В последнее время с развитием и, соответственно, удешевлением технологии производства синтетических алмазов возобновились работы турбобурами российского производства с применением импрегнированных (алмазных) долот для бурения крепких пород в скважине. Ранее турбобурами в нефтяной промышленности СССР эффективно строились скважины в различных регионах страны: Белоруссии, Коми, Казахстане, Украине, Туркмении, Оренбургской и Астраханской областях. Кольская сверхглубокая скважина СГ-3 глубиной 12 262 м пробурена с применением турбобуров и винтовых забойных двигателей, разработанных ВНИИБТ. Бурение на глубине более 9000 м при температуре в скважине до 230 °С осуществлялось только редукторными турбобурами ТРМ-195Т в термостойком исполнении.
Компания ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент» производит различные модели турбобуров, включая турбобуры с редуктором и высокооборотные турбобуры для привода алмазных долот. Современные турбобуры могут использоваться при бурении вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных участков скважин. Турбобур для привода алмазного долота конструктивно состоит из одной или двух турбинных секций и шпинделя с регулируемым переводником, позволяющим изменять угол перекоса в условиях буровой.
Турбобур оснащен корпусными центраторами, которые могут устанавливаться в верхней и нижней части турбобура. Для получения высокой скорости проходки турбобур комплектуется современной высокооборотной многоступенчатой осевой турбиной, изготавливаемой методом литья по выплавляемым моделям. В зависимости от параметров бурения и типа долота в турбобуре могут быть использованы различные типы турбин с рабочей частотой вращения от 600 до 1300 об/мин. С целью достижения безаварийной работы в течение 300 – 400 час в шпиндельную секцию турбобура устанавливается многорядная осевая опора скольжения, рабочие поверхности которой армированы вставками из поликристаллического алмаза PDC. В отличие от обычных шпиндельных секций в шпинделе данного турбобура проток бурового раствора осуществляется не через отверстие в валу, а по периферии, выполняя при этом роль охлаждающей смазки для элементов PDC. Ввиду отсутствия резиновых и резинометаллических деталей турбобуры можно использовать в скважинах с температурой на забое до 250 °С.
Ранее ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент» успешно применяло высокооборотные турбобуры с соответствующими энергетическими характеристиками для привода импрегнированных (алмазных) долот в КНР, Казахстане и России – на месторождениях Сибири, Оренбургской области, Татарстана и других регионов (табл 1, рис. 1).
Бурение, сверхглубокой параметрической скважины № 1 Предречицкой площади, начались в 2012 г. в Республике Беларусь, РУП «Производственное объединение «Белоруснефть», с целью поиска залежей углеводородов в отложениях межсолевого комплекса и оценки перспектив нефтегазоносности подсолевого и верхнепротерозойского комплексов в пределах Предречицкой межсолевой ловушки.
Подбор энергетических характеристик турбобуров для бурения скважины № 1 Предречицкой площади в интервале 5781 – 6340 м при температуре более 130 °С был осуществлен специалистами двух предприятий: РУП «Производственное объединение «Белоруснефть» и
ООО «ВНИИБТ-Буровой инструмент». Энергетические характеристики турбобуров для работы выбирались из учета работы импрегнированным долотом (код по IADC M841), повышения плотности буровой жидкости в связи с возможным осложнением ствола скважины, а также из условия ограничения гидравлической мощности бурового насоса (230 атм.). Также принимались во внимание вскрытие проницаемых пластов и возможность дифференциального прихвата в связи с высокой плотностью бурового раствора.
В связи с этим было решено применить в скважине два варианта турбобура. Первый вариант турбобура с двумя секциями турбинными, второй – с одной секцией турбинной. Для работы в скважине выбраны энергетические характеристики турбобуров (табл. 2).
В целях сохранения устойчивости стенок скважины – предотвращения осложнения с глубины 5900 м производилось постепенное повышение плотности бурового раствора от 1,59 г/см3 до 1,97 г/см3.
Турбобур 2Т-63/4 использовался в прямом исполнении при бурении скважины № 1 Предречицкой площади в интервале бурения 5781 – 6225 м. Бурение осуществлялось импрегнированным долотом диаметром 200 мм на утяжеленном соленасыщенном сапропелево-глинистом растворе. Наработка на двухсекционный турбобур в сборе с двумя турбинными секциями составила 295,43 часа циркуляции, в том числе бурение – 166,67 часа, промывка и проработка – 128,76 часа. Механическая скорость бурения составила – 2,66 м/ч. После достижения глубины 6225 м был осуществлен плановый подъем КНБК. Наработка на турбобур составила 444 м. Причина подъема – проведение замеров ГИС, смена КНБК с целью использования односекционного турбобура Т-63/4.
Турбобур Т-63/4 использовался в прямом исполнении при бурении скважины № 1 Предречицкой площади в интервале бурения 6225 – 6340 м. Бурение осуществлялось импрегнированным долотом диаметром 200 мм на утяжеленном соленасыщенном сапропелево-глинистом растворе. Наработка на односекционный турбобур составила 241,35 часа циркуляции, в том числе бурение – 82,49 часа, промывка и проработка – 158,86 часа. Механическая скорость бурения составила – 1,39 м/ч. Наработка на турбобур – 115 м. После достижения глубины 6340 м был осуществлен плановый подъем КНБК. Причина подъема – окончание бурения интервала скважины, спуск промежуточной колонны.
При ревизии после бурения, осуществленной на турбинном участке в Светлогорском УБР РУП «ПО «Белоруснефть», все турбобуры были в работоспособном состоянии. Износ части турбинок, средних и радиальных опор, характерный для работы на растворе высокой плотности с присутствием в растворе абразива (барит). Подтвержден МРП турбобура для данных достаточно сложных условий работы – 300 час. (рис. 2, 3).
в 2015 г. закончена бурением
на глубине 6755 м. Бурение интервала 6340 – 6755 м. производилось винтовым
забойным двигателем
ДР3–106М.7/8.37 производства ООО «ВНИИБТ – Буровой инструмент» в термостойком исполнении (резина термостойкостью до 160 °С, расчетный зазор в паре «ротор–статор»).
Параметрическая скважина №1 Предречицкой площади в 2015 г. закончена бурением на глубине 6755 м. Бурение интервала 6340 – 6755 м производилось винтовым забойным двигателем ДР3-106М.7/8.37 производства ООО «ВНИИБТ – Буровой инструмент» в термостойком исполнении (резина термостойкостью до 160 °С, расчетный зазор в паре «ротор-статор»).
Подобная скважина – первая на данной площади, поэтому данных для сравнения механических скоростей на соседних скважинах нет.
Применение турбобура 2Т-63/4 позволило успешно выполнить бурение на большой глубине в сложных геолого-технических условиях, а также снизить общие затраты времени на бурение данного интервала более чем в 2 раза в сравнении с плановыми.
Средняя механическая скорость бурения за интервал использования односекционного турбобура Т-63/4 почти вдвое превышает запланированное значение.
За период эксплуатации двухсекционного 2Т-63/4 и односекционного турбобура Т-63/4 на скважине № 1 Предречицкой площади были достигнуты следующие показатели:
– пробурено в общей сложности 559 м, общее время механического бурения составило 249 час, время общей циркуляции – 536 час;
– оба турбобура при эксплуатации показали стабильную без замечаний работу.
Выводы
Выполненные работы турбобурами ООО «ВНИИБТ–Буровой инструмент» при строительстве сверхглубокой скважины № 1 Предречицкой площади в Беларуси на предприятии РУП «Производственное объединение «Белоруснефть» показывают успешность направления развития турбинного бурения с импрегнированными (алмазными) долотами при бурении твердых пород, требующих, в основном, истирающий тип разрушения при строительстве нефтяных и газовых скважин.
