щ
инструмент и оборудование
От правильной расстановки к выигрышной комбинации!
Р.Р. АШИМОВ,
председатель совета директоров
ОАО НПП «Бурсервис»
Ashimov@burservice.ru
А.Н. ШЕСТАКОВ,
начальник департамента научных и конструкторских разработок
ОАО «НПП «Бурсервис»
Shestakov@burservice.ru
иБУРСЕРВИС
Что поделать, везде, где бурятся скважины, проявляется негласное соперничество производителей буровых долот. Лидером становится тот, кто в состоянии предложить наиболее технологичное решение.
FROM CORRECT ARRANGEMENT TO A WINNING EVENT!
R. ASHIMOV, A. SHESTAKOV, Burservice SPE
Process solutions for the new drill bit with combined cutmix™ cutting structure, potential for cutting mode optimization due to change in the nature of cutting structure interaction with the formation in the process of drilling operations in extended drilling intervals: all this information is provided in the presentation of Burservis Company.
Key words: Burservice SPE, PDC drill bits, cutter diameter, drill bits with combined cutmix™ cutting structure, extension of drill bit operational life, drill bits with designed useful life
Сейчас многие буровики по внешнему виду PDC-долота могут с высокой долей вероятности прогнозировать результаты его отработки. В своей оценке они опираются на характерные внешние особенности - диаметр резцов, количество и высоту лопастей, форму калибрующей части. Предоставление полного технического описания нового долота стало неотъемлемой частью подготовки любых промысловых испытаний. Но кроме внешних, видимых невооруженным взглядом, конструктивных особенностей, в каждом долоте содержится масса скрытых технических нюансов, понятных только профессиональным разработчикам. Это и форма внутренней полости, и характер расположения промывочных отверстий, и выверенные до долей градуса углы установки резцов. Несмотря на свою внешнюю простоту, любое буровое долото является высокотехнологичным продуктом. Показательно, что сегодня для создания математической модели долота используются сложнейшие программные продукты.
По большому счету, перед конструкторскими отделами стоят одни и те же задачи. Только каждая группа разработчиков решает их по-своему, вырабатывая определенные концепции и претворяя их в жизнь. Потом, на этапе промысловых испытаний, анализ результатов наглядно показывает: «угадали» или «не угадали». Да, порой именно так и происходит. К сожалению, в бурении трудно прогнозировать всю совокупность влияний, определяющих факторов и правильно смоделировать условия работы долота на стадии проектирования. Тем ценнее каждый успех, достигнутый в результате предварительно просчитанных технологических решений.
Поэтому есть все основания считать значительным достижением положительные результаты, полученные в ходе промысловых испытаний PDC-долот с комбинированным вооружением с^тлх™,
разработанным в ОАО НПП «Бурсер-вис». В каталогах зарубежных производителей можно найти предложения по PDC-долотам, оснащенным резцами различного диаметра. Но общим для всех этих предложений является то, что конструктивное решение рассматривается как шаг, направленный, в первую очередь, на улучшение характеристик непосредственно самого долота. В том числе на увеличение его ресурса.
Для специалистов ОАО НПП «Бурсервис» при разработке технологии проектирования долот с^тнх™ первоочередной задачей стало обеспечение оптимизации режима бурения за счет изменения характера взаимодействия вооружения с породой при проводке протяженных интервалов. Основное внимание при этом уделялось долотам диаметром 215,9 мм и 220,7 мм, которые используются для бурения под эксплуатационную колонну. Для месторождений Западной Сибири и прилегающих регионов проходка в этом интервале составляет от 1900 до 2800 м, при этом бурение ведется в одно долбление, охватывая горные породы с различными литологическими свойствами.
Для нас вопрос стойкости стал вторичным после перехода предприятия на выпуск долот с расчетным ресурсом. Сама эта концепция подразумевает плановую замену резцов после определенной проходки. Для рассматриваемых условий проводки скважин ресурс вооружения обеспечивает стабильную и эффективную работу долота на двух интервалах бурения под эксплуатационную колонну. А суммарный ресурс корпуса с плановой заменой всех резцов позволяет пробурить одним долотом от 4 до 6 интервалов.
На первый план вышла задача обеспечения поддержания высоких показателей механической скорости при бурении скважин современными забойными двигателями с рабочей парой 5 м и более,
инструмент и оборудование
при подаче буровых насосов на уровне 34 - 40 л/с. На первый взгляд, абсолютное преимущество при таких технологических режимах должны иметь долота более агрессивные, оснащенные резцами большего диаметра. Однако, как показал опыт применения четырехло-пастных долот с резцами 16 мм и их аналогов с резцами 19 мм, последние проигрывают по показателям средней механической скорости за интервал.
Несмотря на то что в верхних интервалах бурения долота с 19 мм вооружением показывали более высокие значения скорости, после отметки 2300 - 2400 м по стволу скважины механическая скорость резко падала. Из-за более высокой агрессивности долот в более плотных породах резко возрастал момент на валу забойного двигателя, а вместе с ним давление на стояке, приближаясь к максимально допустимому. Для обеспечения нормального режима работы насосов приходилось снижать их подачу, что влекло за собой снижение мощности, подводимой к долоту, и уменьшение значения рабочих нагрузок. В итоге - падение механической скорости бурения.
С учетом анализа полученных результатов конструкторами НПП «Бурсервис» была разработана технологическая концепция долот с комбинированной расстановкой режущих элементов, позволяющая максимально использовать возможности резцов различного диаметра. Эта концепция получила название си1тнх™.
Принцип работы вооружения долот, созданных по технологии си1тнх™, представлен на рис.1. Расчет расстановки режущих элементов произведен так, что при бурении более мягких пород верхних интервалов в разрушении породы больше задействованы резцы, имеющие больший диаметр. С увеличением глубины скважины на более плотных породах основная нагрузка переносится на резцы с меньшим диаметром. То же происходит при прохождении более плотных пропласт-ков, которые в большом количестве встречаются на ряде месторождений.
Таким образом, благодаря избирательной работе различных резцов удалось избавиться от пиковых значений роста момента на валу забойного двигателя при прохождении пропластков и добиться меньшей момен-тоемкости долота в нижних интервалах бурения. Все это нашло свое отражение в уменьшении фактических значений давления на стояке и открыло возможность более полно задействовать насосную группу в процессе бурения (рис. 2).
Долота, произведенные по технологии си1тнх™, позволяют обеспечить бурение скважины с оптимальным режимом бурения практически на всем интервале их использования. Лучшим подтверждением эффективности таких долот служат получаемые значения механической скорости. На рис. 3 хорошо видно, что в верхних и нижних интервалах скорость близка к максимально возможным значениям. При этом средние скоростные показатели за весь интервал у долот с комбинированным вооружением, естественно, выше.
Сейчас, после проведения промысловых испытаний, в ОАО НПП «Бурсервис» приступили к серийному выпуску трех типоразмеров долот си1тпх™: BS-215,9SD 419, BS-220,7SD 419, BS-220,7SD 619. В шифре долот первая цифра характеризует количество лопастей (4 или 6), две последующие - максимальный диаметр установленных резцов (в данном случае - 19 мм).
Рис. 1. Изменение загруженности резцов долота
Рис. 2. Изменение моментоемкости долота
Рис. 3. Изменение механической скорости
В перспективе планируется завершить работы по апробации долот BS-215,9SD 616 и BS-220,7SD 616, рассчитанных на бурение с ограничением подачи насосов на уровне 29 - 30 л/с. В них комбинированное вооружение будет представлено резцами диаметром 13 мм и 16 мм.
Мы уверены, что в ближайшее время с расширением применения долот си1тпх™ все чаще будет появляться повод поздравить наших партнеров с очередными рекордными показателями, достигнутыми при бурении скважин. ■
Ключевые слова: буровые долота PDC, диаметр резцов, долота с комбинированным вооружением cutmix™, увеличение ресурса долота, долота с расчетным ресурсом
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.