научная статья по теме НОВЫЙ ТИПОРАЗМЕР БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ Геофизика

Текст научной статьи на тему «НОВЫЙ ТИПОРАЗМЕР БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ»

щ

инструмент и оборудование

Новый типоразмер бурильной трубы для горизонтального бурения

vallourec

А.В. ВАХРУШЕВ,

руководитель по маркетингу и технической поддержке в России

Vallourec Drilling Products

Aexey. vakhrushev@russia. vallourec.com

Ф. МАШЕКУР,

региональный менеджер по маркетингу и технической поддержке (Европа, Африка)

Vallourec Drilling Products

Для снижения риска потери продольной устойчивости бурильной трубы компания Vallourec Drilling Products разработала и запустила в производство новый типоразмер, призванный заменить бурильную трубу диаметром 102 мм в бурении горизонтальных интервалов скважин.

Ключевые слова: Vallourec Drilling Products, горизонтальное бурение, баклинг, потеря продольной

_ устойчивости, VAM

Express

a new size-type of drill pipe designed for horizontal

drilling

A. VAKHRUSHEV, Ph. MACHECOURT, Vallourec Drilling Products

To reduce the chance of buckling initiation and improve hydraulics, Vallourec designed, patented and launched a new type of drill pipe, intended for replacing standard 4" drill pipe in horizontal drilling applications.

Keywords: Vallourec Drilling Products, shale drill pipe, buckling, VAM Express

При бурении горизонтальных скважин могут возникать проблемы в вертикальной части ствола при передаче осевой нагрузки от УБТ и ТБТ к долоту. Эта нагрузка передается посредством участка бурильных труб, которые под воздействием сжимающей нагрузки могут потерять продольную устойчивость. Потеря продольной устойчивости (баклинг) ведет к увеличению сил сопротивления, повышению момента на роторе в сочетании с быстрым износом и другими потенциальными проблемами. В наихудшем случае баклинг может привести к полной заклинке и потере бурильной колонны в скважине. [идравли-ческие характеристики также немаловажны. Как правило, горизонтальные участки являются завершающими и имеют малый диаметр. Это повышает гидравлические потери, высокие значения давления в стояке, что, в свою очередь, требует работы насосов на максимальных режимах.

Для снижения вероятности возникновения баклинга и улучшения гидравлики группа компаний «Валлурек» разработала, запатентовала и запустила в серийное производство новый типоразмер трубы, предназначенный для замены стандартной бурильной трубы СБТ 102 мм в бурении горизонтальных стволов. Эта новая труба была испытана в Западной Оклахоме, (США) при бурении пяти скважин с горизонтальным окончанием.

НОВЫЙ ТИПОРАЗМЕР БУРИЛЬНОЙ ТРУБЫ ДЛЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО БУРЕНИЯ

Для борьбы с проблемами, возникающими при бурении горизонтальных отходов в сланцевых породах, инженеры «Валлурек» разработали новый типоразмер бурильной трубы, сочетающий повышенную продольную устойчивость, улучшенную гидравлику и увеличенную прочность на кручение. Труба предназначалась для замены СБТ 102 мм (4") в горизонтальном бурении. Наружный диаметр (НД) ее тела был увеличен до 108 мм (4 1/4") при неизменной толщине стенки в 8,38 мм, что, в свою оче-

редь, повлекло увеличение момента инерции тела трубы - ключевого параметра повышения продольной устойчивости. Замок с так называемым «двойным наружным диаметром» имеет НД, как у стандартного замка для трубы 102 мм, поэтому новая труба СБТ 108 мм может применяться во всех случаях, когда программой бурения предписано работать бурильной трубой 102 мм. В качестве соединения было выбрано VAM Express, поскольку оно обеспечивает наилучшую прочность на кручение при низком гидравлическом сопротивлении.

СБТ 108 мм имеет замки с «двойным НД». Твердосплавные наплавки нанесены как на муфтовой, так и на ниппельной части замка.Толщина слоя наплавки увеличена до 4,75 мм (рис. 1).

Увеличенная толщина слоя наплавки обеспечивает больший зазор между телом трубы и стенками скважины, что снижает износ по центру трубы. Увеличенный зазор в районе замков способствует лучшей очистке скважины за счет омывания замка потоком буровой жидкости со всех сторон, включая «лежачую» стенку. Увеличение наружного диаметра тела трубы приводит к небольшому увеличению скорости потока в затрубье, что, в свою очередь, дает улучшение очистки скважины. За счет меньшего количества шлама в скважине предполагаемое снижение сил сопротивления продольному перемещению и вращению, по сравнению с колонной стандартных СБТ 102 мм, может достигать 5%.

Новая труба имеет соединение VAM Express VX39, отличительными характеристиками которого являются патентованный упорный профиль резьбы, уменьшенная конусность, эллиптический переход между основаниями зубьев, увеличенная площадь упорных торцов и фаски для легкой стыковки. Соединение обеспечивает увеличение прочности на кручение почти на 100% в сравнении с соединениями API с аналогичными НД и ВД. Это дает возможность снизить НД, увеличить проходное сечение и одновременно повысить прочность на кручение.

инструмент и оборудование

Для снижения вероятности возникновения баклинга и улучшения гидравлики группа компаний «Валлурек» разработала, запатентовала и запустила в серийное производство новый типоразмер трубы, предназначенный для замены стандартной бурильной трубы СБТ 1 D2 мм в бурении горизонтальных стволов. Эта новая труба была испытана в Западной □клахоме, (США) при бурении пяти скважин с горизонтальным окончанием.

ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ В ЗАПАДНОЙ ОКЛАХОМЕ (США)

Нефтедобывающая компания Peregrine Petroleum Partners в Западной Оклахоме провела полевые испытания бурильной трубы СБТ 108 мм в пяти скважинах. Решение об испытаниях было вызвано опасностью продолжения работ колонной стандартных труб СБТ 102 мм, создававшей высокое гидравлическое сопротивление и требовавшей работы на режимах с давлением на стояке, равным максимальному давлению буровых насосов. В дополнение к этому СБТ 102 мм были подвержена очень быстрому износу по центру тела, вызванному потерей продольной устойчивости и высокими боковыми нагрузками на тело трубы. Предварительные расчеты показали, а дальнейшие испытания подтвердили, что бурильная труба СБТ 108 мм имеет потенциал в решении этих и некоторых других проблем.

В качестве эталонных скважин для полевых испытаний были взяты три скважины, пробуренные колонной СБТ 102 мм, с которыми сравнивались опытные скважины, пробуренные новым инструментом СБТ 108 мм. СБТ 102 мм имели стандартные замки с соединением VAM Express VX39 с твердосплавной наплавкой на муфте. Различие между СБТ 102 мм и СБТ 108 мм состояло в большем диаметре тела трубы и наличии «двойного наружного диаметра» у испытуемой СБТ 108 мм. Бурение проводилось с середины 2014-го по начало 2015 г. на двух буровых установках. Все 8 скважин бурились под один и тот же резервуар и имели похожие программы бурения (рис. 2).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ

Новая бурильная труба СБТ 108 мм с замком VX39 с «двойным НД» в сравнении с обычной СБТ 102 мм и замком VX39 показала следующие преимущества:

• Снижение давления на стояке при бурении боковых стволов на 24% одновременно со снижением подачи насосов на 12% (рис. 3.);

• Снижение на 40% боковых усилий, приложенных к телу трубы, благодаря увеличению зазора между трубой и стенками скважины, что обеспечило пропорциональное снижение износа центральной части трубы и увеличение сроков службы;

• «Двойной НД» обеспечил увеличение срока эксплуатации твердосплавной наплавки и улучшение очистки скважины от шлама;

щ

«Двойной НД» 102 мм

381 мм ниппель

Наплавка 57,2 мм

431,8 мм муфта

Наплавка 76 мм

107,95 мм НД тела трубы

123,83 мм НД замка

мм 133,35 мм

ВД замка НД по «Двойному НД»

0

1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000

Рис. 1. Новая СБТ 108 мм с двойным НД

Отход от вертикали (фут.) 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000

Скважина 0: Скважина 1:

4"

4-1/4"

14,500

1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 Давление на стояке (psi) Скважина 1: 4-1/4" — Скважина 0: 4"

200 250 300 350 Скорость потока (фут/мин) 4-1/4"

Скважина 1: Скважина 0:

4"

Рис 3. Замеры давления на стояке и скорости потока в

затрубье для эталонной (4") и опытной (4 1/4") скважин

• Меньше времени было затрачено на специальные мероприятия по очистке, что снизило затраты непроизводительного времени, уменьшило расходы на химические реагенты и увеличило экономическую эффективность проекта;

• СБТ 108 мм на наклонном или горизонтальном участке способны передать на 10% больше осевой нагрузки на долото до наступления баклинга. Это дает возможность увеличить скорость проходки;

• СБТ 108 мм обеспечивает более высокий коэффициент запаса при работе на режимах, заложенных в проект под СБТ 102 мм. Это снижает риски аварий и повышает безопасность работ.

Заключение

Новая СБТ 108 мм с замком VX39 с «Двойным НД» показывает лучшие характеристики в сравнении со стандартной трубой СБТ 102 мм и может быть рекомендована для проектов бурения горизонтальных и наклонно-направленных скважин.

Рис. 2. Типовые профили эталонной (4") и опытной (4 у4") скважин

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком