минимум 3 влияющих фактора, а именно: качество смазки, конструкцию закрытой опоры и вибрацию.
Для решения этого вопроса были привлечены законы статистики. Во ВНИИБТ проф. Белоруссов В.О. по своей инициативе разработал авторскую программу ЭПИЗОД, с помощью которой удается ответить на вопрос о том, что было бы, если на каком-то месторождении перешли бы с обычных долот на опоры закрытого типа? Насколько удалось бы увеличить максимальную проходку, которую можно рекомендовать снять с долота при непрерывном бурении (или при обоснованном спуске этого долота на второй и третий рейс) без риска аварии?
При статистическом исследовании для сопоставимости сравнения ресурсов долот указанных двух типов, из массива отчета об их отработке принимались в рассмотрение только те случаи, когда долото с открытой опорой поднимали из-за 75–100% износа опоры (как ранее показывали инструментальные замеры износа).
Соответственно, из долот с закрытой опорой при бурении на тех же глубинах данного месторождения принимались во внимание только те случаи, когда опору долота начинало, что называется «контрить», что улавливается буровиками или подтверждается скачками момента на лентах ГТИ, поскольку это свидетельствует о близком к предаварийному износу закрытой опоры.
Режимы бурения долотами одного и другого типа фактически не изменились. А вот для долот закрытого типа в сопоставимых условиях наблюдался четкий прирост проходки и времени работы долота на забое, которые буровики могли себе позволить на основании своего опыта при наработке опоры тех и других долот на износ 75–100%.
Эту разницу и относили на счет увеличения стойкости опоры из-за ее герметизации, поскольку износ подшипника от Рд, об/мин и времени вытекал из известной (упомянутой выше) теории. А Рд (тн), которое бурильщики считали лучшим при бурении тех же пропластков (поскольку породы не изменились) и обороты (тут и там осуществлялось бурение забойными двигателями) при сравнении практически были одинаковы.
А как же учитывалась доля влияния смазки, конструкции опоры, вибраций? Вопроса с этим особо не возникало (кроме вибраций) т.к. первые два фактора можно было вообще не учитывать, поскольку с самого начала исследований был взят за основу следующий постулат: первое долбление, которое принимается для анализа служит для привязки известных зависимостей износа к конкретным начальным условиям каждой задачи, а во втором (следующем) рейсе, для которого и даются рекомендации ЭПИЗОДа, предпологается, что будет работать долото того же типо-размера (т.е. конструкция опоры и смазка остаются теми же самыми) и породы будут буриться однотипные, т.е. терригенные и терригенные или же карбонатные и карбонатные, как это и имеет место, обычно, в двух рейсах при бурении под колонну, идущих один за другим.
В этих условиях автор берет на себя смелость заявить, что получающиеся прогнозы по максимальной и безопасной (с точки зрения аварий) проходки в соответствии с программой ЭПИЗОД и износ закрытой опоры даются с приемлемой для практики точностью 12,5% подобно тому, как это делается и в Коде IADC для учета износа вооружения.
А как же с учетом вибраций? При сравнениях доли влияния Рд, об/мин и Тб вычислялись, как обычно, т. к. Тб было известно из факта, а влияние действия на износ вибраций, как неизвестная часть фактически имевшего место износа (остающаяся после учета износа за счет учета Рд, об/мин и Тб) заменялась для каждого отдельного случая на коэффициент Sф. Этот поправочный коэффициент, взятый из практики, и является основой ноу-хау данной работы и представляет коммерческую ценность.
Так, после многочисленных повторений для разных пород Рд, об/мин и времени Тб (80%), результаты поиска поправочных коэффициентов Sф были сведены воедино. Они годятся и для зарубежных закрытых долот.
Эти наблюдения позволили установить, что в отдельных случаях стойкость долот с герметизированными опорами в 2–10 раз больше, при сопоставимых начальных условиях бурения, чем долот того же типо-размера с открытой опорой, предназначенных для того же класса пород.
МЕТОДИКА
Методически работа заключается в следующем. На буровой фиксируются фактические данные какого-то долбления. Износ зуба – по IADC. Износ опоры больше не пишут. Все равно его запишут больше, чем приблизительно. Он является объектом нашего счета. Эти данные указаны в левом столбике (см. рис.) программы ЭПИЗОД. Нажимается клавиша РАСЧЕТ. Компьютер рассчитывает не только процент износа опоры после рейса, но и экстраполирует эти данные дальше (до износа на 80%) и сообщает за сколько времени бурения или после какой проходки это случится (т.к. средняя V мех. тоже известна).
Если вставить итоги расчета по программе ЭПИЗОД во вторую [2] программу автора – ОРБ (оптимизация режима бурения) то можно там получить всю описанную картину статистически, а в развитии во времени на графике износа не только опоры, зуба, но и стоимости метра, причем при планировании в следующем рейсе других Рд и об/мин. То есть перейти, например, с ротора на ВЗД и посмотреть, что это может дать? Или узнать, что раньше износится за какой-то рейс: зуб или опора?
Автор: Проф. Белоруссов В.О., ВНИИБТ
