что такое рус в бурении

Что такое рус в бурении

Нефтегазовое образование запись закреплена

Перевели: «Нефтегазовое Образование» vk.com/petroleumeducation
Источник информации «Wikipedia»

A rotary steerable system (RSS) is a form of drilling technology used in directional drilling. It employs the use of specialized downhole equipment to replace conventional directional tools such as mud motors. They are generally programmed by the measurement while drilling (MWD) engineer or directional driller who transmits commands using surface equipment (typically using either pressure fluctuations in the mud column or variations in the drill string rotation) which the tool responds to, and gradually steers into the desired direction. In other words, a tool designed to drill directionally with continuous rotation from the surface, eliminating the need to «slide» a mud motor.

The methods used to direct the well path fall into two broad categories, these being “push-the-bit” or “point-the-bit”. Push-the-bit tools use pads on the outside of the tool which press against the well bore thereby causing the bit to press on the opposite side causing a direction change. Point-the-bit technologies cause the direction of the bit to change relative to the rest of the tool by bending the main shaft running through it.

The advantages of this technology are many for both main groups of users: geoscientists and drillers. Continuous rotation of the drill string allows for improved transportation of drilled cuttings to the surface resulting in better hydraulic performance, better weight transfer for the same reason allows a more complex bore to be drilled, and reduced well bore tortuosity due to utilizing a more steady steering model. The well geometry therefore is less aggressive and the wellbore (wall of the well) is smoother than those drilled with a motor. This last benefit concerns geoscientists, because better measurements of the properties of the formation can be obtained, and the drillers, because the well casing or production string can be more easily run to the bottom of the hole.

Источник

Роторные управляемые системы. Первые результаты импортозамещения. Испытания отечественных РУС

В комплексе с различными MWD/LWD инструментами РУС открывают новые возможности при наклонно направленном бурении и решении сложных геологических задач.

РУС применяются для реализации морских, арктических проектов, бурения многоствольных и горизонтальных скважин с экстремально большим отходом от вертикали, точной проводки ствола и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами.

Рис. 1. Эволюция технологий наклонно направленного бурения

Современное высокотехнологичное оборудование значительно повышает эффективность строительства сложных скважин, а также дает возможность бурить скважины протяженностью более 12 км и с экстремально большим отходом от вертикали.

По данным ЦДУ ТЭК Минэнерго РФ объем бурения с применением РУС в 2014 г составил 210 горизонтальных скважин.

В основном РУС использовались для бурения нижней части секции под эксплуатационную колонну и горизонтальных секций.

По экспертной оценке ROGTEC, к 2020 г прогнозируется рост объема бурения горизонтальных скважин с применением РУС до 2000 скважин/год.

Мировыми лидерами в производстве РУС (1) являются компании: Baker Hughes, Schlumberger, Halliburton, Weatherford (1).

В РФ эти 4 компании предоставляют полный объем высокотехнологичных услуг РУС+MWD/LWD.

Собственные разработки РУС имеют многие небольшие компании: Aps Technology, Gyrodata, National Oilwell Varco, Scientific Driling, Smart Drilling, Doubble Barrel RSS, Terravici Drilling Solutions, Renhe Group, BHDC, TIANJIN, ZPEC и др.

Отечественные РУС и их испытания

Сегодня разворачивается масштабная программа по импортозамещению.

Ставится задача поднять на новый уровень отечественную промышленность, в тч за счет инвестиций в разработку технологий, необходимых для ТЭК.

Одним из 1 х направлений импортозамещения в ТЭК и в высокотехнологичном бурении стали именно РУС.

В 2015 г только 2 производителя: концерн Электроприбор и НПП Буринтех, закончив этапы концептуальной проработки и проектирования, смогли выйти на скважинные испытания прототипов 1 х отечественных РУС.

