А. А. Молчанов Санкт-Петербург


Система MWD фирмы Halliburton Energy Services



страница27/33
Дата26.10.2016
Размер3.24 Mb.
ТипОтчет
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   33

6.4. Система MWD фирмы Halliburton Energy Services


В соответствии с данными краткого рекламного (!) проспекта фирмы основные технологи считаются общепринятыми и поэтому не раскрываются. Параметры кривизны ствола, номинал диаметров бурения, по-видимому, соответствуют стандартам, сложившимся в отрасли, Номиналы бурения меняются от 4-3/4 до 9-1/2 дюйма. Обращено внимание на отличительные элементы.

Среди нормального ряда забойных двигателей Dyna-Drill (Дайна-Дрилл) D-500, D-1000, F-2000 последний может работать со специальным шпинделем, который передает вращение под углом 1. В сочетании со специальными стабилизаторами колонны (внешние приливы на элементах низа колонны) это, как утверждают, снижает нагрузки и улучшает режим бурения криволинейных участков с вращением колонны и без него.

Гидроимпульсная телеметрия MWD не раскрывается, однако, как можно понять, она передает сигналы от стандартного набора датчиков углов ориентации, механических параметров, геофизических зондов (ГК, ННК, ГГК).

Как можно понять из намеков, существуют кодовые последовательности импульсов, которые меняют режимы работы: передача информации снизу на поверхность и передача управляющих сигналов сверху вниз исполнительным 200 часов. По-видимому, твердотельная память внизу также имеет тот же ресурс. При подъеме колонны на поверхность записанная в память геофизическая информация считывается специальным индукционным устройством из шлюза сбоку системы. Приведен снимок этого процесса.

Достаточно детально описаны программные комплексы, вклю­ченные в технологию MWD. Программный комплекс CADDS (Computer-Aided-Design Drilling Service) управляет всеми операциями, связанными с планированием, составлением проекта, управлением режимами, обработкой и анализом материалов и коррекцией (если необходимо). Имеются программы планирования траектории скважины в соответствии с геолого-промысловой задачей, программы планирования компоновки низа колонны для реализации проектной траектории, программы анализа напряжений в колонне (сопро­тивление вращению и продольному перемещению в различных точках ствола), программы оценки гидравлики бурения (давления и расходы наверху и внизу колонны в сопоставлении с числом оборотов двигателя и момента на долоте), давления и расходы на выходе.

Анализ совокупности этих измерений позволяет оценить режимы проходки, предотвратить аварийные ситуации и оценит близость ствола к проектным величинам.

Оригинальным представляется инклинометрический анализ траекторий с учетом всех скважин данного куста. Приведены планы и профили скважин, буримых с морских платформ. В пределах прямоугольника 3 х 4,5 км расположены три платформы, на каждой из которых пробурено порядка 25 скважин. По-видимому, в таких условиях является актуальной задача оценки аварийного пересечения стволов или прохождения в опасной близости (нару­шение целостности крепления ствола, повреждение коллектора соседнего ствола случайным гидроразрывом, связанным с режимом бурения и т.д.).

Представлены геометрические построения в плане и по профилям всего множества скважин, выполненные указанной программой, а также оценки опасных ситуаций, основанные на критериях минимального расстояния между стволами. Таким образом, при составлении проекта бурения ГС программа учитывает геологические параметры (проектная точка входа в продуктивный интервал), геометрические (безопасная траектория ствола), технические (реализа­ция проекта возможной компоновкой буровой колонны).

Среди технических достижений самого последнего времени упомянута система управления траекторией скважины TRACS (Telemetry Regulated Angle Control System). Для компании British Petrileum на месторождении Witch farm пробурена скважина №2. Параметры ГС: длина ствола 7527 м, вертикальная глубина 1500 м, отклонение в плане устья от забоя примерно 6000 м. Скважина на 90% была пробурена роторным бурением, при этом указанная система надежно выдерживала проектные параметры ствола.

Информация этого раздела составлена по данным множества фирменных каталогов с выставок «Нефть и газ 95 и 96», а также рекламных материалов и бесед с представителями фирмы (V.V.Malashich).

В результате последовательных слияний многих известных фирм-предшественниц эта фирма унаследовала множество ранее выполненных разработок. Для того чтобы прояснить ситуацию для российского читателя, кратко изложим основные моменты истории.

В 1986 г. образовалась Eastman Cristensen путем слияния компаний Eastman Whipstock и Norton Cristensen, каждая из которых имела значительный опыт строительства ГС. Например, по-английски забойный отклонитель (клин) называется Whipstock. Вторая фирма эксплуатировала систему NaviTrack направленного бурения. Суммарный накопленный опыт составлял к тому времени 200 ГС в различных регионах мира.

В 1990 г. Eastman Cristensen присоединилась к Baker Hughes INTEQ, которая до этого присоединила компанию Teleco, также имевшую большой пакет собственных разработок и солидный опыт в области строительства ГС.

Таким образом, Baker Yughes INTEQ к настоящему времени имеет наиболее солидный стаж в области бурения ГС, что, конечно, никак не определяет будущее развитие таких специфических услуг, как проводка ГС.

Поэтому разработки в области ГС мы изложим сначала в том виде, как они представлены в каталоге Eastman Cristensen, тем более что формально - это независимое подразделение (также независимыми являются рекламы).

В 1984 г. была внедрена система направленного бурения NorTrak Navigation Drilling System, с помощью которой в последующие годы пробурено более 1500 ГС. (Данные на 1990 г. - момент слияния).

По данным фирмы, проектируют три типа искривления ГС: 1) радиус кривизны 300-900 м (темп искривления 2-6 на 30 м по вертикали); 2) радиус кривизны 90-210 м, темп 8-20 на 30 м); 3) радиус кривизны 6-12 м, темп 3-9 на 1 м. Горизонтальный участок ствола равен соответственно 600-1500 м, 450-900 м, 90-200 м.

Эти параметры существенным образом определяют применяемый инструмент и элементы конструкции ГС. В проспектах приведены параметры нормального ряда буровых долот и труб, параметры нормального ряда забойных двигателей винтового типа. При компоновке колонны для бурения ГС с большим и средним радиусом кривизны применяют одно- и двухсекционные двигатели с изменяемым углом между осями. Величина этого угла передается по каналу связи наверх как информационный параметр, а азимутальный угол устанавливается вращением колонны в режиме ориентации. Особенностью являются довольно большие размеры секций двигателя (от 6 до требуемого радиуса кривизны углы между секциями должны меняться существенно). Как можно понять, в сборке имеются гибкие элементы. Для стабильной работы системы на секциях установлены стабилизаторы (приливы с режущей кромкой). Для геофизики это означает, что на всех участках необходима тщательная кавернометрия, как для коррекции ГИС, так и для определения объемов цемента при креплении, поскольку реальный диаметр может сильно отличаться от проектного. Проектные сборки для бурения ГС с малым радиусом кривизны используют различные технологии: они могут включать короткие винтовые многосекционные забойные двигатели с гибкими сочленениями и системами ориентации DOT (Directional Orientation Tool), вставки изгибаемых буровых труб со специальными муфтами для предотвращения быстрого истирания. Имеются также системы роторного бурения с малым радиусом кривизны (6-12 м), в которых имеется ряд шарнирных соединений с изменяемым и затем фиксируемым углом между вращающимися элементами. Проспекты содержат некоторые технические параметры этих сборок, однако принципы работы остаются нераскрытыми.

Любые сборки содержат специальную секцию буровой трубы (для установки геофизических систем, чувствительных к магнитному полю Земли), изготавливаемую из спецсталей, сплавов или по ТУ заказчика.

Какая-либо информация о системах передачи данных на поверхность отсутствует. Это означает, что, по-видимому, эксплуатируются традиционные MWD системы, лишенные оригинальных элементов.

Сообщено, что существует конструкция каротажного прибора диаметром 51 мм, который может размещаться в буровых трубах, не препятствуя потоку бурового раствора, и извлекаться кабелем. Более детальная информация отсутствует.

Во всех трех случаях может эксплуатироваться открытый ствол, могут быть установлены различные фильтры с пакерами. В скважинах с малым радиусом искривления не применяются гравийные фильтры и обсадка (вероятно, из-за трудностей установки).

Упомянута также система обработки всех данных бурения и геофизики EC*TRAK (фирменное название), которая выполняет исходные операции планирования, обрабатывает измерения, строит траекторию ствола, обрабатывает операции по обсадке и т.д. Система включает базу данных DDS (Drilling Database System), в которой хранятся основные данные по пройденным скважинам. Обработка осуществляется на забое в реальном времени на компьютере типа laptop, причем обработка всех материалов облегчается наличием региональной базы данных.

Замечание: Эта система была, по-видимому, одной из первых систем данного типа (1990). Поэтому она была ориентирована на класс портативного компьютера, позднее вышедший из употребления.

Первая разработка в области каротажа при бурении опиралась на систему ориентации компании Teleco (1978), которая была пионером разработки систем наклонного и горизонтального бурения. Первая промышленная система MWD Teleco Oilfield Sevices была выпущена в 1978 г. и включала измерение ГК, КС, инклинометрию и передачу информации по гидроимпульсному каналу связи.

Последние каталоги и рекламная информация Baker Hughes INTEQ содержат важную информацию о технологии зарезки второго или нескольких боковых горизонтальных стволов в стволе (вертикальной) обсаженной скважины.

При необходимости проходки бокового ствола на проектной глубине устанавливается пакер, на который опускается ориентированный отклонитель (Whipstock). Затем на отклонитель опускается фрезерное оборудование, которым в среде из минерального масла вырезается окно в обсадке (трубе и цементном камне) заданного размера. Затем опускается сборка для проходки ГС, как правило, с малым радиусом кривизны. Если предполагается проходка более одного горизонтального ствола, то пакер является съемным и операции проводятся снизу вверх. Дальнейшее обустройство таких многоэтажных конструкций (установка эксплуатационного оборудования) выполняется, как правило, с помощью гибких труб (ГТ).

В каталогах фирмы можно найти упоминание о применяемых буровых растворах, что исключительно важно для проходки ГС. В состав может входить бентонит, минерализованный крахмал, зерна солей, минеральные масла, растворимые в нефти смолы, водорастворимые полимеры. Упомянуто несколько фирменных составов: PEREFLOWTM, BIOLOSE90, SYN-TEQSM, AQUA-DRILLSM.

Состав растворов и их свойства выбираются из технологических соображений (оптимизация проходки, сохранение коллектора, запечатывание зон ухода раствора и т.д.). Если уход традиционного глинистого раствора грозил аварией (заклиниванием колонны), то уход современных растворов несет экономические потери, поскольку это растворы достаточно дорогие. К сожалению, параметры состава и свойств растворов, кроме товарных знаков, не сообщаются.

Как хорошо известно, параметры раствора исключительно важны для проведения и интерпретации ГИС, и здесь необходима дополнительная информация.

Каталог скважинной геофизической аппаратуры Baker Hughes INTEQ (причем вся она имеет фирменный знак Teleco) содержит три поколения приборов.

Первое поколение DMWD (Directional MWD). NaviTrak. NaviGamma аксиально, на специальных центраторах, чтобы не препятствовать потоку бурового раствора, был расположен прибор диаметром 51 мм. В приборе были расположены телеметрия, батарейное питание, инклинометрическая система (в немагнитном участке трубы), датчики параметров потока, детектор гамма-излучения NaviGamma. Прибор мог быть извлечен из буровой колонны, для чего имелся специальный захват. Приборы допускали размещение в трубах диаметром от 7,9 до 24,1 см.

Второе поколение имело стандартную компоновку, в которой зонды ГИС размещены на/или в стенках буровых труб. Все системы имеют гидроимпульсную телеметрию с электроприводом от турбины. Инклинометр в немагнитном отрезке трубы DirectionalMWD (по-видимому, из бериллиевой бронзы BeCu), дополнительно детектор гамма-излучения (по-видимому, спектрометрический) Directional-Gamma MWD, дополнительно датчики осевой нагрузки и крутящего момента долота Dynamic-Gamma.

Следующее поколение приборов под названием FEMWD (Formation Evaluation MWD) содержит дополнительно 40,6 см потенциал-зонд Resistivity-Gamma-DirectionalTM, трехэлементный зонд ИК, работающий на частоте 2МHz, регистрирующий активную и реактивную компоненту сигнала Dual-Propagation-Resistivity и дополнительно двухзондовые комбинации ННК и ГГК MNP, MDL.

Сообщается, что при разработке последнего электромагнитного канала выполнены большие объемы компьютерного моделирования, направленные на получение теоретических кривых показаний метода на сильно наклонных границах раздела для тонкослоистой пачки пластов. Рассчитана активная и реактивная компонента сигнала с учетом расположения элементов зонда на колонне, ее свойств, раствора и зоны проникновения. Выявленные краевые эффекты как будто подтверждаются скважинными измерениями в горизонтальных скважинах (приведен пример).

Модуль ГГК содержит коллимированный цезиевый источник, коллимированные сцинтилляционные детекторы (Nal) с бериллиевыми окнами для создания необходимой баропрочности для мягкого гамма-излучения.

Детекторы содержат реперные источники (seed sources) для термостабилизации шкалы спектрометра. Вся сборка размещена в стенке короткой секции буровой трубы, имеющей прилив для стабилизации против вибрации и создания необходимого прижима к стенке породы. Помимо обычной двухзондовой схемы измерения ГГК канал регистрирует мягкую компоненту гамма-излучения (так называемый фотоэлектрический фактор Р).

Канал ННК (MNP) содержит Am-Be источник нейтронов мощностью 5 кюри, два сцинтилляционных детектора с Li-6 и амплитудными анализаторами и другой необходимой электроникой. Вся сборка этого канала также размещена в стенке короткой секции буровой трубы с приливами для стабилизации против вибрации. как сообщено, выбор данной (необычной) конфигурации канала сопровождался интенсивными лабораторными экспериментами для повышения термостабильности, баро- и вибропрочности, снижения фона, повышения радиационной безопасности. Лабораторные исследования выполнены на 35 нейтронных моделях, включающих три литотипа с нулевой пористостью (полигоны не указаны). Как утверждается, создан набор интерпретационных палеток. По аналогии с каналом ГГК полная информация записывается в память прибора, необходимая часть (по-видимому, отношение показаний зондов, пропорциональное нейтронной пористости) передается на поверхность в реальном времени.

Важное замечание: Литиевые детекторы обладают чувствительностью к тепловым нейтронам, быстрым нейтронам и жесткому гамма-излучению, которое имеет место при поглощении нейтронов буровыми трубами. Выделение требуемого излучения на фоне помех производится с помощью амплитудного анализа. Реальный регистрируемый спектр сильно зависит также от состава литиевых стекол, геометрии измерений, экрана между источником и детекторами и т.д. Поэтому сообщение о большом объеме математического и физического моделирования, сопровождавшего создание данной аппаратуры, уместно. Насколько известно автору обзора, для моделирования использован наиболее обширный модельный парк ГИС, приспособленный вдобавок для работы со сборками MWD. Иными способами получить градуировочные графики и поправки на мешающие факторы невозможно.

Приборы имеют нормальный ряд по диаметрам, совпадающий с номиналами бурения, причем малогабаритных конструкций не замечено (менее 150 мм). Блоки ГГК и ННК с источниками излучения монтируются в трубу любого диаметра снаружи, причем отмечено, имеется три типа зажимов-захватов для исключения потери источников в любых обстоятельствах.

Таким образом, сборка Teleco Triple ComboSM (DPRII, MNP, MDL) позволяет передать минимально необходимую для оперативной интерпретации часть информации на поверхность (режим 111), а большую часть информации записать в память прибора для последующего считывания на поверхности (режим с фирменным термином Recorded-While-DrillingR (RWDR)). Сообщено, что одновременно записываются параметры качества, время работы и плотность записи (так в тексте). Комплекс позволяет реализовать довольно сложную интерпретацию с оценкой матрицы и насыщения коллектора. Приведен пример интерпретации в пятикомпонентной объемной модели FEMWD: матрица, глина, вода, нефть, газ.

Недавно появилось рекламное сообщение (Oil&Gas J. aug28,96) о промышленных испытаниях системы NaviGatorTM. Она помимо известных описанных выше элементов система содержит азимутальный детектор гамма-излучения и электромагнитную систему зондирования с переменной частотой (указаны две величины 400 кГц и 2 МГц). Отмечено, что при длине 4,3 м система обладает глубинностью 5,5 м, что может обеспечить требуемую навигацию прибора в коллекторе (т.е. опасное приближение к водонефтяному или газонефтяному контактам).

Там же отмечено появление системы бурения нового поколения Navi-DrillR Ultra MIXL, M2PxL, которая характеризуется большей мощностью, что увеличивает эффективность горизонтального бурения. Других подробностей не содержится.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   33


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

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал