Применение наддолотного эжекторного насоса ЭЖГ для увеличения скорости бурения с долотами большого диаметра

Experience in the use of a ejector pump to increase the drilling speed with large diameter bits

S.V. EVSTIFEEEV
B.I. AKHMETOV
INNOIL LLC
Moscow, 109432,
Russian Federation

В компании «ИННОЙЛ» разработано и успешно применяется устройство для увеличения скорости бурения долотами PDC большого диаметра при высокой плотности бурового раствора. Работы по данной технологии проводились в разных регионах и в разных горно-геологических условиях при высоких плотностях бурового раствора: до 2080 кг/м3. Результаты работ показали реальную возможность увеличить механическую скорость бурения до 3-х раз, исключить применение в компоновке винтовых забойных двигателей, заменив их на эжекторный насос ЭЖГ, при этом увеличив механическую скорость бурения.

In the company «INNOIL», a device has been developed and successfully used to increase the drilling speed with large diameter PDC bits at a high density of drilling mud. Work on this technology was carried out in different regions and in different mining and geological conditions at high densities of drilling mud: up to 2080kg/m3. The results of the work showed a real opportunity to increase the mechanical drilling speed from 20 to 200%, eliminate the use of screw downhole motors with the layout, replacing them with an ejector pump EJG, while increasing the mechanical drilling speed.

Общеизвестно, что механическая скорость бурения является одним из основных факторов, влияющих на технико-экономические показатели бурения. В свою очередь, одним из основных факторов, которые влияют на механическую скорость бурения, является дифференциальное давление. Работы по исследованию снижения дифференциального давления начали проводиться с начала 70-х годов прошлого века, создавались различные устройства, но широкого применения они не нашли по причине сложности изготовления и малой эффективности.

ЭЖГ работает следующим образом. Производится гидравлический расчет и на долото устанавливаются насадки расчетного размера. Затем на долото устанавливается ЭЖГ и сверху – КНБК. Собранная компоновка спускается на забой, в зону работы долота и ЭЖГ подается буровой раствор, причем, часть бурового раствора проходит через насадки долота и используется для очистки забоя, а часть– для работы ЭЖГ. При подаче бурового раствора на сопло струйного насоса высоконапорная струя поступает в камеру смешения, где, расширяясь, передает свою энергию жидкости, находящейся в камере смешения. За счет высокой скорости смешанного потока в месте соединения камеры смешения и подводящего канала создается разряжение, и жидкость из зоны работы долота вместе со шламом через подводящие каналы выходит в кольцевое пространство, ударяется о стенку скважины, кольматируя ее. За счет высокой скорости движения жидкости в кольцевом пространстве и ограниченного расстояния между стенкой скважины и корпусом ЭЖГ в этом кольцевом пространстве создается эффект дополнительной эжекции, т.е. двухстадийная эжекция. Это позволяет создавать значительную депрессию в зоне работы долота.
На настоящий момент нами разработаны конструкции ЭЖГ для разных диаметров долот: начиная от диаметра 120,6мм и до 469,9 мм. Но, в основном, использовался ЭЖГ-203 для бурения долотами диаметром 215,9 мм. Ранее мы публиковали данные по его применению с долотами этого диаметра, а сейчас хотим представить данные по применению ЭЖГ с долотами PDC большого диаметра и при высокой плотности бурового раствора.

Работы по исследованию снижения дифференциального давления начали проводиться с начала 70–х годов прошлого века, создавались различные устройства, но широкого применения они не нашли по причине сложности изготовления и малой эффективности.

Оман (компания PDO)
Работы с ЭЖГ в Омане проводились на месторождении YIBAL KHUFF скважина № YIB-516 в интервале 1714–2533 м долотом диаметром 311,1 мм. В качестве базы сравнения была взята близлежащая скважина
№ YIB-512, интервал бурения – 1427–2508 м. На этих скважинах были использованы идентичные КНБК, только на скважине № YIB-516 в КНБК был использован ЭЖГ. Результаты работ приведены в табл. 1 и табл. 2.
При применении ЭЖГ с долотом диаметром 311,1мм на скважине № YIB-516 и сравнении показателей с результатами бурения на скважине № YIB-512 (со стандартной КНБК без ЭЖГ), были получены следующие результаты:
– скорость бурения была увеличена до 32,2 %;
– суммарное время бурения интервала 311,1 мм было снижено;
– состояние долота: 0-0-WT-G-X-I-WT-TD. Долото пригодно к дальнейшему использованию (как новое);
– состояние ЭЖГ и насадок на ЭЖГ в хорошем состоянии.

На настоящий момент нами разработаны конструкции ЭЖГ для разных диаметров долот: начиная от диаметра 120,6мм и до 469,9 мм. Но, в основном, использовался ЭЖГ–203 для бурения долотами диаметром 215,9 мм.

Объединенные Арабские Эмираты (компания ADCO)
Бурение с применением ЭЖГ в ОАЭ производилось в компании ADCO на скважине № ВВ-904. Бурение производилось с применением ВЗД, использовалось долото PDC диаметром 311,1 мм производства компании Smith (табл. 3).
• Скорость бурения (ROP) на скважине BB-904
(с применением ЭЖГ) была увеличена на 25 % по сравнению со скважиной BB-874, которая была пробурена (без применения ЭЖГ) в аналогичном интервале, идентичным долотом, при одинаковых параметрах бурения.

Республика Узбекистан
Работы по применению ЭЖГ в Республике Узбекистан проводились совместно с буровой компанией «Эриэл».
Для определения эффективности работы ЭЖГ на скважине № 4 ОЭ месторождения Мустакилликнинг был использован наддолотный эжекторный насос марки ЭЖГ-254, наружным диаметром 254 мм и длиной 530 мм.
До применения ЭЖГ, в интервале 2591-2641 м, использовалась следующая КНБК: долото PDC 311,1, ВЗД-240, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. Плотность бурового раствора составляла 2080 кг/м3. Режим бурения: нагрузка 13–15 т, давление 158–180 атм; расход 41,5 л/с; Обороты ротора 40 об/мин; средняя механическая скорость бурения – 0,37 м/час.
13.01.2020 г. с глубины 2641 м произвели смену КНБК: долото PDC 311,1, ЭЖГ-245, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. ВЗД не применялся. Плотность бурового раствора составляла 2080 кг/м3. Бурение продолжили до глубины 2832,6 м. Средняя механическая скорость бурения составила 1,88 м/час.
С глубины 2832,6 м подняли инструмент и сменили КНБК, ЭЖГ из КНБК убрали: долото PDC 311,1, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. Плотность бурового раствора составляла 2080 кг/м3.
Данной КНБК начали бурить 21.01.2020 г. Бурение в интервале: 2832,6–2841 м. Нагрузка – 12,5–13,5 т, давление – 158–169 атм; Q=40,7 л/с; Обороты ротора=95–105 об/мин; механическая скорость бурения – 0,3–0,4 м/час.
Из-за низкой скорости бурения подняли КНБК и собрали новую с ЭЖГ: долото PDC 311,1, ЭЖГ-245, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. Плотность бурового раствора составляла 2080 кг/м3. Бурение начали 23.01.2020г. в интервале от 2841-2926 м. Средняя механическая скорость бурения составила 0,92 м/час. Данные приведены в табл. 4.
В результате проведенных работ на этой скважине было показано, что использование в КНБК эжекторного насоса ЭЖГ позволило увеличить механическую скорость бурения в 3 раза и исключить применение ВЗД.
При проведении работ на скважине № 4 месторождения 25 лет Независимости было использовано ЭЖГ 320. Бурение производилось роторным способом, долотом диаметром 444,5 мм и ЭЖГ-320 в интервале 2679-2830м. КНБК: долото PDC 444,5, ЭЖГ-320, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. Плотность бурового раствора составляла 1670 кг/м3. Механическая скорость бурения в данном интервале составила 2,23 м/час.

В качестве базы сравнения была взята скважина № 2 данного месторождения, интервал – 2656-2810 м. На этой скважине применялась следующая КНБК: долото PDC 444,5, ВЗД-240, переводник, УБТ-229, УБТ-203, ТБТ-139,7. Плотность бурового раствора составляла 1670 кг/м3. Механическая скорость бурения в данном интервале составила 1,7 м/час.
Сравнивая показатели бурения на этих скважинах, можно сказать, что применение ЭЖГ при роторном бурении, позволило получить более высокую механическую скорость бурения (2,23 м/час), чем при бурении с ВЗД без эжектора (1,7 м/час).

Российская Федерация
В РФ работы с долотами PDC большого диаметра были проведены только в Ненецком автономном округе на скважине № 3421 при бурении под техническую колонну в интервале 351–2190 м. Использовалось КНБК: долото PDC 295,3; ЭЖГ-245; ВЗД DMR-240; КЛС-293; НБТ-203; УБТ-178; СБТ 127 – ост.
Результаты проведенной работы показали, что применением наддолотного эжекторного насоса ЭЖГ-245 при бурении секции технической колонны Ø245 мм на скважине позволило добиться увеличения фактической механической скорости бурения в 1,1 раза по сравнению с фактической механической скоростью, достигнутой по скважине № 3420 и в 1,91 раза по сравнению с фактической механической скоростью, достигнутой по скважине № 3410. При этом износ долота был незначительный:
код износа до спуска: 0-1-CT-G,S-X-I-BT-RIG
код износа после подъема: 0-1-CT-G,S-X-I-BT-TD

Применением наддолотного эжекторного насоса ЭЖГ–245 при бурении секции технической колонны Ø245 мм на скважине позволило добиться увеличения фактической механической скорости бурения
в 1,1 раза по сравнению с фактической механической скоростью.

Выводы
Исходя из вышеизложенного, выполненные работы показали, что применение ЭЖГ позволяет:
– увеличить механическую скорость бурения даже при высокой плотности бурового раствора;
– при роторном бурении с применением ЭЖГ позволяет получить механическую скорость бурения выше, чем при бурении с ВЗД, но без использования ЭЖГ при прочих равных условиях;
– увеличить проходку на долото.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей

    Авторизация


    регистрация

    Евстифеев С.В.

    Евстифеев С.В.

    генеральный директор

    ООО «ИННОЙЛ»

    Ахметов Б.И.

    Ахметов Б.И.

    коммерческий директор

    ООО «ИННОЙЛ»

    Просмотров статьи: 1928

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru