Новое. Эксклюзивное. Наше

Перспективные направления Центра разработки Службы главного конструктора НПП «БУРИНТЕХ»

NEW, EXCLUSIVE, OURS
PROMISING AREAS OF «BURINTEKH», LTD. CHIEF DESIGNER OFFICE DEVELOPMENT CENTER

Baluta A.G.1,
Khramov D.G. 1,
Nurmukhametov T.B.1,
Lazarev A.A.1,
Dronov A.A.1
1 «BURINTEKH», Ltd.
Ufa, 450029,
Republic of Bashkortostan, Russian Federation

Со дня основания компании инженерный состав Службы главного конструктора Центра разработки (СГК ЦР) из года в год предлагает, проектирует и внедряет новые виды инструмента, используемого при строительстве и капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин в нефтегазовой промышленности.

Since the Company foundation the engineering staff of Development Center Chief Designer Office (DC CDO) have been continuously offering, designing and implementing new types of tools used in oil and gas well construction and workover in the oil and gas industry.

Служба главного конструктора Центра разработки занимается разработкой различного вида инструмента для бурения и капитального ремонта скважин.
К приоритетным направлениям относятся следующие виды разрабатываемого оборудования: алмазный породоразрушающий инструмент, шарошечные буровые долота, гидравлические забойные двигатели (ГЗД), инструмент для отбора керна, фрезерный и раздвижной инструмент и скважинный гидромеханический инструмент.
Накопленный опыт, экспериментальные исследования и методики расчетов, положенные в основу программных продуктов для проектирования, дают возможность разрабатывать инструмент под конкретные условия и эффективно решать любые поставленные задачи.

ПОРОДОРАЗРУШАЮЩий ИНСТРУМЕНТ
Отделом разработаны PDC долота, оснащенные вихревыми насадками. Опытно-промысловые работы (ОПР) проводились на месторождениях Оренбургской области с долотом БИТ 295,3 ВТ 516 УСВ.936-113 (рис. 1), по результатам которых было установлено, что механическая скорость проходки по отношению к стандартным (серийным) моделям повысилась на 60 %, стойкость долота увеличивается примерно на 30%, минимизируется сальникообразование. Но работа над совершенствованием технических характеристик продолжается, чтобы исключить несколько отрицательных моментов: вихревые насадки создают высокий перепад на долоте, повышая давление в манифольдной линии; имеют ограниченный ресурс для эффективной работы и высокую себестоимость.

Помимо совершенствования гидравлики PDC долот проводится большая работа по применению PDC резцов с нестандартной формой алмазного слоя, так называемых 3D резцов (рис. 2). ОПР с 3D резцами в различных условиях (мягкие, средние и твердые горные породы) проводятся, начиная с 2018 г. и в связи с тем, что в зависимости от их качества и условий эксплуатации, полученные результаты до сих пор были неоднозначны, испытания продолжаются.

Разработка циркуляционного переводника, предназначенного для закачки кольматационных пачек в обход КНБК с целью ликвидации поглощения бурового раствора, позволит сократить время строительства бокового ствола, ускорит процесс ликвидации поглощения, а также не позволит усугубить ситуацию в скважине, которая может возникнуть во время СПО для смены КНБК, если в нее не был включен циркуляционный переводник.

Новым направлением для НПП «БУРИНТЕХ» стала разработка прорабатывающих компоновок для спуска обсадной колонны и циркуляционного переводника. Исследования получили право на жизнь в результате информирования специалистов о проблемах, возникающих при спуске колонны обсадных труб, связанных с неустойчивостью ствола скважины (рис. 3), набуханием горных пород (рис. 4), растеплением стенок скважины (рис. 5), и при бурении методом зарезки бокового ствола (ЗБС) с поглощением промывочной жидкости. Для решения поставленной задачи было разработано два типа компоновок для проработки возможных мест сужения и набухания стенок скважины без необходимости вращения колонны: разбуриваемая и неразбуриваемая системы.

Компоновка с разбуриваемым гидравлическим силовым приводом получила название БИТ-РЗД (рис. 6). Особенности данной системы в том, что внутренние детали состоят из цветных металлов и полимерных материалов,

Серия роликовых калибраторов со сменными секциями предназначена для использования при бурении протяженных направленных скважин со сложной геометрией, а также скважин с горизонтальным окончанием. Применение данного инструмента позволяет уменьшать потери крутящего момента, существенно снижает вероятность прихвата компоновки, уплотняет стенки скважины.

позволяющих разбуривать стандартным PDC долотом, и, кроме того, она оснащается аварийной цементировочной диафрагмой. Компоновка с неразбуриваемым гидравлическим силовым приводом получила название БИТ-ДОК (рис. 7). В отличие от разбуриваемой компоновки данная система представляет собой аналог ГЗД и применяется при спуске последней секции обсадной колонны, не требующей дальнейшего разбуривания.
Разработка циркуляционного переводника (рис. 8), предназначенного для закачки кольматационных пачек в обход КНБК с целью ликвидации поглощения бурового раствора, позволит сократить время строительства бокового ствола, ускорит процесс ликвидации поглощения, а также не позволит усугубить ситуацию в скважине, которая может возникнуть во время СПО для смены КНБК, если в нее не был включен циркуляционный переводник.

ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА
Роликовые калибраторы
Серия роликовых калибраторов (рис. 9) со сменными секциями предназначена для использования при бурении протяженных направленных скважин со сложной геометрией, а также скважин с горизонтальным окончанием. Применение данного инструмента позволяет уменьшать потери крутящего момента, существенно снижает вероятность прихвата компоновки, уплотняет стенки скважины.

Расширители шарошечные предназначены для расширения скважин сплошным забоем. Низкий крутящий момент, необходимый для эффективной работы расширителя, позволяет использовать данный тип инструмента для бурения скважин большого диаметра.

Три независимо вращающихся друг относительно друга ролика с минимизированной зоной контакта позволяют значительно снизить трение колонны относительно стенки скважины и соответственно возникающий при этом момент. Данный фактор позволяет снизить прихват колонны и возникающие при этом срывы, что в свою очередь положительно влияет на надежность телеметрической системы, резьбовые соединения, двигательные и роторно-управляемые системы и непосредственно породоразрушающий инструмент. Возможность смены отработанных секций в условиях буровой позволяет облегчить и расширить границы применения данного инструмента.

Для обеспечения безопасной и безаварийной установки клин-отклонителя и фрезерования «окна» в обсадной колонне Ø245 мм в сложных скважинных условиях оперативно и качественно были проведены услуги по фрезерованию «окна» в обсадной колонне на месторождении «Одопту-море» с применением комплекта технических средств типа ФКО-245 «Overhead-Hydro» производства НПП «БУРИНТЕХ».


Расширитель шарошечный
Расширители шарошечные (рис. 10) предназначены для расширения скважин сплошным забоем. Низкий крутящий момент, необходимый для эффективной работы расширителя, позволяет использовать данный тип инструмента для бурения скважин большого диаметра. Различные конфигурации вооружения позволяют эффективно применять расширители шарошечные в любых горно-геологических условиях с высокой эффективностью и надежностью. Возможность применения сменных секций позволяет увеличить срок эксплуатации.

 


ФРЕЗЕРНЫЙ И РАЗДВИЖНОЙ ИНСТРУМЕНТ
Ориентирование и установка гидравлического клин-отклонителя «Overhead-Hydro» в обсадной колонне с применением телесистемы с гидравлическим каналом связи

Технология «Clean Core» System», которая сочетает применение бурильной головки специальной конструкции, обеспечивающей защиту керна от потока бурового раствора, комплекта кернорвателей с удлиненной частью башмака и изолирующего агента «ИЗОКОР», обеспечивает снижение до минимума времени контакта и степени влияния промывочной жидкости на керн.

Для обеспечения безопасной и безаварийной установки клин-отклонителя и фрезерования «окна» в обсадной колонне Ø245 мм в сложных скважинных условиях оперативно и качественно были проведены услуги по фрезерованию «окна» в обсадной колонне Ø245 мм на месторождении «Одопту-море» с применением комплекта технических средств типа ФКО-245 «Overhead-Hydro» производства НПП «БУРИНТЕХ».


Сканирование отобранного керна в условиях буровой и определение общей гамма-активности для привязки керна к гамма-каротажу скважины позволяет определять оптимальные места отбора образцов для консервации. Высокоточные мобильные приборы для проведения гамма-каротажа удобны в использовании и могут эксплуатироваться в диапазоне температур от -40 до +40 °С.

