Технология высокопроизводительного бурения Обзор технологий май 2002 г

Технология высокопроизводительного бурения Обзор технологий май 2002 г.

Новая эра автоматизированной забойной навигации Новое поколение бурового оборудования • Повышенная механическая скорость бурения • Повышенная механическая скорость скольжения • Меньшее закручивание ствола • Меньше извилистость ствола • Снижение вибрации • Выше надежность ГЗД и MWD • Лучше очистка ствола • Дольше срок службы долот

МЕ РЕ ЖУТ ШЕ ОЧ НИ НЫ Я Е ПР О УВЕЛИЧЕНИЕ СЛОЖНОСТИ СКВАЖИНЫ RST SLICKBORE AGM AGS DUMB IRON / ДВИГАТЕЛИ КОЛИЧЕСТВО СКВАЖИН УВЕЛИЧЕНИЕ СЛОЖНОСТИ И СТОИМОСТИ РЕШЕНИЯ Иерархия бурового оборудования

Оборудование Sperry-Sun AGS™ (Стабилизатор с регулируемым диаметром) • Два положения • Устанавливается гидравлически от забоя • Долота на забиваются • ГЗД не стопорится • Перемещается включением и выключением насосов • Четкая индикация положения на пульте бурильщика • Применяется 300 единиц оборудования • Диаметр ствола от 4 3/4” до 17 1/2” • Плавное изменение траектории

Как работает AGS

AGS в роторной КНБК Поршни убраны Стабилизатор с рег. диам. Пружинный стабилизатор Поршни выдвинуты Поршень Наддолотный стабилизатор Вмятина УБТ

От AGS к AGM (ГЗД с регулируемым диаметром) Роторная КНБК Наддолотный стабилизатор Стабилизатор с рег. диаметром УБТ Управлчяемая КНБК Наддолотный стабилизатор Стабилизатор с рег. диаметром ГЗД Sperry Drill™ Роторная КНБК Наддолотный стабилизатор Стабилизатор с рег. диаметром Пружинные стабилизаторы ГЗД Sperry Drill™ ГЗД с рег. диаметром Стабилизатор с рег. диаметром

Почему AGM ? • AGS дает небольшие изменения угла наклона, необходимые для скважин с большим отходом или горизонтальных скважин (+/- 0. 4 град. / 100 фут) • AGS над ГЗД не дает радикальных изменений угла наклона, обеспечивает очень плавный профиль • Радикальные изменения могут быть получены, если установить AGS ниже ГЗД • Надежность обоих инструментов снижается • AGM рассчитана на получение преимуществ обоих систем • Нынешние позиционирующие приборы дают +/- 3 град. / 100 футов, +/1 град. /100 футов если “переключены” • Трехпозиционный прибор дает +/- 3 град, плюс фиксированное положение

Резюме по AGS и AGM • Устанавливаются переключением насосов – нет никакой последовательности действий для фиксации – почти незаметно в процессе бурения • Внутренне надежная система, испытана на протяжении более 5 лет, сотни спусков • Средняя наработка на отказ AGS составляет от 6000 до 11000 часов • С помощью AGS пробурена самая длинная (5001 метров) горизонтальная скважина • Ставится прямо в стандартную КНБК – отсутствует продолжительный период обучения • AGM восполняет недостающие возможности управления AGS • AGM обеспечивает полную коррекцию по углу наклона и ограниченную азимутальную коррекцию

Slick. Bore против обычного ГЗД • Меньшее расстояние от долота до изгиба – – B 1 D 1 Уменьшает момент изгиба – Уменьшает радиус поворота 2 L 1 Снижает требуемый угол искривления корпуса при том же темпе набора кривизны – 1 Позволяет увеличить протяженность калиброванного диаметра B 2 D 2

Типовая КНБК Slick. Bore CIM DGR PWD (DDS) Переводник EWR-PHASE 4 PDC ГЗД

Результаты, полученные с помощью Slick. Bore • Применялся в Северном море и на шельфе Канады • Сокращение времени бурения на 25 -50% • Доказанное улучшение качества ствола • Меньше поломок MWD и ГЗД • Меньше износ долот • Датчики DDS™ подтверждают снижение вибраций • Обсадная колонна спускается на забой очень легко

Depth Зависимость проходки от времени бурения

Стандартный ГЗД с долотом с укороченной калибрующей частью Moderate vibrations Spiral borehole

Роторная КНБК, долото PDC Высокий и хаотический момент Калибровка ствола Вибрация от умеренной до сильной

Низкий момент Калибровка ствола Очень низкая вибрация

Концепция роторной управляемой КНБК • Возможность вращения бурильной колонны 100% всего времени – Улучшается передача весовой нагрузки и механическая скорость проходки – Улучшается очистка ствола за счет постоянного перемешивания выбуренной породы • Возможность ориентирования долота и бурения наклонно направленной скважины • Цель: ОСУЩЕСТВЛЯТЬ ОТКЛОНЕНИЕ ДОЛОТА БЕЗ УЧАСТИЯ В ЭТОМ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Основной принцип работы системы Geo-Pilot Консольный подшипник • Вращающийся вал отклоняется в центре между подшипниками с двойными эксцентриковыми кулачками • Заставляет долото наклоняться в противоположном направлении Эксцентриковые кольца Фокальный подшипник Интервал перемещений

Принцип действия Geo-Pilot заключается в отклонении вала между долотом и бурильной колонной. В невращающейся части кожуха содержится элегантное, компактное и прочное отклоняющее устройство, передающее отклонение на вал, обеспечивая постоянно контролируемое управление (как углом торца бурильного инструмента, так и эффективным углом изгиба). Другими словами, такой принцип действия позволяет (при вращающейся бурильной колонне) изменять направление бурения на забое и темп набора кривизны. Невращающийся наружный корпус

Роторная управляемая система Geo-Pilot™

Стабилизатор исходного состояния (подпружиненные ролики)

Отклонение вала эксцентриковыми кольцами Буровой раствор Внутреннее эксцентриковое кольцо Опоры Вал Наружное эксцентриковое кольцо Кожух Угол торца бурильного инструмента (УТБИ)

Отклонение вала Нейтральное положение Максимальное отклонение Промежуточное отклонение

Описание системы • Длина - 20 футов + 10 футов гибкая муфта • Угол наклона на долоте (ABI™) - 3 фута от долота • 6 из 8 электронных плат имеются в продаже • Полная интеграция с системой LWD для передачи данных в режиме реального времени • Сообщение с наземным оборудованием через скорость вращения и последовательность включений и выключений насоса (двустороннее – 3 квартал 2000 г. ).

Долото с длинной калибрующей частью • За счет центровки долота ствол скважины получается ровнее • Разрушительные толчки и вибрация сводятся до минимума

Коммуникативная последовательность Насосы РЕЖИМ 1 Прямое положение РЕЖИМ 2 Ориентированное положение, тот же УТБИ РЕЖИМ 3 Ориентированно е положение, новый УТБИ Вращение Сначала начать вращение, насосы вкл. через 20 сек. НАСОСЫ ВРАЩЕНИЕ Сначала вкл. насосы, вращение начать менее чем через 1 минуту Задать новый УТБИ Сначала включить насосы, вращение начать не менее чем через 1 минуту ВРЕМЯ (минуты)

Передача данных на Geo-Pilot • Управление Geo-Pilot с поверхности также возможно с помощью импульсов, передаваемых по буровому раствору. • Импульсы, создаваемые в буровом растворе на стояке, передают отрицательные импульсы. • Прием сигналов на забое осуществляется с помощью PWD. • Низкая частота идущих с поверхности импульсов позволяет одновременно осуществлять передачу импульсов на поверхность с помощью NP или P 4 M.

Передача данных на Geo-Pilot (продолжение) • Первые успешные полевые испытания системы передачи данных с поверхности с использованием Geo-Pilot состоялись на испытательном полигоне в Катуза. • Проводятся полевые испытания передачи данных с поверхности без Geo-Pilot. • Полная функциональность Geo-Pilot с наземным управлением достигается при наличии программы INSITE 5. 0 и обновленного программного обеспечения HCIM, PWD, и Geo-Pilot.

Передатчик сигналов с поверхности, установленный на скиде

Первая скважина - Saga Norway • 9, 849 - 10, 794 футов пробурено за 20 часов (945 футов при скорости проходки 47 футов/час). • Оборудование использовалось для разбуривания цемента и оборудования с обратным клапаном. • Последние 377 футов – попытка набрать кривизну – УТБИ изменялся хаотически – бурение продолжалось, пока это было возможно, но в конце концов оборудование было поднято на поверхность. • Вращение кожуха: в среднем 1 оборот в час, максимум 2 об/час • При анализе был обнаружен выход из строя уплотнения вращательного соединения в результате скачка давления

Вторая скважина - Spirit Energy 76 1 -й спуск 4507 футов 2 -1 спуск 1120 футов • 3330 футов – 9006 футов • Всего 5676 футов за 2 спуска • Начальный наклон- 33° • Потеря 2. 5°/100 футов при повороте на 182° и снова набор зенитного угла до 55° со скоростью 3°/100 футов • Система бурового раствора на углеводородной основе • До выхода из строя оборудование работало безукоризненно

Готово к спуску

Долото с длинной калибрующей частью • Алмазное (PDC) долото FM 2643 компании Security. DBS – 6 - лопастное – DART, с низким крутящим моментом – Защита калибровочной части 10. 5”

К-ты трения Обсадка 0. 18 Откр. ствол 0. 22 (ПЖ на угл. основе)

Рекорд, установленный с помощью Geo-Pilot (август 2000) TM • 24 спуска на сегодняшний день • Пробурено 7151 м / 23, 461 футов • 5 существенных поломок • Основная трудность при обеспечении долговечности заключается в чрезмерных потерях масла • Испытания наземного управления в Катуза прошли исключительно успешно Note: Terra Nova project not included in footage figures

Проект Maersk Halfdan 6 в Северном море 8 -1/2” SDBS Серия ‘X’ со втулкой 10 дюймов § 3383 футов за 41 часов § 1724 футов в режиме «отклонения долота" § 82. 5 футов/час в среднем § 150 футов/час максимум §Макс. искривление ствола 3 град. /100 футов §Управление бурением в тонком пористом пласте толщиной 3 -4 фута §ПЖ: 11. 9 ф/галл, KCl полимер

Коэффициенты трения при использовании Geo-Pilot в скважине Maersk Halfdan 6 Обычная КНБК – в стволе 8 -1/2” Средний к-т трения - 0. 30 КНБК Geo-Pilot – в стволе 8 -1/2” Средний к-т трения - 0. 11

Изображение закрученного в спираль ствола скважины при бурении обычной КНБК, полученное с помощью прибора акустического сканирования CAST

STATOIL NORNE - Пробурено 3570 футов без поломки - Triple Combo с PWD

Дальнейшие разработки для Geo-Pilot • Конструкция с использованием смотрящей вверх муфты обеспечивает наличие места для установки приборов • В настоящее время испытывается на устойчивость к температуре и вибрации (2 долота)

Дальнейшие разработки для Geo-Pilot Сцинтиллятор Датчик вибраций и темп. датчик Процессор 120° • Комбинированная инклинометрия на долоте и азимутальный ГК • Расстояние между датчиками - 3 фута 120° Сцинтиллятор Втулка высокого давления

Управление в небольших залежах в режиме реального времени Обзор технологий май 2002 г.

Максимальное вскрытие пласта в продуктивном интервале Нефть Water Oil Water Saturation Resistivity DGR™ Gamma Ray 0 (AAPI) 100 ROP 500 (ft/hr) 0 2 Well Path Водонасыщенность Neutron Porosity EWR® Resistivity (Ohm-m) 200 Water Saturation CNf® SW Neutron Porosity 42 (LS pu) -18 1 % 0 Вода Rate of Peneteration Gamma Ray X 00 TVD (FT) Zone A X 50 Well Path Zone B X 000 Measured Depth (Ft) X 500

Примеры из практики – Пример 1 – Модель Stratasteer Geosteering

Примеры из практики – Пример 2 – Модель Stratasteer Geosteering Профиль скважины Факт. и смоделированные данные нейтронного и плотностного каротажа Фактическое уд. сопротивление Данные по соседним скважинам Смоделированное уд. сопротивление Смоделированный и факт. ГК Одиночное нарушение Проложенная с помощью Stratasteer траектория ствола к третьему и четвертому объекту

Примеры из практики – Пример 3 – Модель Stratasteer Geosteering