Современные интеллектуальные инструменты для обеспечения качественного бурения наклонно-направленных скважин (стр. 1 из 2)

Булгаков А.А., Лугуманов М.Г., Иванов В.Я., Салов Е.А (ОАО НПФ «Геофизика»)

Исхаков И.А., Гибадуллин Н.З., Юмашев Р.Х., Иконников И.И.(АНК «Башнефть») г. Уфа

В последние годы в России созданы и внедряются в производство интеллектуальные инструменты, обеспечивающие контроль и документирование всего цикла строительства скважины в режиме реального времени, а главное, позволяющие управлять процессом бурения на основе надежных и точных характеристик технологических параметров бурения.

АНК «Башнефть» в результате тесного сотрудничества с научно-производственной фирмой ОАО НПФ «Геофизика» получила в свои руки несколько таких инструментов, оказывающих серьёзное влияние на технологию всех буровых работ.

В 1998г. в ОАО НПФ «Геофизика» разработана и прошла ведомственные испытания информационно-измерительная система (ИИС) контроля процесса бурения «Леуза-1», названная в честь сверхглубокой Леузинской скважины, где она проходила обкатку в процессе своего создания.

В настоящее время разработана новая модификация – станция контроля процесса бурения «Леуза-2».

Станция «Леуза-2» предназначена для непрерывного контроля и регистрации основных технологических параметров бурения. Станция включает комплект датчиков технологических параметров, табло бурильщика и рабочее место инженера-технолога или бурового мастера (рис. 1).

Рис.1.

В серийном варианте станции регистрируются 8 первичных параметров:

- вес колонны на крюке;

- крутящий момент на роторе;

- давление промывочной жидкости (ПЖ) на манифольде (на входе);

- плотность ПЖ в приемной емкости;

- уровень ПЖ в приемной емкости;

- индикатор потока ПЖ на выходе;

- расход ПЖ на входе, измеряемый электромагнитным методом;

- датчик глубины.

При необходимости станция «Леуза-2» может комплектоваться дополнительным набором датчиков, контролирующих электропроводность раствора на входе и на выходе, температуру раствора на входе и на выходе, момент на ключе, суммарное газосодержание и др., всего до 32 параметров.

Информация с первичных датчиков поступает на табло бурильщика и визуализируется на цифровых и линейных индикаторах в наглядном для бурильщика виде. В последующем вся информация после оцифровки и первичной обработки поступает в компьютер на рабочем месте мастера.

Программное обеспечение (ПО) станции «Леуза-2» состоит из двух частей: ПО регистрации технологических данных и ПО просмотра и обработки сохраненных данных.

ПО регистрации технологических данных предназначено для сбора, хранения и обработки информации, поступающей с датчиков, расположенных на буровой, и позволяет в масштабе реального времени решить следующие задачи:

прием и оперативную обработку информации от датчиков технологических параметров бурения, расположенных на буровой;

расчет вторичных параметров;

визуализацию информации на мониторе в виде диаграмм и в табличном виде;

формирование базы данных реального времени в масштабах времени, глубины и «исправленной» глубины с дальнейшим сохранением всей информации на жестком диске;

расчет и рекомендация наиболее оптимальных нагрузок;

выдачу оперативной информации на печать.

ПО просмотра и обработки сохраненных данных предназначено для последующего просмотра, анализа и интерпретации зарегистрированных данных, записанных предварительно в базу данных реального времени. По регистрируемым материалам в автоматическом режиме составляются суточные рапорта, а также рапорта по каждому долблению и по всей скважине. Рассчитываются и выдаются технико-экономические показатели бурения.

Сейчас станции «Леуза-2» надежно работают в АНК «Башнефть», ОАО «Татнефтегеофизика», ОАО «Коминефтегеофизика» и в ряде других регионов.

В АНК «Башнефть» станциями «Леуза-2» оснащены практически все буровые установки - всего 45 комплектов. С каждой буровой информация по спутниковому каналу связи поступает в диспетчерский пункт УБР, а в дальнейшем - в центр обработки информации объединения. Ведущие специалисты (геологи, технологи) не выходя из офиса, могут в реальном масштабе времени контролировать и корректировать процесс бурения на местах.

Рис.2.

Одновременно с созданием ИИС «Леуза-1» уфимские ученые-геофизики предложили нефтяникам современную станцию геолого-технологических исследований «Геотест-5».

Станция размещается в специализированном благоустроенном вагон-прицепе (рис. 2), который разделен на три отсека: аппаратурный, геологический и бытовой (рис. 3).

Рис.3.

В отличие от своих предшественников эта станция ни в чем не уступает зарубежным аналогам, кроме своей цены, которая почти на порядок ниже. Созданная на современном производстве дочернего предприятия фирмы ООО НПК «Нефтегеофизика» станция размещается на шасси прицепа или автомобиля КАМАЗ; имеет систему жизнеобеспечения европейского стандарта и оснащена высокоточной современной аналитической аппаратурой, датчиками технологических параметров, вычислительной техникой и программным обеспечением, представляющим собой комплекс аппаратно- программных средств для автоматизированного сбора, обработки и интерпретации информации о вскрываемом разрезе, в режиме реального времени, обеспечивающий безаварийный и оптимальный режим проводки скважин и высокую геологическую эффективность поисково-разведочного бурения.

Для контроля основных параметров процесса приготовления тампонажного раствора и цементирования скважин создана в 2001г. и прошла ведомственные испытания станция контроля цементирования скважин «КС-цемент». Станция монтируется на базе а/м УРАЛ, первичные преобразователи - в технологической линии. Измеряются: давление в нагнетательной линии, мгновенный расход, плотность и температура закачиваемой жидкости, уровень и плотность жидкости в осреднительной емкости, объем закачиваемого тампонажного раствора и др. с погрешностью не более 1,5%.

Промышленные образцы станции «КС-цемент» работают на буровых предприятиях АНК «Башнефть», в том числе и в Западной Сибири. Информация обрабатывается в режиме реального времени и позволяет технологам управлять качеством тампонажного раствора, предотвращая нежелательные гидроразрывы пластов, недоподъемы раствора в затрубном пространстве, исключать аварийные ситуации.

В последние годы в зарубежной и отечественной практике ведения буровых и промысловых работ получают все более широкое распространение высокоэффективные мобильные установки с использованием стальной длинномерной безмуфтовой гибкой трубы (так называемая колтюбинговая техника), предназначенные для проведения капитального ремонта и бурения нефтяных, газовых и газоконденсатных скважин, в том числе в условиях депрессии, т. е. при отрицательном перепаде давления в системе «скважина-пласт», без глушения.

Традиционная колтюбинговая установка представляет собой комплекс, смонтированный на полуприцепе с тягачом, и включает: барабан с гибкой трубой, механизм подачи трубы (инжектор), направляющую дугу («гусак»), кабину оператора с панелью управления и автономный силовой блок для обеспечения энергией барабана, инжектора и органов управления поста оператора.

КНБК имеет существенные различия, обусловленные конструктивными особенностями колтюбинговой установки, исключающей возможность вращения бурильной колонны и использования традиционых УБТ. Это обстоятельство делает невозможным бурение скважин роторным способом и требует применения гидравлических забойных двигателей.

ОАО НПФ «Геофизика», имея 30-летний опыт разработки и изготовления геофизических приборов для исследований бурящихся скважин, была привлечена нефтяной компанией «Башнефть» для создания технологии колтюбингового бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Так как основной объем буровых работ планируется выполнять на облегченных растворах в условиях депрессии, АНК «Башнефть» закуплена специальная закрытая циркуляционная система с управляемой дроссельной заслонкой на выходе из скважины (производство НПО «Бурение»), которая позволяет поддерживать требуемый перепад давления в системе «скважина - пласт».

Для успешного функционирования данной циркуляционной системы и безаварийной проводки скважин крайне важен оперативный контроль всех основных параметров циркулирующей промывочной жидкости. Для этих целей специалистами ОАО НПФ «Геофизики» разработан и изготовлен наземный аппаратурно-программный комплекс по оперативному контролю за параметрами ПЖ в данной циркуляционной системе. Комплекс позволяет контролировать 16 различных параметров, таких как:

давление, плотность, расход, электропроводность и температура ПЖ на входе и выходе из скважины;

уровень и давление ПЖ в приемных и циркуляционных емкостях;

концентрация углеводородных газов в сепараторе или на факельной линии.

В состав комплекса входят:

комплект датчиков на 16 параметров;

модуль сопряжения с датчиками;

модуль управления исполнительными механизмами циркуляционной системы;

компьютер оператора по растворам со специализированным ПО;

компьютер оператора по бурению.

Информация с комплекта датчиков через модуль сопряжения поступает в компьютер оператора по растворам. Программное обеспечение работает в многооконном режиме и позволяет отобразить на экране компьютера всю информацию в цифровом или графическом виде.

Данный комплекс позволяет контролировать и оперативно корректировать тот или иной параметр, задавая наиболее оптимальные режимы вскрытия продуктивного пласта.