А. А. Молчанов Санкт-Петербург


Система бурения и каротажа Anadrill Schlumberger



страница26/33
Дата26.10.2016
Размер3.24 Mb.
ТипОтчет
1   ...   22   23   24   25   26   27   28   29   ...   33

6.3. Система бурения и каротажа Anadrill Schlumberger


При бурении ГС фирма использует три типа профилей:

1. Скважины с большим радиусом кривизны (300-900 м) и интенсивностью искривления 2-6 на 30 м.

2. Скважины со средним радиусом кривизны (40-200 м) и интенсивностью искривления 5-10 на 1 м.

3. Скважины с малым радиусом кривизны (5-10 м) и интенсивностью искривления 5-10 на 1 м.

В последнее время часто используются два типа профилей (с двумя участками искривления) в особенности, когда расстояние от устья до забоя по горизонтали велико. Ниже обсуждается пример, когда это расстояние равно 8 км (рекорд Анадрилл на сегодняшний день).

Скважины с двумя криволинейными участками привлекательны тем, что минимизируют момент сопротивления вращению колонны и минимизируют усилия по коррекции траектории, если фактический геологический разрез отличается по глубине от проектного.

1. Скважины первого типа бурят, в основном, традиционным оборудованием. Этот профиль применяется, когда проектная длина горизонтального ствола превышает 1500 м. При этом возникают проблемы очистки горизонтального ствола от шлама и проблема стабильности ствола. Для их решения применяется более мощный насос и специальные растворы с особыми средствами очистки.

2. Для бурения скважин этого типа применяют или традиционное оборудование или специальные компоновки низа бурильной колонны, включают гибкие элементы бурильных труб. Горизонтальный участок для данного профиля не превышает 900 м из-за высокого сопротивления перемещению и вращению труб.

3. Для бурения скважин этого типа привлекают специальное оборудование: буровые колонны уменьшенной жесткости и диаметра (150-160 мм), забойные двигатели с шарнирами на концах и между секциями, коленчатые шарнирные бурильные трубы и гибкие трубы (ГТ) большой длины (несколько км - об этом далее). Из-за малого диаметра забойные двигатели имеют небольшую мощность, из-за особенностей геометрии не удается создать большой осевой нагрузки на долото: наличие шарнирных элементов создает осевые вибрации, влияющие на работу оборудования и геофизической аппаратуры. Все это ограничивает длину горизонтального участка величиной 200-250 м. Это обстоятельство может быть компенсировано бурением нескольких горизонтальных стволов из одного вертикального, чтобы создать значительный интервал дренирования коллектора, что и валяется основной задачей горизонтального бурения.

При составлении проекта бурения фирма использует математические модели для расчета моментов сопротивления вращению и продольному перемещению колонны, а также изгибающих усилий в сопоставлении с предельно допустимыми параметрами для данного оборудования.

Учитывается два режима бурения: с вращением буровой колонны при закрепленных параметрах отклонителя и с фиксированной колонной и

Специалисты по бурению отмечают, что для успешности горизонтального бурения весьма важен практический опыт, накапливаемый в данном регионе: на первых порах коэффициенты сопротивления продольному перемещению, вращению колонны на разных участках ствола и т.д. известны весьма приблизительно. Они уточняются при регистрации режимов проходки первых скважин, накапливаемых в базе данных.

Анадрилл от 75 до 90% длины горизонтального ствола проходит с вращением бурильной колонны (увеличивается скорость бурения, ориентация ствола более стабильна). Криволинейные участки проходят с закрепленной колонной и работающим забойным двигателем (режим ориентации). Таким образом, ГС может быть пройдена одной компоновкой колонны (без подъема на поверхность). Для геофизики это означает необходимость иметь внизу большую память для фиксации показаний геофизических зондов и последующего считывания на поверхности.

Приведены параметры забойных (винтовых) двигателей Rower­Pak*: диаметр от 73 до 285,8 мм, диаметр бурения от 85,9 до 660 мм, число заходов винтовой пары (ротор : статор) от 1:2 до 7:8, число витков от 3 до 6, подача (расход раствора через двигатель) от 1,3 до 94,5 л/сек, частота вращения долота от 48 до 480 об/мин, крутящий момент от 276 до 14230 Нм, перепад давления в двигателе 3-7 МПа.

Двигатели могут быть двухсекционными, причем соотношение длин (общая длина : длина нижнего плеча) меняется от 3,0:0,9 м до 8,8:2,5 м. Для обеспечения требуемой кривизны ствола угол между секциями может меняться от 0 до 3 с шагом 0,25.

