Hyperblade – технология увеличения скорости бурения горных пород

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

«Приготовиться к гиперпрыжку!» - фраза, которая часто звучит в научно-фантастических фильмах. С помощью такого прыжка герои путешествуют между планетами и даже галактиками буквально за считанные секунды, а помогают им в этом специальные гипердвигатели. С течением времени и развитием технологий стирается грань между реальностью и тем, что еще вчера казалось фантастикой.

В XXI веке это произошло, и у буровиков появился такой «двигатель»: долота с уникальной технологией HyperBlade от компании «Шлюмберже» позволяют бурить скважины с невиданной до этого механической скоростью проходки.

Рис. 1

Механическая скорость проходки (МСП) - один из главных критериев бурения. На рубеже XXI века именно благодаря долотам PDC удалось кратно повысить МСП. Это привело к значительному сокращению сроков строительства и стоимости скважин, а также позволило ввести в эксплуатацию месторождения.

Один из первых спусков технологии HyperBlade в России был произведен в Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. Данный регион известен своим большим количеством месторождений с различными геологическими условиями, и одно из таких - «Наульское». При строительстве скважин по облегченной конструкции секция эксплуатационной колонны перекрывает терригенную часть. Бурение данного интервала имеет несколько важных особенностей: временной фактор, от которого зависит стабильность ствола скважины, наличие пропластков вязких глин и гравелитов. Все это диктует условия для долота: оно должно бурить с максимально возможной МСП, при этом иметь высокую стойкость к ударным нагрузкам. Новый резец

Hyper как никакой другой подходит для таких условий бурения.

Раньше были не рентабельны для бурения. Долота PDC по сравнению с шарошечными, которые преобладали весь XX век, обладают более эффективной механикой разрушения - они внедряются своими резцами в породу и слой за слоем режут ее. За счет максимальной глубины внедрения особый прирост скорости происходит в мягких породах - глинах, аргиллитах, слабосцементированных песчаниках. Однако это накладывает ограничение на оптимизацию режущей структуры, и улучшение долот для такого геологического разреза в основном происходит в гидравлической части. Несмотря на низкую твердость и прочность, и здесь могут встретиться трудно буримые интервалы - вязкие и пластичные породы, в которых происходит падение механической скорости проходки без износа режущей структуры. При их бурении шлам имеет форму длинной и пластичной ленты, она достигает корпуса долота и сжимается. Это приводит к ухудшению очистки и может вызвать шламование породоразрушающего инструмента (рис. 1).

Именно для решения таких проблем и повышения МСП в мягких породах создан новый гиперболический резец - Hyper*. Он имеет уникальную вогнутую форму, благодаря которой режущая структура имеет положительный угол атаки (рис. 2). Такая конструкция позволяет внедряться в породу глубже, увеличивает агрессивность долота, а следовательно, и скорость бурения.

В пластичных и вязких породах такая форма тоже имеет преимущество - лента шлама закручивается сама, что приводит к ее разрушению (рис. 3). Это уменьшает размер выбуренных частиц и позволяет улучшить очистку ствола скважины.

бурение гиперболический резец

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Рис. 5

Кроме этого резец Hyper имеет более толстый алмазный слой, что позволяет повысить его прочность и стойкость к ударным нагрузкам (рис. 4). Это особенно актуально во многих регионах России, где в легкобуримом терригенном разрезе встречаются гравелиты или перепластование мягких и твердых пород.

Один из первых спусков технологии HyperBlade в России был произведен в Тимано-Печорской нефтегазовой провинции. Данный регион известен своим большим количеством месторождений с различными геологическими условиями, и одно из таких - «Наульское».

Первая же отработка технологии HyperBlade установила новый рекорд МСП на кусту и по всему Наульскому месторождению - 100 метров в час. В схожих условиях (профиль скважины - наклонно-направленный, J-образный, одинаковые параметры и интервалы бурения) механическая скорость проходки за секцию на 70% выше средней по кусту и на 27 % превосходит предыдущий лучший результат.

При строительстве скважин по облегченной конструкции секция эксплуатационной колонны перекрывает терригенную часть. Бурение данного интервала имеет несколько важных особенностей: временной фактор, от которого зависит стабильность ствола скважины, наличие пропластков вязких глин и гравелитов. Все это диктует условия для долота: оно должно бурить с максимально возможной МСП, при этом иметь высокую стойкость к ударным нагрузкам. Новый резец Hyper как никакой другой подходит для таких условий бурения. На основе опыта, полученного на данном месторождении, специалисты компании «Шлюмберже» совместно с инженерами «РН--Северная нефть» разработали новый дизайн долота - YZ519S, специально оптимизированного под условия бурения (рис. 5). Для основной режущей структуры были выбраны резцы Hyper. Для дополнительной защиты и увеличения стойкости долото оснастили алмазными элементами Stinger (рис. 5). Благодаря своей уникальной конической форме, а также более толстому алмазному слою, данные элементы обладают непревзойденной ударопрочностью.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Первая же отработка технологии HyperBlade установила новый рекорд МСП на кусту и по всему Наульскому месторождению - 100 метров в час. В схожих условиях (профиль скважины - наклонно-направленный, J-образный, одинаковые параметры и интервалы бурения) механическая скорость проходки за секцию на 70 % выше средней по кусту и на 27 % превосходит предыдущий лучший результат (рис. 6).

Долото YZ519S отлично зарекомендовало себя и со стороны стойкости - после всего пробуренного интервала оно получило незначительный износ по сравнению с долотами других производителей (рис. 7).

Технология HyperBlade также уверенно чувствовала себя и в интервале серых, вязких глин, в котором происходит снижения МСП, даже если режущая структура не имеет сильного износа (рис. 8). На графике видно, что скорость долота YZ519S выше, а ее линия тренда практически не имеет наклона по сравнению со значениями долота другого производителя. Это указывает на эффективность резцов Hyper в вязких породах.

Применение буровиками передовых технологий компании «Шлюмберже» при строительстве скважин даже в самых сложных условиях помогает получить результаты, которые еще вчера казались недостижимыми. Уже сегодня фразу «Приготовиться к гиперпрыжку!» можно услышать не только в фантастическом фильме, но и на буровых, работающих на «РН--Северная нефть» в России.

Размещено на Allbest.ru