Система «Overhead-Hydro» является гидравлической, комплектуется гидравлическим трубным якорем типа «ЯГТ» и не требует упора на забой. Для ориентирования системы «Overhead-Hydro» с использованием телесистемы с гидравлическим каналом связи в компоновку включается перепускной клапан типа ППШ.ТС, позволяющий предварительно производить ориентирование клин-отклонителя при необходимом расходе и последующую активацию/установку гидравлического трубного якоря путем повышения расхода до расчетной величины.
Скважинные условия: работы были проведены на глубине 3600 м в интервале большого зенитного угла

(83 градуса) при малой вертикали (1396 м).
Результат: применение комплекта технических средств типа ФКО-245 «Overhead-Hydro» позволило сократить сроки строительства скважины, обеспечило качественное выполнение работ в сложных скважинных условиях с высокими показателями (скорость фрезерования «окна» составила 0,6 м/ч, бурения технологического «кармана» – 2,1 м/ч).

КЕРНООТБОРНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Постоянное совершенствование техники и технологии отбора керна позволяет достигать максимального качества отобранных образцов и сохранности их первоначальных свойств, а также высоких механических скоростей бурения с отбором керна и увеличенной длины керноотбора за рейс.
1. Специалистами НПП «БУРИНТЕХ» спроектировано уникальное керноотборное оборудование, которое предназначено для отбора 180 м керна за рейс. По сравнению со стандартным методом новая разработка позволяет сэкономить время на спускоподъемные операции в 10 раз.
2. Защита керна от негативного влияния бурового раствора на исходные свойства материала — одна из важнейших задач при проектировании и подборе оборудования для отбора керна.
Технология «Clean Core» System» (рис. 13), которая сочетает применение бурильной головки специальной конструкции, обеспечивающей защиту керна от потока бурового раствора, комплекта кернорвателей с удлиненной частью башмака и изолирующего агента «ИЗОКОР», обеспечивает снижение до минимума времени контакта и степени влияния промывочной жидкости на керн.


3. Отбор керна с изолирующей жидкостью дает возможность получения большого массива дополнительных данных о коллекторе. Однако при отборе керна в стволах со сложным профилем, вскрывающих неустойчивые пропластки, где идет постоянное образование шламовых подушек и осыпей породы, существует большой риск попадания шлама в керноприемную трубу и выдавливания изолирующей жидкости во время спуска компоновки. Клапанная система для защиты керна от шлама и бурового раствора (рис. 14) позволит предотвратить указанные выше осложнения.
4. Сканирование отобранного керна в условиях буровой и определение общей гамма-активности для привязки керна к гамма-каротажу скважины позволяет определять оптимальные места отбора образцов для консервации. Высокоточные мобильные приборы для проведения гамма-каротажа (рис. 15) удобны в использовании и могут эксплуатироваться в диапазоне температур от -40 до +40 °С.
Совершенствование бурильных головок позволяет расширять возможности отбора керна даже в самых сложных горно-геологических условиях.
Использование бурильных головок с матричным корпусом позволяет значительно увеличить стойкость корпуса от размыва, а также ремонтопригодность. Конструкция бурильной головки (рис. 16) позволяет оптимально расположить PDC резцы и защитить корпус от размыва и абразивного износа.

В последние годы российские и зарубежные исследователи и разработчики скважинного бурового оборудования проявляют значительный интерес к явлению неравномерного движения бурильной колонны, компоновки низа бурильной колонны и долот PDC в процессе бурения.
Данное явление известно за рубежом как «Stick-slip» и обусловлено непостоянством сил трения в процессе бурения скважины.

Постоянное совершенствование применяемых матричных и алмазных материалов, конструкции бурильных головок (рис. 17) для отбора керна в крепких и очень крепких горных породах позволяет увеличивать стойкость и скорость бурения даже в самых сложных геологических условиях.

СКВАЖИННЫЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ
В последние годы российские и зарубежные исследователи и разработчики скважинного бурового оборудования проявляют значительный интерес к явлению неравномерного движения бурильной колонны, компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и долот PDC в процессе бурения. Данное явление известно за рубежом как «Stick-slip» и обусловлено непостоянством сил трения в процессе бурения скважины.

Специалистами НПП «БУРИНТЕХ» спроектировано уникальное керноотборное оборудование, которое предназначено для отбора 180 м керна за рейс. По сравнению со стандартным методом новая разработка позволяет сэкономить время на спускоподъемные операции в 10 раз.

Известно, что сила трения покоя намного превышает силу трения движения, в результате движение скважинного оборудования осуществляется рывками, особенно при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Как результат — вследствие значительной силы трения между стенкой скважины и колонной бурильных труб, процесс передачи осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент затруднен, движение инструмента осуществляется рывками, с проявлением сильной осевой и крутильной вибрации и одиночных ударов.

Протектор забойный имеет шпиндельную шлицевую пару, выполненную по винтовой поверхности, позволяющую кроме гашения вибрации также организовать обратную связь между крутящим моментом и осевой нагрузкой. Подобное свойство протектора позволяет снизить ударные крутильные и осевые нагрузки, действующие на вооружение PDC долот, обеспечить более благоприятное нагружение винтовой пары забойного двигателя, снизить вероятность его работы в тормозном режиме в процессе бурения.

С целью борьбы с этим явлением в отделе скважинного гидромеханического инструмента разработали скважинное оборудование, позволяющее бороться с этим явлением. Это корректор подачи-демпфер (КПД) и протектор забойный (ПЗ). На разработанное оборудование получены патенты в России, а также в странах Евразийского экономического союза и США.

Корректор подачи (рис. 18) устанавливается над КНБК и позволяет создавать осевую нагрузку, преодолевающую силы трения и равномерно нагружающую породоразрушающий инструмент. Характерной особенностью устройства является то, что осевая нагрузка создается за счет обобщенной гидравлической силы, известной в практике эксплуатации яссов как «открывающий эффект». Устройство равнопроходное, не нагружает буровые насосы, развиваемая нагрузка зависит от перепада давления в элементах КНБК, расположенных ниже корректора-подачи.
Протектор забойный (рис. 19) устанавливается над долотом или забойным двигателем (в зависимости от исполнения) и позволяет гасить крутильную и осевую вибрацию, возникающую в долоте за счет явления «Stick-slip». Протектор забойный имеет шпиндельную шлицевую пару, выполненную по винтовой поверхности, позволяющую кроме гашения вибрации также организовать обратную связь между крутящим моментом и осевой нагрузкой. Подобное свойство протектора позволяет снизить ударные крутильные и осевые нагрузки, действующие на вооружение PDC долот, обеспечить более благоприятное нагружение винтовой пары забойного двигателя, снизить вероятность его работы в тормозном режиме в процессе бурения.
В горизонтальных и наклонно-направленных скважинах возможно скопление выбуренной породы на стенках скважины в области работы долота под действием гравитационных сил.

Для повышения интенсивности очистки области работы долота конструкторы отдела скважинного гидромеханического инструмента разработали наддолотное устройство гидромеханической очистки.

Несвоевременное удаление скопившегося бурового шлама из зоны работы долота обуславливает повторное перемалывание уже выбуренной породы, что влечет за собой снижение ресурса вооружения породоразрушающего инструмента и снижение механической скорости бурения скважины. Для повышения интенсивности очистки области работы долота конструкторы отдела скважинного гидромеханического инструмента разработали наддолотное устройство гидромеханической очистки (УГМО). УГМО (рис. 20) имеет корпус с центральным каналом для подачи к долоту промывочной жидкости и насадки, равномерно расположенные вокруг центрального канала, сообщающиеся с ним при помощи подводящих каналов. Также в теле корпуса выполнены спиральные лопасти, перекрывающие друг друга в осевом направлении.
В процессе бурения, при прохождении промывочной жидкости через центральный канал к забою скважины и вращении бурильной колонны, спиральные лопасти создают гидравлическое сопротивление, вследствие чего основной затрубный поток промывочной жидкости направляется по кольцевому зазору между стенкой скважины и вершинами лопастей. А при прохождении внутритрубной жидкости через подводящие каналы образуется зона низкого давления на выходе из насадок. В результате создается «эффект эжекции», и выбуренная порода засасывается из зоны работы долота в кольцевой зазор, где в дальнейшем захватывается спиральными лопастями и транспортируется выше по стволу скважины под воздействием «шнекового эффекта».
Современные технологии и оборудование облегчают бурение протяженных горизонтальных участков, обеспечивая полный контроль управления и направления при проводке скважин. Наиболее важным видом оборудования для управляемой проводки скважин являются роторно-управляемые системы. Основное достоинство РУС состоит в том, что данная технология обеспечивает процесс направленного бурения наряду с непрерывным вращением всей бурильной колонны, тем самым улучшая условия очистки, исключая подвисание КНБК и повышая качество построения ствола скважины.

В процессе разработки и изготовления прототипов РУС-ГМ-195 было решено множество высокотехнологичных задач. Перед запуском изготовления рабочих деталей конструктивные узлы, от которых напрямую зависят надежность и ресурс оборудования в целом, проходят лабораторные и стендовые испытания, исследования со сравнительным анализом по подбору наилучшей конфигурации. Для проведения стендовых испытаний на территории предприятия построен и запущен испытательный полигон, оснащенный всем необходимым оборудованием для создания условий работы, приближенных к промысловым. С 2016 г. прототипы РУС-ГМ-195 проходят опытно-промысловые испытания.


НПП «БУРИНТЕХ» ведет разработку отечественной роторно-управляемой системы собственного производства. Перед отделом скважинного гидромеханического инструмента службы главного конструктора ЦР стояла задача разработать отечественную роторно-управляемую систему, отвечающую требованиям политики импортозамещения и позволяющую проводить управляемое бурение с вращением всей компоновки. В результате была разработана отечественная роторно-управляемая система гидромеханического принципа действия РУС-ГМ-195 (рис. 21), не имеющая аналогов в мире. Гидромеханический принцип действия подразумевает отсутствие в конструкции дорогостоящих импортных комплектующих, что позволяет обеспечить выпуск оборудования своими силами.

Предприятие НПП «БУРИНТЕХ» становится все более многопрофильным. Линейка выпускаемой продукции постоянно расширяется. Технология управляемого роторного бурения продолжает развиваться, и сегодня ведутся опытно-конструкторские работы по разработке роторно-управляемой системы в габарите 124 мм электрогидравлического принципа действия.

Принцип работы РУС-ГМ-195 прост (рис. 22). Гидродинамическое давление бурового раствора внутри инструмента преобразуется в давление масла под приводными поршнями отклоняющих плашек. Выдвинутые плашки удерживают корпус РУС-ГМ от проворота и создают радиальное усилие на долото, под действием которого происходит набор параметров кривизны скважины. При переключении РУС-ГМ в транспортный режим путем выключения и включения насосов происходит сцепление корпуса с верхним шпинделем, позволяющее ориентировать инструмент по магнитной метке.
Сегодня в НПП «БУРИНТЕХ» ведется интенсивная работа по подготовке к серийному выпуску роторноуправляемых систем для бурения наклонно-направленных и горизонтальных участков диаметром 220,7 — 222,3мм. Процесс подготовки состоит из поочередных циклов изготовления, выпускных стендовых испытаний, опытно-промысловых испытаний и постоянного совершенствования конструкции. В процессе разработки и изготовления прототипов РУС-ГМ-195 было решено множество высокотехнологичных задач. Перед запуском изготовления рабочих деталей конструктивные узлы, от которых напрямую зависят надежность и ресурс оборудования в целом, проходят лабораторные и стендовые испытания, исследования со сравнительным анализом по подбору наилучшей конфигурации. Для проведения стендовых испытаний на территории предприятия построен и запущен испытательный полигон, оснащенный всем необходимым оборудованием для создания условий работы, приближенных к промысловым. С 2016 г. прототипы РУС-ГМ-195 проходят опытно-промысловые испытания. По результатам последних испытаний можно будет приступить к серийному выпуску РУС-ГМ-195.
Предприятие НПП «БУРИНТЕХ» становится все более многопрофильным. Линейка выпускаемой продукции постоянно расширяется. Технология управляемого роторного бурения продолжает развиваться, и сегодня ведутся опытно-конструкторские работы по разработке роторно-управляемой системы в габарите 124 мм электрогидравлического принципа действия.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Балута А.Г.

    Балута А.Г.

    заместитель генерального директора, начальник центра разработки бурового инструмента

    ООО НПП «Буринтех»

    Храмов Д.Г.

    Храмов Д.Г.

    инженер по внедрению новой техники и технологии отдела породоразрушающего инструмента

    Центр разработки бурового инструмента ООО НПП «БУРИНТЕХ»

    Нурмухаметов Т.Б.

    инженер по внедрению новой техники и технологии

    ООО НПП «БУРИНТЕХ» г. Уфа, 450029, Республика Башкортостан, РФ

    Лазарев А.А.

    инженер-конструктор

    ООО НПП «БУРИНТЕХ» г. Уфа, 450029, Республика Башкортостан, РФ

    Дронов А.А.

    Дронов А.А.

    инженер-конструктор

    ООО НПП «БУРИНТЕХ»

    Просмотров статьи: 515

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru