БУРЕНИЕ СКВАЖИН
УДК 622.24.084
© Коллектив авторов, 2012
Об истинных забойных параметрах при бурении с наддолотным модулем
Ф.Р. Яхшибеков, Е.В. Абрамов
(ОАО «Сургутнефтегаз»), В.Д. Горгоц, к.т.н., И.И. Рябков, И.В. Акимов
(ТО «СургутНИПИнефть» ОАО «Сургутнефтегаз»)
Адрес для связи: Gorgots_VD@surgutneftegas.ru
Ключевые слова: автономный, наддолотный модуль, осевая нагрузка, частота вращения долота, станция ГТИ.
On the true bottomhole parameters at drilling with above-bit module
F.R. Yakhshibekov, E.V. Abramov (Surgutneftegaz OJSC, RF, Surgut), V.D. Gorgots, I.I. Ryabkov, I.V Akimov (Tyumen Branch of SurgutNIPIneft, RF, Tyumen)
E-mail: Gorgots_VD@surgutneftegas.ru
Key words: autonomous, above-bit module, axial load, bit speed, station of geological and technological researches.
Operations with bottomhole above-bit module were carried out. Obtained are the results, allowed to reveal the technical and technological problems: the station of geological and technological researches doesn't give true information about bottomhole conditions and modes; the growth of bottom-hole pressures at the pump switching doesn't allow to maintain a constant bottom pressure, which can greatly exceed the reservoir one; it is necessary to develop a new generation of bottomhole information systems.
С увеличением глубин, забойных температур и давлений резко возрастает влияние структурно-реологических свойств буровых растворов на возникновение осложнений (гидроразрывов, поглощений, осыпей и обвалов стенок стволов скважин). На глубине до 3000 м большие гидравлические сопротивления значительно повышают забойные давления при пуске насосов и бурении винтовым забойным двигателем с вращением ротором. При бурении на депрессии проблема усложняется необходимостью разработки надежного способа, обеспечивающего расчетную депрессию на пласт при его вскрытии.
Согласно техническому заданию на изготовление наддолотного модуля (НДМ-А) ООО НПФ «ВНИИГИС-ЗТК» (В.П. Чупров) был изготовлен забойный модуль, устанавливаемый в компоновке низа бурильной колонны (КНБК) между долотом и валом двигателя, измеряющий и регистрирующий давление, температуру, осевую нагрузку на долото, частоту его вращения. Наддолотный модуль имеет форму цилиндрического переводника (рис. 1). Питание автономное, напряжение составляет 3,6 В. Резьбовые соединения затягиваются вращением ротора. Запись данных осуществляется в автономном режиме, информация с оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) поступает в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Демонтаж над-долотного модуля при разборке КНБК выполняется с помощью машинных ключей УМК. Объем памяти НДМ-А составляет 64 МБ, этого достаточно для записи информации в течение 80 сут. Считывание и расшифровка данных занимает 15 мин.
Испытания наддолотного модуля проводились в горизонтальных скв. 688 Жумажановского, скв. 2027 и 2028 Ватлор-ского месторождений при длине ствола более 3000 м. До спуска в скважины модуль тестировался на устье. Бурение скв. 688 выполнялось с помощью роторной компоновки: БИТ 146, НДМ-А, переводник 88/117, ТБПВ 89X9,4; скв. 2027 и 2028 Гр - компоновкой: БИТ 146, НДМ-А, ДРУ-127, переливной клапан, ТБПН 89Х9,4. В муфту первой от долота свечи был установлен предварительно протестированный на устье забойный прибор АМТ-08, позволяющий регистрировать давление и температуру. Проходка была ограничена 5 м. После окончания бурения проводились подъем компоновки, считывание данных, зарегистрированных НДМ-А и АМТ-08, сравнение показаний с данными станции ГТИ.
Осевая нагрузка на долото
В скв. 688 по данным станции ГТИ в процессе бурения нагрузка на долото с 7 ч 40 мин до 8 ч 10 мин изменялась от 5 до 15 кН. В этом промежутке времени отмечались два скачка нагрузки до 100 кН продолжительностью менее 1 мин. С 8 ч 10 мин до 8 ч 32 мин нагрузка плавно возрастала до 85 кН. С 8 ч 32 мин до 9 ч 11 мин (окончание бурения) она не превышала 110 кН. По данным НДМ-А с 7 ч 40 мин до 8 ч 07 мин нагрузка варьировала от 10 до 13 кН. В 8 ч 7 мин она начала расти и к 8 ч 45 мин составила 216,9 кН. В таблице приведены результаты измерения на-Рис1 Наддолотный модуль грузки на долото по данным станции ГТИ Gгrи и " НДМ-А GHдм.A.
с устанавливаемой защитной гильзой
12'2012
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
80
Номер Вид ЭНДМ, КН Э™, кН ЭНДМ-А ЭГТИ Кратность разницы нагрузки
скважины работы КНБК минимальная максимальная минимальная максимальная минимальная максимальная минимальная максимальная
688 Ротор 10 13 05 15* 5 - 2 20 11,5
13 180 15 85 - 2 95 11,5 21,2
180 217 85 110 95 107 21,2 19,7
2027 Промывка с расха-живанием 2 3 30 35 28 32 15 117
С ротором 45 45 40 50 5 -5 11,3 11,1
Двигатель 45 45 80 100 -35 -55 17,8 22,2
После двигателя с ротором 110 110 45 50 65 60 24,4 22
2028 Промывка с расха-живанием 25 25 0 0 25 25 - -
С ротором 25 45 15 30 10 15 16,7 15
Двигатель 5 65 30 50 -25 15 60 13
После двигателя с ротором 5 63 15 45 -10 18 30 14
* В этом промежутке времени было два скачка нагрузки до 100 кН.