Отмечено, что большинство коммерческих телесистем передачи информации с забоя на поверхность, включая все системы Ана­дрилл, используют гидродинамический канал внутри бурильной колонны (так называемый гидроимпульсный канал связи). Простейший вариант передает инклинометрические замеры и угол установки отклонителя, который может определяться магнитным методом для зенитных углов до 8 и гравитационым методом в остальных случаях. Обычно измерения передают при неподвижной колонне через 9 м (при наращивании очередной секции колонны).

Сложные телесистемы, описываемые подробно ниже, передают информацию от комплекса ГИС (ГГК, ННК, АК, ГК, БК, ИК) и комплекса параметров бурения (включая инклинометрию):


  • осевая нагрузка и момент на долоте. Сравнение этих величин с измерениями наземными датчиками позволяет оценить сопротивление колонне;

  • число оборотов забойного двигателя в сочетании с параметрами расхода раствора позволяет оценить режимы бурения и износ долота;

  • измерение ударных нагрузок и вибрации низа колонны также позволяет влиять на режим бурения, предотвращая поломки аппаратуры и оборудования;

  • инклинометрические замеры.

Один из современных вариантов гидроимпульсной телеметрии назван PowerPulse. Он работает на частоте до 10 бит/с. Это - предельная пропускная способность для гидроимпульсного канала связи. Она недостаточна для передачи всей информации в реальном времени (фактические величины для устойчивой работы 3-6 бит/с). Поэтому устройство передает минимально необходимую информацию (инклинометрия, КС, ГК, АК и т.д.), необходимую для оценки траектории ствола, режимов работы и идентификации разреза. Остальная информация запоминается в памяти (параметры не обозначены) для последующего считывания на поверхности. Источником энергии является турбина и электрогенератор, приводимые в движение нисходящим потоком бурового раствора, для систем большого диаметра (М10, М3) и батарейное питание для систем малого диаметра (Slim 1). Ресурс литиевых батарей 150-800 час, ресурс щелочных аккумуляторов 50-250 час. Объем твердотельной памяти для хранения ГИС выбирается сопоставимым, таким образом, чтобы исключить лишние подъемы колонны на поверхность, например, только для считывания информации.

Режим и параметры работы системы PowerPulse не раскрываются, поэтому о многих особенностях работы приходится судить по косвенным признакам. Можно усмотреть, что режим работы системы является командным и устанавливается импульсами с поверхности. Как можно догадаться по аналогичным системам других фирм, раскрытым более детально, системы имеет несколько режимов (в зависимости от числа и типов датчиков внизу), и командными импульсами давления раствора на выходе насосов устанавливается требуемый режим. По-видимому, информационные импульсы снизу и командные импульсы с поверхности являются разнополярными.

Зонды CDN (compensated density/neutron/PE) представляют сборку двухзондовой комбинации литоплотностного ГГК и двухзондового ННК. Детекторы расположены в стенке буровой трубы, а нейтронный и гамма-источники на специальном съемном держателе расположены внутри буровой трубы, причем в случае аварии есть возможность их удаления на поверхность специальным съемником (на кабеле или гибкой трубе, рис. 6.1). Параметры чувствительности этих каналов не сообщены, однако из приводимых каротажных материалов можно заключить, что чувствительность достаточна для разграничения пород. Зонды расположены непосредственно над телеметрической системой, куда передают информацию непосредственно. Последняя версия этой сборки называется ADN (Azimuthal Density neutron tool). Сообщено, что при вращении этой секции в режиме роторного бурения обеспечиваются азимутальные измерения. Правда, не сообщено, чем это устройство отличается от своих прототипов, которые тоже, как будто, обладали такой способностью.

Многозондовая система электрокаротажа CDR (compensated dual resistivity) имеет несколько конфигураций для роторного бурения, для бурения с забойным двигателем и для режима ориентации (включения отклонителя). Система имеет несколько кольцевых электродов и точечных электродов, что при вращении колонны обеспечивает некоторого рода азимутальные измерения. Элементы могут располагаться на шпинделе или стабилизаторе (специальный прилив или утолщение буровой трубы, предотвращающий поперечную вибрацию). В качестве нового элемента отмечено, что одним из электродов является долото. Это позволяет измерять сопротивление породы, не измененной буровым раствором.

Пятиэлементный зонд имеет следующие параметры глубинности (825, 724, 318, 419, 521 мм), двухэлементный - 457 и 305 мм. (Заметим, что параметры глубинности получены, по-видимому, расчетным путем, а три знака приведены для пущей важности). Как видно, значения глубинности невелики, поскольку зонды не фокусированы.

Последняя версия этого прибора называется RAB (Resistivity-on-the-Bit tool).

Показания зондов электрокаротажа передаются на гидроимпульсную систему, расположенную выше на колонне на 3-5 м, специальной электромагнитной беспроводной телеметрией (параметры не раскрыты).

На коротком отрезке буровой трубы имеется зонд ГК, который в случае ее вращения обеспечивает азимутальные измерения. На специальном коротком отрезке трубы может быть размещен также многоэлементный зонд АК.

Рекламная информация (OGJ, jan95) сообщает, что фирмой Anadrill создана многозондовая установка АК ISONIC* для проведения каротажа в процессе бурения. Установка содержит излучатель и 4 геофона. По косвенным данным известно, что регистрируется и записывается в память прибора полная волновая картина, а на поверхность в реальном времени по гидроимпульсному каналу связи передаются только интервальное время для оперативной интерпретации. Детали конструкции этого зонда, по-видимому, пока не устоялись. Из рекламных сообщений следует, что этот зонд приобретает все большее значение в системе измерений и литологической интерпретации, выполняя дополнительную роль бесконтактного каверномера.

Специальный отрезок буровой трубы содержит датчики крутящего момента и осевой нагрузки, внешних термобарических параметров, вибрационных нагрузок.

Замечание: Упоминаемые в проспектах азимутальные геофизические измерения фактически являются псевдоазимутальными, поскольку нет связи между измерениями и точным положением азимутального угла. Поэтому имеет место некоторое усреднение показаний по углу. Тем не менее, разброс этих величин позволяет судить о параметре анизотропии проходимых пород. Фирма Anadrill утверждает, что приборы последнего поколения RAB, ADN, ISONIC обеспечивают новое качество при проведении каротажа ГС.

Имеются три набора систем фирмы Anadrill: М10, М3, Slim1. Последняя малогабаритная система (87 мм и выше) обеспечивает только инклинометрические измерения, поскольку задача размещения геофизических зондов в малых габаритах еще не решена. Имеются указания на то, что Анадрилл в настоящее время усиленного разрабатывает аппаратуру ГИС для малогабаритных систем. Суммарная длина сборки достигает для М10 7,6 м, для М3 - 13,7 м и для Slim1 - 11,6 м. Термостойкость: 150 - в стандартных условиях, 170 - по заказу.

Для оперативной интерпретации в реальном времени на устье создана система компьютерной обработки и интерпретации IDEAL (Integrated Drilling Evaluation And Logging). Как следует из английского названия, она обрабатывает как параметры бурения (в отечественной терминологии - геолого-технологические исследования), так и параметры каротажа. Система имеет экран бурмастера, экран безопасности (safety screen - его назначение не раскрыто) и дистанционный экран для отображения всех операций для заказчика работ.

В систему закладывается проект бурения, который затем постоянно сопоставляется с реальными данными для внесения коррекции в траекторию ствола. Система обрабатывает механические параметры (крутящий момент наверху и внизу, осевые нагрузки, изгибающие моменты), гидравлические параметры (давления и расходы наверху, внизу и на выходе из скважины), увязывает их между собой для определения режимов работы оборудования и сопоставления их с предельно безопасными значениями. В базе данных системы находятся теолого-технологические параметры разреза данного региона, которые постоянно уточняются и пополняются новыми данными для коррекции новых проектов.

Блок оперативной геофизической интерпретации постоянно сопоставляет реальный разрез, проходимый буровым оборудованием, с проектными. Например, система позволяет выделить ГНК по максимуму ГГК и минимуму ННК. Разрешающая способность зондов электрокаротажа равна 0,15 м, и разноглубинные измерения позволяют судить о проницаемости и приближении контактов.

Замечание: В каталоге 1995 г. компания Wireline & Testing (Подразделение Schiumberger, занято всевозможными работами на кабеле) рекламирует новую систему геофизических измерений, названную Seismic-while-Drilling. Гирлянда геофонов из 12-24 шт. расположена на поверхности на разумном удалении от буровой вышки - 150-200 м. Система записывает и обрабатывает шумы долота (с коническими шарошками). Система обработки позволяет в сочетании с другими акустическими данными построить сейсмический профиль впереди долота и тем самым прогнозировать возможные опасности (например, зоны аномальных давлений).

Совокупность геофизических измерений позволяет, как утверждается в проспекте фирмы, дать оперативную интерпретацию, обеспечивающую правильную траекторию ствола скважины (про­ектные значения всех величин с необходимой коррекцией). Одной из главных задач является исключение дорогостоящих и медленных операций, связанных с перебуриванием, установкой цементных мостов, отклонителей и т.д. В системе, по-видимому, заложены возможности и более глубокой интерпретации.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   22   23   24   25   26   27   28   29   ...   33


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал