Графический метод оценки эффективности работы компоновок при направленном бурении

Graphical evaluation of assembly efficiency for directional drilling

A. SULEYMANOV, Burservice SPE, OJSC

Говорят, что тот, кто может увидеть определенную закономерность в происходящих процессах и использовать ее в работе, – становится хорошим инженером, а тот, кто может найти объяснение этой закономерности, – становится хорошим ученым.

The proposed method will facilitate prompt comparison of the obtained drilling results for their objective evaluation.

О методе в целом

Предлагаемая методика претендует на то, чтобы, в первую очередь, стать инструментом инженерным, то есть помочь оперативно произвести сравнение полученных результатов для их объективной оценки. В то же время, как и любой детальный анализ, рассматриваемый подход может обеспечить благоприятную почву для перспективных научных разработок. Но пока начнем с простого. Почему именно графический метод? Потому что графически представленная информация наиболее проста для визуального восприятия.

Так сложилось, что эффективность работы компоновок при направленном бурении скважин буровики отождествляют с понятием «управляемость», и более того – конкретно с «управляемостью» долота. Ни для кого не секрет, что возможности долота при проводке наклонно-направленных и горизонтальных скважин зависят не только от его конструкционных особенностей. На окончательный результат оказывает влияние целый ряд объективных и субъективных факторов, охватывающих и технические возможности применяемого оборудования, и выбранный технологический режим бурения, и особенности траектории скважины, и квалификацию задействованного персонала. Одним словом, мы имеем дело с характерной для процесса бурения многофакторной зависимостью.

В результате встреч, прошедших во второй половине 2010 г. с ведущими специалистами компаний «Салым Петролеум Девелопмент H.B.», ОАО «Сургутнефтегаз» и ОАО «Газпромнефть-ННГ», стало понятно, что на проектах, где уделяется большое внимание росту механических скоростей бурения, требования к «управляемости» долот несколько изменились. Требование обеспечения корректировки параметров кривизны постепенно стало уступать по своей значимости ожиданию высокой механической скорости в режиме слайдирования, да и сокращению объема слайдирования в целом. Нужно сказать, что к этому времени успешно завершилась программа по апробации новой линейки PDC- долот, разработанных в ОАО НПП «Бурсервис». Новые долота обладали более высокой агрессивностью, но при этом позволяли уверенно управлять траекторией скважины вплоть до окончательного забоя. Чтобы ответить на вопрос, насколько новые конструкционные решения соответствуют современным технологическим требованиям, и была разработана методика оценки показателей работы долот с учетом механической скорости бурения.

Самой сложной задачей оказалось – правильно определить саму методику, которая позволила бы объективно и достаточно полно дать оценку бурения в режиме слайдирования. Причем полученная выборка должна была обеспечить еще и возможность сравнения результатов, полученных на различных интервалах бурения в условиях различных месторождений.

Результатом работы специалистов ОАО НПП «Бурсервис» в этом направлении и стал Графический метод оценки эффективности работы компоновок при направленном бурении.

О возможностях метода

Оценка направленного бурения, или слайдирования, производится относительно четырех характеристик: времени бурения, пробуренного метража, средней механической скорости в рассматриваемом интервале и средней механической скорости бурения с применением ротора. Итоговый график представлен на рис. 1. Диаграмма строится на основании данных, фиксируемых телеметрической партией и сведенных в единую таблицу. Сама диаграмма может быть построена как для отдельного участка бурения, так и для всего интервала, включая скважину в целом.
Рис. 1. Принцип анализа показателей
Здесь, очевидно, следует сделать несколько пояснений.

Сразу определимся, что под «управляемостью» мы понимаем возможность обеспечения корректировки ствола скважины в процессе бурения. Сам термин относится не только к долоту, но и ко всей совокупности технико-технологических условий бурения.

Под слайдированием мы понимаем процесс работы компоновки в заданном направлении с выставленным на забойном двигателе углом перекоса. А вот под определение бурения с применением ротора попадают одновременно и работа с постоянным вращением верхнего привода (турбинно-роторное), и бурение с непосредственным вращением ротора как такового, и работа с периодическим отпусканием или подворотом ротора. Последний режим характерен для станков, оснащенных легкосплавными бурильными трубами и слабым приводом ротора.

Рассматриваемый метод впервые был применен для анализа результатов, полученных при апробации долот BS-311,2 SD419 на салымских месторождениях, разрабатываемых компанией «Салым Петролеум Девелопмент» (СПД). На рис. 2 представлены сведенные воедино графики бурения первых четырех интервалов под кондуктор на кусту 13, а также последующих четырех аналогичных интервалов на кусту 125 Западно-Салымского месторождения.
Рис. 2. Сравнение результатов на разных кустах
Хорошо видно, что если график для отдельного интервала на рис.1 показывает, насколько эффективно шло бурение в режиме слайдирования, то графики на рис. 2 дают возможность оценить ситуацию уже более обобщенно и выявить имеющиеся закономерности в полученных результатах. На основании построенных графиков как минимум можно говорить о стабильности зафиксированных показателей для каждого из рассматриваемых кустов. В то же время прослеживаются и определенные различия по характеристикам механической скорости бурения. Отметим, что бурение на обоих кустах велось при равных технико-технологических условиях, и более того, значения механических скоростей на всех восьми приведенных интервалах отличались от среднего значения 91,76 м/ч не более чем на 5%.

Причину различий удалось объяснить при более детальном анализе непосредственно режимов слайдирования. На рис. 2.1 представлены характерные графики механических скоростей по скважинам куста 13 и куста 125.
Рис. 2.1 Различный «почерк» телеметрических партий
На них хорошо видно, что во втором случае направленное бурение велось с большими механическими скоростями относительно турбинно-роторного бурения, и скорее всего с большими нагрузками на долото. Особенно четко это прослеживается в интервалах бурения, выделенных вертикальными линиями. С большой долей уверенности можно утверждать, что перед нами два различных «почерка» работы телеметрических партий. Оба «почерка», безусловно, обеспечивают высокий результат, но в данном случае понимание имеющихся различий важно для объективной оценки эффективности предложенных долот.

Этот пример наглядно иллюстрирует случай, когда предварительная оценка результатов не просто влечет за собой дополнительный анализ, но и указывает направление поиска. Кроме того, у нас появилась уникальная возможность, опираясь на графическое отображение результатов, наглядно отследить даже такую сложную составляющую, как «человеческий фактор».

Еще один комментарий относительно результатов, представленных на рис. 2. Как показала практика применения метода, в ряде случаев скорость направленного бурения может превышать скорости бурения с применением ротора и средние показатели механической скорости за интервал. На диаграмме это отображается в виде графиков с фиксированными значениями свыше 100%. Такие показатели характерны для рассматриваемых интервалов свыше 1000 м, при бурении которых основной объем слайдирования приходится на верхние участки, где достигается более высокая механическая скорость бурения.

Возвращаясь к возможности оценки обобщенных результатов работы, нельзя не сказать о возможности объективного сравнения показателей бурения для долот различных конструкций. На рис. 3 сравнение проведено для интервалов, пробуренных под кондуктор на кусту 13 Западно-Салымского месторождения долотами различных российских производителей.
Рис. 3. Сравнение «управляемости» различных долот
Представленные графики наглядно показывают, что предложенное долото серии BS-311,2 SD419 в рассматриваемых условиях бурения не уступает по «управляемости» долоту БИТ. Принимая во внимание равные механические скорости бурения, можно говорить о том, что в данном интервале долото ОАО НПП «Бурсервис» обеспечивает процесс направленного бурения ничуть не хуже, чем долота, считающиеся до последнего времени наиболее подходящими для технологических режимов, принятых в СПД.

Такое сравнение имеет большее значение как для компаний, прибегающих к услугам долотного сопровождения (или покупающим буровые долота), так и для самих производителей долот, поскольку позволяет четко и объективно определить, насколько новая конструкция предложенного инструмента подходит для конкретных условий бурения.

О практическом применении

С практической точки зрения графический метод оценки эффективности работы компоновок при направленном бурении становится важным инструментом анализа показателей при апробации новых конструкций долот как на уже известных месторождениях, так и на новых объектах. На рис. 4 приведен фрагмент аналитического отчета по долоту серии BS-300 SD419 с привязкой к суточным показателям проходки в интервале бурения под кондуктор скважины на Южно-Приобском месторождении ООО «Газпромнефть-Хантос».
Рис. 4. Изменение «управляемости» с глубиной
В этом случае основой для построения графиков послужила информация, представленная в суточных рапортах полевых специалистов. Инженеры ОАО НПП «Бурсервис», обеспечивающие технологическое сопровождение отрабатываемых долот, в своих отчетах ежесуточно фиксируют параметры, характеризующие процесс бурения, выделяя отдельно соответствующие режимы. После минимальных усилий по обработке поступивших с месторождения и сведенных в таблицу данных можно отследить динамику изменения основных параметров с увеличением текущего забоя скважины и сделать выводы о наличии факторов, влияющих на время выставления компоновки и выбор оптимального режима направленного бурения.

Построив итоговый график работы долота за весь рассматриваемый интервал на новом месторождении, мы получили возможность провести сравнение с результатами, полученными ранее на других проектах. Такое сравнение представлено на рис. 5, где общими условиями для рассматриваемых объектов являются конструктивные особенности долот, длина интервала бурения, близкая к 1000 м, и применение импортных забойных двигателей.
Рис. 5. Сравнение результатов на различных проектах
Несмотря на геологические особенности месторождений, различные технологические подходы, средние значения, механических скоростей бурения и отличные друг от друга диаметры применяемых долот общие закономерности полученных результатов прослеживаются очень наглядно. Графики, отражающие относительные значения, позволяют сделать корректное сравнение.

Фактически данные предварительной графической оценки показывают, что результаты промысловых испытаний на Южно-Приобском месторождении долота BS-300 SD419 в очередной раз подтвердили хорошую «управляемость» данной конструктивной линейки долот и возможность обеспечения ими высоких технико-экономических показателей при технологических режимах бурения, сложившихся на проекте.

Об эффективности оценки технологических подходов

До настоящего момента рассмотрение эффективной работы в режиме слайдирования, в основном, касалось непосредственно «управляемости» самих буровых долот. Следующий пример затронет оценку эффективности работы компоновки в целом, и в первую очередь – рабочие характеристики применяемого забойного двигателя.

Перед тем как перейти к рассмотрению самого примера, следует сделать некоторые пояснения. Стоящая перед производителями PDC-долот задача повышения механической скорости бурения требует создания долот с заложенной конструктивно-повышенной агрессивностью. В условиях месторождений Западной Сибири с их преимущественно глинистым разрезом остро встает вопрос правильного подбора забойных двигателей, обеспечивающих оптимальное сочетание числа оборотов и мощности на протяжении всего интервала бурения под эксплуатационную колонну. Нужно учитывать, что на отметке 2000 – 2200 м по вертикали происходит смена физико-химических свойств глинистых отложений. Поэтому при проводке интервала скважины из-под кондуктора до окончательного забоя одним долблением оптимизация возможностей долота и забойного двигателя становится первоочередной.