В скв. 2027 по данным станции ГТИ в процессе бурения нагрузка на долото с 5 ч 5 мин до 5 ч 26 мин изменялась в интервале 8 - 100 кН, с 5 ч 5 мин до 5 ч 13 мин возникла нагрузка на долото до 30 - 35 кН, при этом проводилась промывка с расхаживанием; наддолотный модуль показал нагрузку 2 - 3 кН; ротор был выключен. Результаты свидетельствуют о зависании бурового инструмента на стенках скважины. При дальнейшем бурении с вращением ротора нагрузка по данным станции ГТИ составила 40 - 50 кН, НДМ-А зафиксировал нагрузку 45 кН с последующим увеличением до 80 кН. Затем было остановлено вращение ротора и начато бурение только с применением забойного двигателя. Нагрузка по ГТИ составляла 80 - 100 кН, по показаниям НДМ-А - 45 кН. Вновь произошло зависание бурового инструмента на стенках скважины. После 1 м бурения только двигателем включили ротор, нагрузка по ГТИ составила 45 - 50 кН, по показаниям НДМ-А - 110 кН. Следовательно, после начала вращения ротора нагрузка была «доставлена» к долоту.
В скв. 2028 Гр по данным станции ГТИ в процессе бурения нагрузка на долото с 5 ч 37 мин до 6 ч 33 мин изменялась в интервале 2 - 45 кН, по данным НДМ-А - от 2 до 65 кН. По данным станции ГТИ в промежутке времени 5 ч 37 мин - 6 ч2 мин нагрузка на долото отсутствовала, при этом проводилась промывка с расхаживанием, НДМ-А показал нагрузку до 25 кН. В 6 ч 2 мин началось бурение с вращением ротора, нагрузка составила 15 - 30 кН по данным станции ГТИ и 25 - 45 кН по показаниям НДМ-А. В 6 ч 12 мин было остановлено вращение ротора и начато бурение с применением только забойного двигателя, по данным станции ГТИ нагрузка составляла 30 - 50 кН (постоянное расхаживание), по показаниям НДМ-А - изменялась от 5 до 65 кН. Произошло зависание бурового инструмента на стенках скважины. После 1 м бурения двигателем и включения ротора нагрузка по данным станции ГТИ составила 15 - 45 кН, по показаниям НДМ-А изменялась от 5 до 63 кН.
После совмещения графиков нагрузок по данным НДМ-А и станции ГТИ были сделаны следующие выводы:
- скачки осевой нагрузки продолжительностью менее 57 с (дискретность) могут не отразиться на диаграмме записи НДМ-А, как это видно из рис. 2;
Рис. 2. Динамика давления (1) и температуры (22), зарегистрированных манометром АМТ-08 в скв. 2028 Гр
- формы кривых, построенных по данным НДМ-А и ГТИ, имеют сходство;
- значения осевой нагрузки при бурении с вращением ротора имеют близкие значения, без вращения - происходит зависание бурового инструмента на стенках скважины;
- при бурении без вращения бурильной колонны значения осевой нагрузки, записанные НДМ-А, отличаются от показаний станции ГТИ приблизительно в 2 раза (см. таблицу).
Температура и давление
Корректность давления и температуры, записанных НДМ-А, определялась по результатам их сравнения с показаниями прибора АМТ-08, установленного в КНБК над двигателем. Для примера диаграммы, построенные по записанным данным АМТ-08 и НДМ-А в скв. 2028, приведены на рис. 2 и 3.
Из рис. 2 видно, что в процессе спуска температура равномерно повышалась и составила 48 °С на глубине, где была проведена технологическая остановка продолжительностью 24 мин. В течение этого времени температура не изменялась. Затем спуск продолжился до забоя 3249 м, и температура повысилась до 76 °С. При бурении с промывкой забойная температура начала снижаться. Изменения ее при подъеме и стабилизация на остановках четко зафиксирова-
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
12'2012 81
Рис. 3. Динамика давления, зарегистрированного НДМ-А в процессе бурения скв. 2028 Гр
Рис. 4. Совмещенные графики изменения давлений, зарегистрированных НДМ-А на забое и ГТИ на устье
ны НДМ-А. Температура, записанная с помощью НДМ-А, хорошо согласуется с данными прибора АМТ-08. На рис. 3 представлены все проводимые технологические операции, представлена диаграмма забойного давления, записанная НДМ-А в скв. 2028 Гр. Одновременно манометром АМТ-08 выполнялась запись давления в трубах над двигателем (см. рис. 2).
Исходя из плотности бурового раствора на выходе из скважины при отсутствии циркуляции было рассчитано давление на забое скв. 688 по формуле
р = Рбр • §-Н = 1150-9,81-2658 = 30 МПа (1)
где рбр - плотность бурового раствора, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - глубина скважины по вертикали, м.
Из рис. 3 видно, что в процессе спуска бурового инструмента давление на долоте повышается. После включения насосов затрубное давление на забое увеличилось до 34 МПа, внутреннее давление - до 36 МПа. В процессе бурения в 6 ч 15 мин забойное давление достигло 35 МПа, давление в трубах - 42 МПа. Во время технологической остановки с 7 ч 00 мин до 7 ч 10 мин гидростатическое давление на забое и в месте установки манометра (на 1,5 м выше по вертикали) составляло 29,4 МПа. Плотность промывочной жидкости в процессе бурения равнялась 1150 кг/м3. Расчетное
гидростатическое давление в интервале технологической стоянки (2580 м по вертикали) составляет 29,1 МПа. Разница между замеренным и расчетным давлениями для наддолотного модуля НДМ-А и для АМТ-08 соста
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.