«Тюменская буровая компания», «Пермская компания нефтяного машиноcтроения», ГК Интегра и др, озвучили свои намерения разрабатывать РУС, но пока работы находятся на стадиях концептуальной проработки и проектирования.

На рис 2 представлен прибор РУК-8.75 БС производства концерна Электроприбор.

Направление долота регулируется путем нажатия на стенку скважины выдвижными башмаками. Имеются 3 выдвижных башмака.

При испытании прибора РУК-8.75 БС были поставлены следующие задачи.

1. Проверка характеристик системы:

— устойчивости к внешним воздействиям в условиях бурения скважины (скважинным давлению, температуре, осевым и боковым нагрузкам, вибрации);

— способности отклонять в заданном направлении траекторию скважины при вращении бурильной колонны;

— интенсивности искривления ствола в режимах сброса и набора зенитного угла (ЗУ).

2. Исследование возможности передачи управляющих команд с поверхности при помощи вибрации колонны.

3. Оценка надежности и износостойкости.

Характеристики компоновки низа бурильной колонны (КНБК) приведены в таблице.

При испытаниях прибора РУК-8.75 БС:

— успешно пройден тест перед спуском в скважину;

— обеспечен выход на плановый режим бурения;

— подтверждена способность прибора изменять траекторию скважины при непрерывном вращении всей бурильной колонны;

— показана возможность принимать команды с поверхности.

— не имеет связи с телеметрией и не передает данные на поверхность,

— не обеспечивает точное управление траекторией,

— имеет ненадежный внутренний элемент управления, который разрушился за 216 м бурения.

Дорабатывать РУК-8.75 БС необходимо по 2 направлениям, приведенным на рис 3.

Пути совершенствования прибора РУК-8.75 БС во многом предопределены тем, что эволюция похожих конструкций РУС уже известна.

На рис 4 представлена схема прибора РУС-ГМ195, который является прототипом серийной РУС и по способу управления долотом относится к типу Point-the-bit.

Прибор имеет 2 режима работы: набора кривизны и стабилизации.

Для защиты от поворота корпуса применяются 1 выдвижная лопатка и 2 пассивные направляющие.

Рис. 4. Схема прибора РУС-ГМ-195

Задачи испытаний РУС-ГМ-195, условия применения, КНБК и режимы бурения в целом соответствовали тем, которые были определены при испытаниях РУК-8.75 БС.

— успешно пройден тест перед спуском в скважину;

— обеспечен выход на плановый режим бурения;

— имеется связь с телеметрией, обеспечивающая возможность наблюдать за работой оборудования.

— конструкция не обеспечивает стабилизацию невращающейся части прибора в открытом стволе, что привело к невозможности управления траекторией;

— набор кривизны осуществляется спорадически: со стабильным положением отклонителя пробурено 6 из 135 м проходки в режиме направленного бурения с интенсивностью 0,16°/1 м;

— индикация режимов работы РУС слабая или отсутствует даже при наличии связи с телеметрией;

— невозможно определить способность принимать команды по переключению режимов работы.

Дорабатывать РУС-ГМ-195 можно в нескольких направлениях (рис. 5).

Выбор того или иного пути совершенствования узлов конструкции помимо инженерного обоснования требует оценки затрат и рисков, так как концепция, предложенная НПП Буринтех, не имеет аналогов в мире.

Рис. 5. Направления совершенствования прибора РУС-ГМ-195

В конце 2014 г директор ИПНГ РАН, академик А. Дмитриевский, выступая на 7 м Международном промышленно-экономическом форуме в РГУ НиГ им И. Губкина, отметил, что реализация «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» подразумевает использование естественных конкурентных преимуществ нашей страны и ее инновационного потенциала за счет формирования длинных технологических цепочек высоких пределов (2).

Инновационный потенциал страны в области производства оборудования для эффективного бурения крайне высок, так как отечественные компании на данный момент не имеют собственных высокотехнологичных решений.

В связи с тем, что сложность скважин во многом определяется качеством запасов, в будущем рынок высокотехнологичного бурения, безусловно, будет расти.

Источник

Роторная управляемая система для бурения скважин

Роторная управляемая система для наклонно-направленного и горизонтального бурения.

Роторная управляемая система – это буровое оборудование, которое предназначено для бурения наклонно-направленных, горизонтальных и многоствольных скважин с экстремально большим отходом от вертикали, точной проводки ствола скважины и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами, а также для бурения на континентальном шельфе, Арктике и сложных геологических условиях.

Роторная управляемая система для бурения скважин:

Роторная управляемая система состоит из гибкого соединения, стабилизатора, контрольного блока и отклоняющего блока. В состав отклоняющего блока входит долото.

Рис. 1. Внешний вид роторно-управляемой системы для бурения скважин

При использовании роторной управляемой системы отклоняющее усилие на долото создается прямо в процессе вращения бурильной колонны, а управление отклоняющим блоком происходит с поверхности.

Преимущества роторно-управляемой системы:

– получение более качественного ствола скважины,

– позволяет бурить протяженные – более 10 км горизонтальные стволы,

– снижение рисков возникновения осложнений и аварий,

– позволяет осуществлять управление траекторией бурения скважины,

– широкий спектр применения,

– возможность бурения в сложных геологических условиях,

– более плавная траектория (меньшая извилистость) скважины по сравнению с винтовыми забойными двигателями,

– возможность применения в скважинах с высокими пластовыми температурами и давлениями, в которых ограничено применение винтовых забойных двигателей,

– повышение скорости бурения за счет снижения сил трения и лучшей очисткой ствола от шлама,

– улучшается вынос шлама,

– использование роторной управляемой системы во много раз увеличивает эффективность разработки запасов нефти.

как производят роторные управляемые системы в бурении принцип действия рус
роторно управляемая система принцип работы чертеж target сибинвестгруп иркутская область

Источник

Какие перспективы открывает начало производства роторных управляемых систем в России

Пять лет назад «Газпром нефть» включилась в работу по созданию отечественных роторных управляемых систем, так нужных для эффективного строительства высокотехнологичных скважин. Недавно в разработке был сделан серьезный шаг вперед: на активах компании успешно испытан предсерийный образец такого оборудования. О том, почему его создание оказалось задачей исключительной сложности и какие перспективы открывает начало производства подобных систем в России, — в материале «Сибирской нефти»

Проблемные траектории

При таком способе с увеличением длины горизонтального ствола риск осложнений заметно возрастает. Кроме того, смена режимов бурения создает в стволе разнообразные неровности, изгибы, изменения диаметра, что также может затруднить бурение, проведение каротажа, спуск обсадной колонны и заканчивание. Многочисленные операции по спуску и подъему оборудования, без которых при бурении на ВЗД не обойтись, требуют времени, а на промывку скважины тратится очень много электроэнергии.

Наконец, при бурении длинного горизонтального ствола с ВЗД обеспечить высокую точность попадания в нужный интервал достаточно сложно, а сегодня это все чаще становится непременным условием успеха. Бурильная колонна хоть и состоит из стальных труб, на самом деле достаточно гибкая, и чем дальше ее приходится проталкивать по горизонтальному стволу, тем сложнее управлять долотом на ее конце. С ростом протяженности горизонтального ствола возрастает и масса бурильной колонны, и сила трения ее о стенки скважины. С какого-то момента дальнейшее продвижение по заданной траектории оказывается невозможным.

Сплошные преимущества

РУС может менять направление за счет действия отклоняющей системы, расположенной за долотом, управлять которой можно с поверхности. Две основные разновидности конструкции РУС различаются по устройству этой отклоняющей системы. В первом случае отклонение траектории происходит за счет изменения положения лопаток, упирающихся в стенки ствола скважины и отклоняющих долото в нужную сторону (см. рис. на стр. 52). Во втором, чтобы добиться аналогичного результата, специальный механизм изгибает вал, вращающий долото.

При этом встроенная система телеметрии, расположенная гораздо ближе к долоту, чем при использовании ВЗД, постоянно контролирует отклонения ствола и передает данные на поверхность, где принимаются решения о дальнейших корректировках траектории.

Система позволяет добиться не только удивительной точности и значительного отхода от вертикали, недоступных для ВЗД. С их помощью можно бурить идеально вертикальные скважины с углом отклонения не более 0,2 градуса. А за счет сокращения времени бурения уменьшается и период контакта бурового раствора с продуктивным пластом, и тот меньше загрязняется реагентами, что позитивно сказывается на его фильтрационных свойствах и притоке нефти в скважину.

Источник

Первые результаты испытаний роторно-управляемых систем российского производства

Роторные управляемые системы (РУС) — это современное поколение забойного бурового оборудования, которое обеспечивает снижение рисков возникновения осложнений и аварий, а также позволяет осуществлять управление траекторией скважины (рис. 1). В комплексе с различными MWD/LWD инструментами РУС открывают новые возможности при наклонно направленном бурении и решении сложнейших геологических задач. РУС применяются для реализации морских, арктических проектов, бурения многоствольных и горизонтальных скважин с экстремально большим отходом от вертикали, точной проводки ствола и вскрытия сложных пластов и пластов с нетрадиционными запасами.

Рис. 1. Эволюция технологий наклонно направленного бурения

Современное высокотехнологичное оборудование значительно повышает эффективность строительства сложных скважин, а также дает возможность бурить скважины протяженностью более 12 км и с экстремально большим отходом от вертикали.

По данным центрального диспетчерского управления топливно-энергетического комплекса объем бурения с применением РУС в 2014 г. составил 210 горизонтальных скважин. В основном РУС использовались для бурения нижней части секции под эксплуатационную колонну и горизонтальных секций. По экспертной оценке ROGTEC, к 2020 г. прогнозируется рост объема бурения горизонтальных скважин с применением РУС до 2000 скважин/год.

Мировыми лидерами в производстве РУС [1] являются компании: Baker Hughes, Schlumberger, Halliburton, Weatherford [1]. В настоящее время в РФ именно эти четыре компании предоставляют полный объем высокотехнологичных услуг РУС+MWD/LWD. Собственные разработки РУС имеют многие небольшие компании: Aps Technology, Gyrodata, National Oilwell Varco, Scientific Driling, Smart Drilling, Doubble Barrel RSS, Terravici Drilling Solutions, Renhe Group, BHDC, TIANJIN, ZPEC и др.

Отечественные РУС и их испытания

Сегодня разворачивается масштабная программа по импортозамещению. Ставится задача поднять на новый уровень отечественную промышленность, в том числе за счет инвестиций в разработку технологий, необходимых для ТЭК. Неудивительно, что одним из первых направлений импортозамещения в ТЭК и в высокотехнологичном бурении стали именно РУС.

В 2015 г. только два производителя: концерн «Электроприбор» и НПП «Буринтех» — перешагнули этапы концептуальной проработки и проектирования и смогли выйти на скважинные испытания прототипов первых отечественных РУС. Такие компании, как «Тюменская буровая компания», «Пермская компания нефтяного машиноcтроения», ГК «Интегра» и некоторые другие, озвучили свои намерения разрабатывать РУС, но пока работы находятся на стадиях концептуальной проработки и проектирования.

На рис. 2 представлен прибор РУК-8.75 БС производства концерна «Электроприбор». По способу управления долотом данный прибор относится к типу Push—the—bit. Направление долота регулируется путем нажатия на стенку скважины выдвижными башмаками. Имеются три выдвижных башмака. Работа прибора осуществляется на четырех режимах. Типоразмер долот — 220,7 мм. Источником питания служат литиевые батареи. Наиболее близкие аналоги — AutoTrak, BakerHughes, RSS Scout, SmartDrilling.

Рис. 2. Прибор РУК-8.75 БС — прототип серийной РУС

При испытании прибора РУК-8.75 БС были поставлены следующие задачи.

1. Проверка характеристик системы:

2. Исследование возможности передачи управляющих команд с поверхности при помощи вибрации колонны.

3. Оценка надежности и износостойкости.

Испытания прибора проведены сентября 2015 г. на Вынгапуровском месторождении. Интервал бурения — (216 м), время в скважине — 46 ч. Средняя механическая скорость проходки составила 29 м/ч, максимальная — 60 м/ч. Средняя интенсивность набора кривизны — 0,9 °/10 м, максимальная — 2 °/10 м. Характеристики компоновки низа бурильной колонны (КНБК) приведены в таблице.

При испытаниях прибора РУК-8.75 БС:

В то же время выявлен ряд недостатков. Прибор не имеет связи с телеметрией и не передает данные на поверхность, не обеспечивает точное управление траекторией, имеет ненадежный внутренний элемент управления, который разрушился за 216 м бурения. Дорабатывать РУК-8.75 БС необходимо по двум направлениям, приведенным на рис. 3. Пути совершенствования прибора РУК-8.75 БС во многом предопределены тем, что эволюция похожих конструкций РУС уже известна.

Рис. 3. Направления совершенствования прибора РУК-8.75 БС (КЛС — калибратор лопастной спиральный)

На рис. 4 представлена схема прибора РУС-ГМ195, который является прототипом серийной роторной управляемой системы и по способу управления долотом относится к типу Point-the-bit. Направление долота регулируется путем изменения геометрии нижней части РУС, принцип действия — гидромеханический. Прибор имеет два режима работы: набора кривизны и стабилизации. Для защиты от поворота корпуса применяются одна выдвижная лопатка и две пассивные направляющие. Типоразмер долот — Источник питания — поток промывочной жидкости. Аналоги отсутствуют.

Рис. 4. Схема прибора РУС-ГМ-195

Задачи испытаний РУС-ГМ-195, условия применения, КНБК и режимы бурения в целом соответствовали тем, которые были определены при испытаниях РУК-8.75 БС. Испытания проведены января 2016 г. на Южно-Приобском месторождении. Интервал бурения — (135 м), время в скважине — 46 ч. Средняя механическая скорость проходки — 18 м/ч, максимальная — 60 м/ч. Максимальная интенсивность набора кривизны — 1,5 °/10 м.

При испытании РУС-ГМ-195 отмечены следующие положительные моменты:

При этом выявлены следующие недостатки:

Дорабатывать РУС-ГМ-195 можно в нескольких направлениях (рис. 5). Выбор того или иного пути совершенствования узлов конструкции помимо инженерного обоснования требует оценки затрат и рисков, так как концепция, предложенная НПП «Буринтех», не имеет аналогов в мире.

Рис. 5. Направления совершенствования прибора РУС-ГМ-195

Заключение

В конце 2014 г. директор ИПНГ РАН, академик А.Н. Дмитриевский, выступая на VII Международном промышленно-экономическом форуме в РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, отметил, что реализация «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» подразумевает использование естественных конкурентных преимуществ нашей страны и ее инновационного потенциала за счет формирования длинных технологических цепочек высоких пределов» [2]. Следует отметить, что инновационный потенциал страны в области производства оборудования для эффективного бурения крайне высок, так как отечественные компании на данный момент не имеют собственных высокотехнологичных решений. В связи с тем, что сложность скважин во многом определяется качеством запасов, в будущем рынок высокотехнологичного бурения, безусловно, будет расти. Следовательно, импортозамещение высокотехнологичных сервисов в бурении, в частности РУС — безальтернативный путь, который должны пройти отечественные технологии бурения.

Источник