Инженерная практика
Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru
Telegram Facebook
  • Главная
  • SPE
  • Долото с коническими алмазными резцами ставит новый рекорд бурения твердых кремнистых карбонатных пород в Пермском крае

Долото с коническими алмазными резцами ставит новый рекорд бурения твердых кремнистых карбонатных пород в Пермском крае

Настоящая статья написана главным редактором журнала «Инженерная практика» Александром Долгопольским в качестве краткого обзора публикации SPE 173144-MS “Conical Diamond Element Bit Sets New Performance Benchmarks Drilling Extremely Hard Carbonate/Chert Formations, Perm Region Russia”. Данную публикацию подготовили Vyacheslav German (LUKOIL); Mikhail Pak, Michael Azar (Smith Bits, a Schlumberger Company) для Конференции по бурению Международной ассоциации буровых подрядчиков и Общества инженеров нефтегазовой промышленности (IADC/SPE), проведенной 17-19 марта 2015 года в г. Лондоне. Публикация не рецензировалась.

19.06.2019 Инженерная практика №05/2015
Долгопольский Александр Львович Главный редактор журнала «Инженерная практика»

В рассматриваемой работе описан опыт применения долот с вооружением нового типа для бурения карбонатных пород высокой твердости с включениями кремния. Как указывают авторы, стандартно применяемые для бурения карбонатов долота PDC в данном случае быстро выходят из строя, поскольку их резцы не выдерживают повышенных ударных нагрузок, вызванных включениями. Шарошечные долота также не позволяли добиваться желаемых результатов по проходке на долото и механической скорости проходки (МСП).

Чтобы использовать преимущества режущего типа породоразрушения, подрядчик предложил использовать долота типа PDC, но часть стандартных резцов заменить резцами новой конструкции. Новая конструкция резцов отличалась конической формой и почти в два раза более толстым слоем искусственного алмаза (рис. 3.1), вследствие чего получила название CDE (Conical shaped polycrystalline Diamond Element). Авторы описывают два варианта размещения резцов нового типа в вооружении долота: в сочетании со стандартными резцами PDC и отдельно от них (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Резцы CDE (слева) и резец PDC (справа)
Рис. 3.1. Резцы CDE (слева) и резец PDC (справа)
Рис. 3.2. Долота с вооружением из резцов PDC и CDE (слева) и только CDE (справа)
Рис. 3.2. Долота с вооружением из резцов PDC и CDE (слева) и только CDE (справа)

Перед новой разработкой ставились четыре основных задачи: а) существенно повысить МСП и проходку на долото; б) обеспечить высокий темп набора кривизны с повышенной управляемостью долота; в) повысить стабильность бурения для предотвращения биения и вибраций; г) обеспечить выбуривание кусков породы большего размера, чтобы облегчить задачу анализа породы на поверхности.

Для подтверждения данных характеристик перед началом промысловых испытаний резцы подвергли серии сравнительных лабораторных экспериментов. Так, по утверждению авторов, резцы CDE безупречно выдержали 100 последовательных ударов о твердосплавную металлическую пластину с усилием порядка восьми тонн. Стандартные резцы PDC при этом полностью разрушились.

Рис. 3.3. Результаты сравнительных лабораторных испытаний резцов PDC и CDE
Рис. 3.3. Результаты сравнительных лабораторных испытаний резцов PDC и CDE

Испытания на скорость износа резцов на гранитном диске также показало превосходство резцов CDE над резцами PDC в пределах 25-30% (рис. 3.3).

Вслед за лабораторными испытаниями были проведены промысловые испытания в испытательных скважинах в 14 странах. По словам авторов, результаты 250 рейсов долот с резцами CDE показали рост проходки на долото в среднем на 55% при росте МСП на 30% в сравнении с данными по соседним скважинам.

Более того, данные последующих лабораторных замеров свидетельствуют также о том, что, благодаря «бороздящему», а не «режущему» воздействию резцов CDE долота с новым вооружением требуют на 26% меньшего крутящего момента в сравнении с резцами PDC и, соответственно, позволяют более плавно и с лучшей управляемостью производить набор кривизны. Этот эффект, прежде всего, объясняется различиями в форме резцов (рис. 3.4). Как утверждают авторы, коническая форма резца делает его воздействие на породу более концентрированным, что облегчает разбуривание твердых пород. Дополнительным преимуществом становится уменьшение вибрации. Это подтвердилось в ходе промысловых испытаний (рис. 3.5). В данном случае показано уменьшение поперечной вибрации на 53% и продольной – на 37%.

Рис. 3.4. Профиль воздействия резцов PDC (слева) и CDE (справа) на породу
Рис. 3.4. Профиль воздействия резцов PDC (слева) и CDE (справа) на породу
Рис. 3.5. Вибрации КНБК при бурении долотом PDC и долотом CDE
Рис. 3.5. Вибрации КНБК при бурении долотом PDC и долотом CDE
Рис. 3.6. Размер выбуриваемых фрагментов при бурении известняка с массивными включениями кремния в Казахстане
Рис. 3.6. Размер выбуриваемых фрагментов при бурении известняка с массивными включениями кремния в Казахстане
Рис. 3.7. Стандартный профиль интервала набора кривизны скважин Уньвинского м/р
Рис. 3.7. Стандартный профиль интервала набора кривизны скважин Уньвинского м/р

И, наконец, последняя из поставленных перед разработчиками резца задач – увеличение размеров фрагментов выбуриваемой породы – по свидетельству авторов также была успешно решена (рис. 3.6).

ОПЫТ БУРЕНИЯ В РОССИИ

В России новую технологию применили при бурении скважин на Уньвинском месторождении в интервале доломитизированного известняка повышенной твердости с включениями кремния. Предел прочности данной породы на сжатие местами достигал 310 МПа. Секция набора кривизны диаметром 8 дюймов (215,9 мм) начиналась на глубине около 900 м по вертикали и заканчивалась на глубине 2410 м по стволу (2150 м по вертикали). В этом интервале набор зенитного угла обычно начинался с 7° и завершался на отметке 85° при стандартном темпе набора кривизны 4,5°/30 м и максимальном – 4,5°/30 м (рис. 3.7).

Авторы сопоставляют в работе три реализованных варианта бурения данной секции. В первом случае бурение велось трехшарошечными долотами с твердосплавным вооружением (TCI). Как МСП, так и проходка на долото оставляли желать лучшего (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Показатели МСП и проходки на долото при бурении соседних скважин долотами разных типов
Рис. 3.8. Показатели МСП и проходки на долото при бурении соседних скважин долотами разных типов

Как видно из диаграммы, частичный переход на долота PDC дал некоторую прибавку в показателях, однако в целом был признан неудачным. Высокий момент и сильная вибрация заставили вновь переходить на сложных участках с PDC на TCI.

Существенного прогресса удалось добиться только с переходом на долото со смешанным вооружением из резцов PDC в первом ряду и CDE – во втором. Как показано на диаграмме, на весь интервал потребовалось всего четыре долота, включая одно шарошечное для разбуривания башмака и одно долото PDC для бурения нижней части интервала с достаточно мягкими породами. В то же время рост МСП составил от 40 до 93% в сравнении с соседними скважинами, а по заверению инженера по наклоннонаправленному бурению долото нового типа обеспечило гораздо более высокую стабильность момента и управляемость. И, если при помощи долот TCI интервал бурился 17,6 сут, а с долотами PDC/TCI – 11,8 сут, то с долотом CDE на бурение ушло всего 8,6 сут.

В заключение авторы подчеркивают, что работа над совершенствованием конструкции долота CDE продолжается, и потенциал технологии пока до конца не изучен.

Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Применение технологии контроля давления и бурового раствора на нефтяной основе для эффективного бурения скважин в трещиноватых карбонатных коллекторах через высокочувствительные сланцевые глины
Опыт применения технологии ОРЗ на месторождении Северные Бузачи РЕСПУБЛИКИ Казахстан
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №03/2021

Инженерная практика

Выпуск №03/2021

Механизированная добыча. ППД. Подготовка нефти. Ремонт скважин
Технологии дистанционного управления работой скважин осложненного фондаПрименение высокооборотных УЭЦН специального исполнения на скважинах с неизвестным потенциалом и нестабильным притокомОпределение температуры насыщения нефти парафинами, оценка эффективности покрытий НКТ, визуальный анализ отложенийЗащита погружного кабеля УЭЦН от механических повреждений при СПОРазвитие применения технологии крепления ПЗП Secure 2020Системы подготовки воды для ППД, оптимизация работы объектов подготовки и перекачки нефти
Ближайшее совещание
Капитальный ремонт скважин, Механизированная добыча, Подготовка нефти и газа
НЕФТЕПРОМЫСЛОВАЯ ХИМИЯ 2021
Научно-практическая отраслевая Конференция

НЕФТЕПРОМЫСЛОВАЯ ХИМИЯ ‘2021. Эффективные химические технологии для нефтяного комплекса

7-9 сентября 2021 г., г. Казань
Обмен опытом и определение наиболее экономически и технологически эффективных решений и технологий в области применения нефтепромысловой̆ химии. На конференции будут обсуждаться вопросы применения химических методов для интенсификации добычи нефти и повышения нефтеотдачи пласта, защиты внутрискважинного оборудования от осложнений, химические реагенты для строительства, подготовки, транспортировки и хранения нефти и газа, химические реагенты для глушения скважин.
Ближайший тренинг
Механизированная добыча
Методы борьбы с осложнениями – сентябрь 2021
Тренинг-курс

Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин '2021

21 - 24 сентября 2021, г. Москва
ООО «Инженерная практика» в рамках программы «Наставник» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Повышение эффективности эксплуатации механизированного фонда скважин '2021». Программа тренинга высылается по запросу. Сроки проведения: 21-24 сентября 2021 г..