Именно с этой точки зрения мы и рассмотрим пример проводки двух скважин со смещением 2200 м от вертикали на географически близких месторождениях: Южно-Приобском и Западно-Салымском. На рис. 6 представлены графики, построенные на основании данных, приведенных в суточных рапортах. Обе скважины бурились с использованием долот одинаковой конструкции: BS-220,7 SD416-004.
Рис. 6. Сравнение результатов с различными ВЗД
На рис. 6 хорошо видно, как меняются характеристики режима слайдирования с увеличением глубины скважины. Причем наибольшая разница в возможностях забойных двигателей проявилась в нижних интервалах бурения – после отметки 2700 м*. Основное влияние на результат при одном и том же долоте и схожести профилей скважин оказала заходность рабочих пар применяемых винтовых забойных двигателей. Исходя из полученных результатов, промысловые испытания долота на проекте ООО «Газпромнефть-Хантос» признаны успешными, а вот по результатам, полученным на Салымском проекте, было проведено технологическое совещание со специалистами компании СПД, на котором детально разбирались причины снижения эффективности работы долота в нижних интервалах.

В данном примере предложенный метод оценки позволяет дать объективную характеристику работе всей компоновки. Чаще всего претензии торопятся предъявить именно долоту. Возможно, долото, в первую очередь, и обеспечивает получение требуемых параметров кривизны, но во многом окончательный результат определяется и другими факторами.

Об оптимальном графике

В ходе совместно проводимого анализа полученных результатов специалисты-буровики часто задают вопрос: существует ли некий оптимальный график, характеризующий процесс направленного бурения? Теоретически таким оптимальным можно считать результат, при котором на диаграмме мы получим минимальные значения затрат времени и метража, приходящиеся на режим слайдирования при относительных значениях механических скоростей, близких к 100%.

Пока же на практике мы видим, что даже в рамках одного месторождения для скважин, имеющих различные смещения, графики имеют различную конфигурацию. Но при этом для скважин со схожими профилями прослеживаются общие закономерности. Примером могут послужить результаты промысловых испытаний трех долот BS-220,7 SD416 с расчетным ресурсом работы (две скважины на каждое долото) на одном из месторождении в ХМАО. На рис. 7 представлены графики по шести скважинам, сгруппированным попарно в зависимости от проектного смещения окончательного забоя от вертикали.
Рис. 7. Зависимость графиков от профиля скважины
Скважины были пробурены на нескольких кустах при технологических условиях, которые можно считать одинаковыми. Так же можно признать равно высокой квалификацию буровых бригад и телеметрических партий.

С одной стороны, на графиках отчетливо видно, что для скважин со смещением, близким к 900 м, бурение в режиме слайдирования требует больших затрат времени и метража, чем для скважин с меньшим отходом (в данном случае при анализе результатов было отмечено, что из-за конструкционных особенностей долота на отдельных литологических интервалах этого месторождения для стабилизации параметров кривизны необходимо бурить в режиме слайдирования). С другой стороны, средние механические скорости для двух скважин с большим смещением составляют – 61,84 м/ч и 58,76 м/ч, что превышает среднее значение скорости, полученное для всех скважин в целом. В этом конкретном случае отработка долот на всех скважинах признана успешной, но вместе с тем оценка результатов позволила правильно оценить перспективы улучшения показателей механической скорости при обеспечении сокращения времени направленного бурения.

Таким образом, при графическом методе оценки эффективности работы компоновок при направленном бурении для каждого месторождения необходимо искать свои собственные закономерности. Безусловно, даже имея перед глазами график, характеризующий процесс направленного бурения, необходимо учитывать абсолютные показатели, полученные на скважине, и понимать особенности выбранных технологических режимов проводки отдельных интервалов.

На собственном опыте мы убедились, что представленный элемент комплексного анализа результатов бурения способен во многом облегчить процесс оптимизации технологических решений в различных геологических условиях. С коммерческой же точки зрения предлагаемая методика позволяет объективно оценить конкурентоспособность как самих долот, так и выбранных технологий.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Сулейманов А.А.

    Сулейманов А.А.

    директор

    ООО «Технологии и Проекты», г. Уфа

    Просмотров статьи: 6796

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru