II
новые технопогии
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ДОЛОТА НА ЗАБОЕ
В. БЕЛОРУССОВ, вниибт
Из учебников по бурению известно, что параметрами режима бурения являются Рд, N и т. е. осевое давление на долото, частота его вращения, количество и качество промывочной жидкости. Эти параметры хорошо просчитываются на компьютере при составлении проекта на бурение. Полученные данные передаются на буровую в виде режимно-технологической карты РТК.
Но при этом от научного контроля ускользает один важный для бурения параметр Т6 — время работы долота на забое. А от него зависит очень многое.
Всегда этот параметр определялся бурильщиком интуитивно с таким расчетом, чтобы не упустить начало критического износа зубьев или опоры долота до величины, грозящей аварией.
При этом у буровика есть единственный способ следить за развитием процессов — по скорости углубления рабочей трубы, т. е. за изменением механической скорости проходки Ум. Из учебников по бурению известно также, что критерием оптимизации режима бурения является рейсовая скорость, точнее момент выхода ее на максимум. Ученые всегда могут определить рациональное время Т6, подсчитанное компьютером. Однако, широкое распространение таких расчетов сдерживалось отсутствием надлежащей модели. Но в последнее время во ВНИИБТ вышли на полное компьютерное моделирование процесса бурения [1].
Ведь бурильщик не контролирует величину изменения рейсовой скорости (Ур).
Он бурит скважину в режиме максимума механической скорости (Умех), что ведет к недоиспользованию существующих резервов. Дело в том, что максимум Ур может совпадать с максимумом Умех только при бурении на малых глубинах, например, на глубине спуска кондуктора в Западной Сибири.
Дальше такое бурение становится не рациональным из-за увеличения потерь времени на спуско-подъем, глубины скважины и износа долота, который выгодно придерживать на сколько возможно. Это легко делать при роторном бурении первых разведочных скважин, когда бурильщик не ограничен в выборе оборотов и нагрузок, т. к. разрез неизвестен.
При индустриальных методах строительства эксплуатационных скважин в РТК вводится очень малый диапазон допустимого изменения нагрузки на долото (порядка 10—20 кН) и имеется еще меньшая возможность менять обороты, которые зависят от утвержденной промывки и характеристики турбобура.
Действия бурильщика ограничены. В итоге за последнее время наметилась некоторая стагнация в вопросах новых предложений по повышению эффективности процесса бурения.
Стремясь найти недоиспользованные резервы режима бурения с тем, чтобы вывести его на мировой уровень, мы реанимировали когда-то известную [2] во всем мире методику, очень тщательно проработанную, но которая у нас не нашла применения из-за основного ее требования точно определять степень износа опоры и вооружения долота после каждого рейса. Это сделать сложно. В наших рекомендациях, возрождающих некоторые упомянутые зарубежные методы расчетов, определение степени износа
зубьев и опоры долота также ставится во главу угла. Но при этом изменяется организация труда.
Для проведения этих рекомендаций в жизнь необходимо произвести следующие действия с целью выхода из застойного положения.
1. После первого же долбления под первую обсадную колонну из-под кондуктора, которое должен осуществлять опытный буровик, собирается комиссия в составе представителя Заказчика (супервайзера), Подрядчика (технолога) и бурового мастера.
2. Производится полноценный обмер хорошо отпаренного долота, которое первым бурило под обсадную колонну, с целью определения процента износа зуба (по наиболее изношенной шарошке) и опоры данного долота.
3. Затем копия этого акта (за тремя подписями) вместе с копией ГТН после телефонного разговора с автором отправляется ему по факсу во ВНИИБТ (959—6711).
4. Скважина между тем продолжает буриться.
5. Указанные сведения заносятся в компьютер института и оттуда оперативно передаются в диспетчерскую УБР (рис. 1) с указанием обязательного (и постоянного для всех последующих долблений под данную обсадную колонну) времени Т6 — работы долота на забое, рассчитанного уже с помощью компьютера.
Имеется в виду, что проходки при всех последующих долблениях под эту колонну будут примерно одинаковы.
Конечно, эти заявления не имели бы смысла, если бы мы не предсказывали необходимую для проверки величину этой проходки. Берем на себя смелость сказать, что при всех долблениях под колонну отклонение в точности в среднем не превысит плюс-минус 10—15%. Это считается высокой точностью прогнозирования при таком многофакторном расчете. Результат предсказуем, конечно если будут бурится сравнительно однотипные породы.
Здесь необходимо указать, что в число граничных условий этого приблизительного расчета входит утверждение, что гарантии по точности прогнозирования проходки остаются, если скважина бурится, например, по терригенным породам со степенью изменчивости, характерной для скважин Западной Сибири или, допустим, только карбонатным породам.
Известно, что буримость будет ухудшаться с глубиной, но это компенсируется естественной корректировкой геологических данных на крепость породы, т. к. каждая колонна бурится глубже, чем предыдущая.
Заметьте, если мы предсказываем проходку с достаточной точностью, это значит, что с достаточной точностью мы предсказываем и рейсовую скорость и время бурения, по истечении которого скважина выйдет на максимум рейсовой скорости. При этом гарантируется и то, что опора износится к концу рейса не более, чем на 80% по расчету и износ вооружения долота не приведет к недопустимому падению механической скорости к концу каждого рейса.
При использовании нашего метода ошибки, которые мы имеем, менее вредны, чем те, которые мы делаем, когда доверяем произвольно определять рациональное время выдерживания долота на забое бурильщику.
новые mexHonoauu ||
ЗАВИСИМОСТЬ РЕЙСОВОЙ СКОРОСТИ ОТ ВРЕМЕНИ БУРЕНИЯ ДЛЯ ПРИМЕРА 1. (Рд = 180 кН, п=90 об./мин, ВЗД)
износ опор шарошек 80%, В=46 проходка 130 м/рейс
Ур = 1,97м/час
долото должно быть поднято при любых обстоятельствах из-за износа на 80%
223 $/м
На рисунке:
• реальное время, после которого бурильщик поднял долото с забоя —10 ч;
• результат в случае бурения до полного износа долота (на 80%), т. е. 63 ч.
а). Через 18 ч. бурения скважина вышла бы на максимум рейсовой скороста.
б). При бурении от 18 до 28 ч. прогнозируется часто встречающееся явление — образование временной «полки», в течение которой значение Ур заметно не меняется. Это и должно рекомендоваться в качестве Тб
в). Через 63 ч. работы долота на забое износ опор достиг бы 80%, что
свидетельствовало бы о бесспорной необходимое™ поднятия долота на поверхность.
г) Стоимость метра бурения после 63 ч. работы долота еще по прогнозу не перешла через максимум и с этой точки зрения к данному моменту еще не сигнализирует о бесспорной необходимое™ немедленного поднятия долота на поверхность.
д) На рисунке отображаются также прогнозные (расчетные) показатели вероятной проходки и процента износа опор и вооружения долота и стоимость 1м для случаев бурения в течении 10,18,28 и 63 ч.
18 28 Время бурения, час
Итак, мы производим обмер долота только один раз при бурении, а не после каждого рейса под каждую обсадную колонну, но делаем это ответственно и тщательно.
Этим самым мы лишаем буровиков их прерогативы определять рациональное время пребывания долота на забое, но думаем, что они не будут в обиде, когда увидят результаты бурения.
Мы готовы предложить в первый раз бесплатно воспользоваться упомянутым обслуживанием по переводу режима бурения из области мастерства в область точных расчетов на одной из скважин под одну из колонн, чтобы вы могли оценить его эффективность.
Заметьте, что переход от покупок дорогостоящих программ к режиму отношений между институтом и производством на сервисной основе является сейчас велением времени и во ВНИИБТ уже подготовлены предложения по сервисному обслуживанию наклонных скважин.
Литература
Белорусов В. О. Выбор долот с помощью компьютера // Бурение и нефть.—2002.— № 12. С. 22—23.
Е. М. GALLE, H. B. WOODS. Best constant Bit Weight and Rotary Drillind, Mine and Qnarry Eng.—1961.— № 1.— 1962.— № 2. ■
НЕФТЬ.
3. химия
Пермь.2004
6-я международная выставка
технологий и оборудования для нефтяной, газовой и химической промышленности
23 - 26 НОЯБРЯ
614077, г. Пермь, буль^^агарина, 65, тел. (3422) 65-65-25, www.fair.perm.ru
ПЕРМСКАЯ
ЯРМАРКА
ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР I
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.