Введение к работе
Актуальность работы
Поддержание высокого уровня объёмов добычи нефти и газа с применением ряда способов интенсификации притока, таких как: гидроразрыв пласта, кислотные обработки, тепловые обработки и т.п., не всегда возможно вследствие ряда технических, технологических и геологических причин, важнейшей из которых является несовершенное вторичное вскрытие продуктивных пластов.
В настоящее время актуальна задача разработки, испытания и внедрения в производство комплекса оборудования, обеспечивающего щадящую перфорацию обсадной колонны с образованием перфорационных каналов, максимально реализующих потенциальные возможности продуктивного пласта. При этом желательно исключить или свести до минимума негативное воздействие на призабойную зону пласта (ПЗП), вызванное кумулятивной перфорацией, занимающей в настоящее время до 90% объема вторичного вскрытия ПЗП.
В данной работе предлагается разработка оборудования для перфорации скважин бурением, которое способно обеспечить длину перфорационных каналов до 14 м с радиусом кривизны 5,6...13 м и диаметром 56...58 мм.
Использование предлагаемого оборудования позволит повысить совершенство вторичного вскрытия продуктивных пластов, возродить простаивающие скважины, повысить эффективность их эксплуатации даже при сложных геологических условиях.
Объект исследований: оборудование и инструмент, входящие в компоновку бурильной колонны как технической системы для вторичного вскрытия продуктивной зоны пласта скважины.
Предмет исследования: теоретические и экспериментальные исследования технологических параметров функционального назначения базовых элементов оборудования и инструмента компоновки нижней части бурильной колонны (КНБК) перфобура.
Цель работы - разработка технической системы КНБК для бурения глубоких перфорационных каналов малого диаметра и радиуса кривизны. Основные задачи
-
Анализ эффективности существующих способов вторичного вскрытия продуктивных пластов.
-
Разработка базовых элементов перфобура для работы в составе КНБК, включая долота и малогабаритные забойные двигатели, обеспечивающие бурение перфорационных каналов малого радиуса кривизны.
-
Аналитическое изучение работы КНБК в каналах малого диаметра, выбор конструкции компоновки и ее параметров в соответствии с профилем перфорационных каналов.
4. Разработка стенда, изготовление базовых элементов компоновки
перфобура и исследование их работоспособности.
Методы исследования Для решения поставленных задач выполнена конструкторская проработка базовых элементов перфобура, комплекс аналитических и стендовых исследований их работы, промысловые наблюдения и статистические обобщения.
Научная новизна
-
Аналитическими и стендовыми исследованиями впервые доказана возможность бурения глубоких перфорационных каналов малого диаметра и радиуса кривизны компоновками с серийными и специальными винтовыми забойными двигателями.
-
Выполнено аналитическое решение научной задачи, связанной с разработкой специальной перфорационной компоновки путем создания и исследования математических моделей, обосновывающих её как техническую систему для бурения различных интервалов глубоких криволинейных каналов малого диаметра и радиуса кривизны.
3. Аналитически установлено и экспериментально подтверждено, что для
обеспечения работоспособности компоновок при бурении глубоких
перфорационных каналов с заданным радиусом искривления, долотами режуще-истирающего действия необходимо, чтобы крутящий момент винтового забойного двигателя был больше суммы изгибающего момента, действующего в КНБК перфобура, и перекашивающего момента, возникающего в роторе двигателя в режиме максимального КПД. Основные защищаемые положения
-
Конструкция малогабаритного многосекционного винтового забойного двигателя и шпинделя для него на армированных твердым сплавом подшипниках скольжения.
-
Аналитическое обоснование параметров базовых элементов перфобура и их согласование с проектным профилем перфорационного канала.
-
Созданные конструкции режуще- истирающих долот малого диаметра для работы с винтовыми забойными двигателями перфобура.
4. Результаты стендовых испытаний винтовых забойных двигателей и
компоновки перфобура в целом, подтверждающие их работоспособность.
Практическая ценность работы
По техническому заданию ООО «Газпром добыча Оренбург» ТЗ 3666-001-16801162-2008 «Устройство для бурения глубоких перфорационных ориентируемых многоствольных каналов (перфобур) типа ПБ-50-10-140/146» разработаны различные компоновки перфобура, испытанные на специально созданном лабораторном стенде, в результате проведенных экспериментов получены закономерности поведения КНБК в перфорационном канале.
Для обеспечения надежной работы КНБК экспериментально установлены следующие технические параметры перфобура:
- угол клина-отклонителя для компоновки с серийным двигателем Д-43.5/6.42.010, должен составлять 4... 5 при радиусе кривизны перфорационного канала 12...13 м; для компоновки со специальным двухсекционным двигателем 2Д-43.5/6 - угол должен составлять 8...9 при радиусе кривизны перфорационного канала 5,5...5,6 м;
угол перекоса осей двигателя и шпиндельной секции должен находитьс интервале 4.. .6;
крутящий момент винтового двигателя при максимальном КПД долэ-составлять не менее 180 Н-м при расходе промывочной жидкости не меі 2,0 л/с;
осевая нагрузка на долото диаметром 56...58 мм, при механичесі скорости бурения песчано-бетонного блока 5...7 м/ч, должна составл 2,0...2,5 кН, что обеспечивает паспортные характеристики винтовых забоин двигателей типа Д-43, полученные на сертифицированном стенде О» «ВНИИБТ»;
Проведены промысловые исследования опытных компоновок I капитальном ремонте скважин: №952 ОАО «АНК Башнефть» Чермасансю месторождения, №506Н ОНГКМ ООО «Газпром добыча Оренбург». Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены 58, 59, 60, 63-й научно-технической конференции студентов, аспирантов молодых ученых УГНТУ (г. Уфа, 2007, 2008, 2009, 2012 г.г.); Всероссийсі научно-технической конференции «Инновационное нефтегазої оборудование: проблемы и решения» (г. Уфа, 2010 г.); II Международь научно-технической конференции «Повышение качества строительс скважин» (г. Уфа, 2010 г.); Научно-практической конференции «Актуальн вопросы разработки нефтегазовых месторождений на поздних стади Технологии. Оборудование. Безопасность. Экология» (г. Уфа, 2010 Всероссийской научно-технической конференции «Инновациош нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (г. Уфа, 2010 г.); Всероссийской конференции «Нефтегазовое и горное дело» (ПНИПУ, г. Пер 2012г.).
Публикации
Основное содержание диссертации опубликовано в 13 работах, в том числе 2 публикации в ведущих научных рецензируемых журналах, включенных в перечень ВАК РФ, и 2 патента РФ на изобретение. Структура и объём работы
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка использованной литературы из 137 наименований, 167 страниц машинописного текста, включающего 67 рисунков, 11 таблиц и 4 приложения.
Автор выражает благодарность профессору А.Н. Попову и доценту А.И. Могучеву, а также всем сотрудникам кафедры нефтегазопромыслового оборудования за помощь в проведении исследований, оформлении и обсуждении результатов работы, а также аспиранту Лягову И.А. за помощь при проведении стендовых испытаний.
