Пилотный проект показал значительное сокращение времени работы в слайде, что позволяет использовать данную технологию при бурении скважин с большими отходами от вертикали.
Моторизованная управляемая система (Motary Steerable System, MSS), разработанная компанией Weatherford, является новым продуктом и не имеет аналогов в линейке управляемых систем, имеющих ряд отличий от роторных управляемых систем (РУС), до сих пор считающихся инновационными. В состав оборудования MSS входит телесистема HEL, модуль IDS (датчик инклинометрии) и PDS (плата управления забойным двигателем при помощи пульсатора). Система позволяет контролировать заданную траекторию с поверхности путем модуляции импульсов давления в потоке бурового раствора, проходящего через винтовой забойный двигатель.
Работа системы обеспечивается высокопроизводительными двигателями компании Weatherford с выставленным углом перекоса. Повышенная частота вращения способствует увеличению скорости проходки, за счет чего долото направляется на проектную цель, тогда как более низкая частота вращения и более низкая скорость проходки уводят долото от проектной цели. При необходимости увеличения пространственной интенсивности бурения MSS в составе компоновки низа буровой колонны (КНБК) можно также использовать для работы в слайде, не поднимая ее на поверхность. Технические параметры бурения, которые обеспечивает MSS.
Производитель MSS, компания Weatherford, заявляет следующие основные преимущества системы, благодаря которым в ОАО «Оренбургнефть» было принято решение ее опробовать:
улучшенная очистка ствола скважины;
эффективная передача нагрузки на долото;
отсутствие срывов КНБК;
отсутствие складывания КНБК при передаче нагрузки;
снижение времени на бурение в слайде;
увеличение механической скорости бурения;
плавная траектория ствола скважины;
снижение рисков аварийности;
меньшая стоимость по сравнению с РУС.
Ход испытаний
Для проверки MSS в реальных условиях ОПИ по ее применению были проведены при бурении скважин №682 и №730 Широкодольского месторождения, скважины №1010 Гаршинского месторождения и скважины №4005 Моргуновского месторождения. Достигнутые показатели, а также данные по сходным скважинам, пробуренным без технологии MSS стандартными компоновками.
На скважине №682 Широкодольского месторождения отмечена эффективная работа MSS в интервале 2 276-2 678 м. Разрез представлен известняками, глинами, алевролитами и песчаниками. Интервал пробурен за одно долбление со средней механической скоростью 14,5 м/ч. Был произведен донабор зенитного угла с 12° до 20° и продолжено бурение в стабилизации. Соотношение слайд/ротор составило 3/97%. Интенсивность изменения траектории при помощи MSS составила от 0,1 до 0,45°/10 мв следствие геологических особенностей и угла в скважине. Эффективность использования долот по проходке и скорости бурения относительно плана была увеличена. Срок строительства скважины в интервале 1 610-3 250 сокращен на одни сутки относительно плана.
На скважине №1010 Гаршинского месторождения с помощью МSS была произведена попытка набора угла с 0° до 7°. Однако она оказалась малоэффективной, и для набора интенсивности пришлось работать в слайде. Была отмечена отличная управляемость траекторией с помощью MSS в интервале стабилизации и падения зенитного угла. Интенсивность изменения траектории при помощи MSS при нейтральной КНБК составила от 0,1 до 0,2°/10 м; интенсивность изменения траектории при помощи MSS с маятниковой КНБК – от 0,3 до 0,45°/10 м. Была увеличена эффективность использования долот по проходке и скорость бурения относительно плановой.
На скважине №730 Широкодольского месторождения интенсивность изменения траектории при помощи MSS колебалась от 0,1 до 0,45°/10 м вследствие геологических особенностей и угла в скважине. Эффективность работы MSS улучшилась при установке в КНБК центратора лопастного ЦЛ-212,7 и спирального калибратора СТК-212,7. С другой стороны, отмечалось неоднократное размытие пульсаторов телесистемы вследствие повышенного содержания твердой фазы и песка в буровом растворе.
На скважине №4005 Моргуновского месторождения интервал 2 179-2 672 м был пробурен в роторном режиме; управление траекторией проводилось только с MSS, без дополнительного слайдирования.
Интенсивность изменения траектории при помощи MSS колебалась от 0,1 до 0,53°/10 м вследствие геологических особенностей и угла в скважине. При бурении под эксплуатационную колонну использовались три модели долот: восьмилопастное FX84D (экспериментальное, калибрующая поверхность 152 мм), шестилопастное FX65D (экспериментальное, калибрующая поверхность 152 мм), пятилопастное FX55DM (калибрующая поверхность 102 мм). При подъеме после первых трех рейсов внутренняя конусная поверхность долот имела плоский абразивный износ. Причиной завершения этих рейсов стало уменьшение скорости проходки.
Поскольку стойкость долот была увеличена, применение технологии MSS в сочетании с калибратором с регулируемым диаметром лопастей AGS – другой разработкой компании Weatherford – позволит бурить за одно долбление интервалы набора, стабилизации и падения зенитного угла.
Суть работы калибратора заключается в том, что за счет определенного алгоритма включения и выключения бурового насоса можно управлять положением калибрующих лопастей и таким образом уменьшать или увеличивать номинальный диаметр калибратора без подъема его на поверхность. В качестве устройств включения-выключения применяются концевые выключатели серии ВП15 от производителя - промышленной компании "ГЕСЛА".
Таким образом, собранный в КНБК над двигателем или над телесистемой калибратор позволяет в интервале набора зенитного угла использовать минимальный диаметр лопастей, а на этапе падения зенитного угла увеличить диаметр лопастей, создавая тем самым необходимую для этого интервала КНБК «маятникового» типа. Такая КНБК позволяет сэкономить как минимум одну спуско-подъемную операцию.
Итоги ОПИ
ОПИ MSS на четырех скважинах ОАО «Оренбургнефть» оказались успешными. Удалось снизить время на работу в слайде, увеличив время бурения с вращением всей бурильной колонны и тем самым добиться более качественной проводки ствола. Также были достигнуты приросты рейсовых скоростей бурения и сокращены сроки строительства скважин.
Кроме того, были отмечены несколько ограничений применения данной технологии. В частности, эффективность набора зенитного угла в интервале от 0° до 7° оказалась невысокой. Также отмечались относительно небольшие интенсивности при наборе зенитного угла от 0,1 до 0,45°/10 м. Кроме того, система довольно чувствительна к объемному содержанию твердой фазы в буровом растворе. Но при этом в интервалах стабилизации и падения зенитного угла технология оказалась крайне эффективной.
Время работы в слайде было минимальным, а на скважине №730 Широкодольского месторождения это время было практически сведено к нулю. После завершения ОПИ ОАО «Оренбургнефть» продолжило сотрудничество с компанией Weatherford по применению данной технологии. В данный момент с использованием MSS бурится уже восьмая скважина, уточняются технико-экономические показатели и рамки применения системы. В перспективе предполагается использование двух комплектов оборудования MSS. С учетом того, что эта технология дешевле используемых в ТНК-ВР РУС, перспектива ее дальнейшего внедрения весьма велика.
