Наклонно - направленное бурение. Оборудование ННБ

1.

Наклоннонаправленное
бурение
Оборудование
ННБ

2.

Используемое оборудование
Винтовые забойный двигатели
Телеметрическое оборудование
Калибраторы
Ясы
Долота
2

3.

Характеристики ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Основные характеристики ВЗД:
1.
2.
3.
4.
Частота вращения вала (долота)
Крутящий момент
Допустимый расход промывочной жидкости
Частота вращения бурильной колонны при определенных значениях угла перекоса
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты
вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества бурового раствора, типа
долота, геологических условий, механических свойств горных пород.
Для определения оптимального режима бурения необходимо провести исследования режима
бурения в скважине для роторного режима и режима слайдирования. По его результатам
обеспечить оптимальную механическую скорость проходки.
3

4.

Характеристики ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Основные характеристики ВЗД:
Дифференциальный перепад давления – разность давлений в
нагнетательной линии при работе двигателя под нагрузкой и
при отрыве долота от забоя. Для эффективной работы
двигателя дифференциальный перепад рекомендуется
поддерживать постоянным.
Для каждого типоразмера двигательной секции существует
свой максимально допустимый дифференциальный перепад
давления, прописанный в паспорте изделия.
4

5.

Устройство ВЗД
ВЗД относится к машинам объемного (гидростатического)
действия, применение которого позволяет осуществлять
процесс бурения при реализации высокого момента силы и
низкой частоты вращения на выходном
валу, малоизменяющейся при увеличении осевой нагрузки,
что позволяет эффективно применять современные
низкооборотные долота.
При бурении возможно осуществлять контроль работы
двигателя по изменению давления на насосах, поскольку
повышение перепада давления на двигателе
пропорционально увеличению момента силы на его валу
или наоборот.
Основными частями ВЗД являются: секция рабочих органов
и шпиндельная секция.
5

6.

Устройство ВЗД
Секция рабочих органов: Предназначена для преобразования гидравлической
энергии от буровых насосов в механическую в виде крутящего момента на
выходном валу. Состоит из статора и ротора.
Статор выполнен в виде стального корпуса с присоединительными резьбами и
привулканизированной внутри корпуса
резиновой обкладкой, имеющей винтовые зубья левого направления.
Стальной ротор имеет наружные винтовые зубья левого направления, число
которых на единицу меньше чем у статора. Ось ротора смещена относительно оси
статора на величину эксцентриситета, равную половине высоты зубьев.
Зубья ротора и статора, находясь в непрерывном контакте, образуют
замыкающиеся по длине шага статора единичные рабочие камеры. Буровой
раствор, поступающий в двигатель от насосов, достигает долота только в том
случае, если ротор вращается внутри обкладки статора, обкатываясь по его зубьям
под действием неуравновешенных гидравлических сил. При этом ротор совершает
планетарное движение: геометрическая ось ротора вращается относительно оси
статора против часовой стрелки (переносное вращение), а сам ротор
поворачивается по часовой стрелке (абсолютное вращение). За счет разности в
числах зубьев ротора и статора переносное вращение редуцируется в абсолютное с
передаточным числом, равным числу зубьев ротора, что обеспечивает сниженную
выходную скорость вращения и высокий момент силы на валу двигателя.
6

7.

Устройство ВЗД
Секция шпиндельная предназначена для передачи крутящего
момента от двигательной секции и осевой нагрузки от колонны
бурильных труб к долоту, а также для преобразования планетарного
движения ротора в соосное вращение долота.
Секция шпиндельная содержит вал, корпус, установленный в нем
радиально-упорный многорядный шариковый подшипник для
восприятия двигателем осевых нагрузок, верхнюю радиальную опору
вала и нижнюю радиальную опору вала. Вал шпинделя соединен с
ротором через карданный вал, который содержит маслонаполненные
шариковые шарниры, а также регулятор угла с углами искривления от
0° до 2°30’ и от 0° до 3°00’.
Также двигатель имеет верхнее противоаварийное устройство,
состоящее из переводника, ловильного винта, и нижнее
противоаварийное устройство в виде ловильной гайки,
предотвращающих оставление на забое деталей двигателя в случае их
поломки. В условиях буровой на шпиндельную секцию можно
установить корпусной центратор для улучшения управляемости
колонны при бурении скважин таким образом, чтобы на долоте
обеспечивались заданные условия для формирования траектории.
7

8.

Ступень - каждый полный виток статора
Заходность – отношение числа витков на
роторе к числу витков на статоре
ВЗД подразделяются на мало-, средне- и
высокоскоростные в зависимости от
заходности
Чем больше заходность, тем выше крутящий
момент двигателя и меньше число оборотов
Сумма площадей ротора и статора в любой
плоскости поперечного сечения рабочей
секции постоянна. В результате скорость
вращения двигателя постоянна при
постоянном расходе промывочной жидкости.
8

9.

ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Зависимость числа оборотов вала ВЗД от дифференциального давления и подачи
буровых насосов
Зависимость числа оборотов
от подачи насосов прямо
пропорциональная
Скорость
вращения
Q3
Q2
Чем больше Q, тем выше
обороты вала (долота).
Q1
Q
0
max
Дифференциальное давление
9

10.

ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Зависимость крутящего момента от дифференциального давления
Зависимость крутящего момента от
дифференциального перепада, прямо
пропорциональная
Чем больше ΔР, тем выше момент на валу
Крутящий
момент
Дифференциальный перепад давления –
разность давлений в нагнетательной линии при
работе двигателя под нагрузкой на забое и без
нагрузки над забоем.
Для эффективной работы двигателя
дифференциальный перепад рекомендуется
поддерживать постоянным.
Q
0
max
Дифференциальное давление
10

11.

ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Зависимость мощности ВЗД от дифференциального давления и подачи насосов
Характеристика ВЗД
Мощность:
Механическая
HP vs ∆P & Q
HP=TS/5252
Мощность,
л.с.
Гидравлическая
Q
HP=PQ/1714
0
max
Дифференциальное давление
11
Где:
HP-мощность, л.с.
Т-крутящий момент(фут-фунт)
S-скорость(об/мин)
P-перепад
давления(фунт/кв.дюйм)
Q=расход(галл/мин)

12.

ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Для каждого типоразмера двигательной секции существует максимально допустимый дифференциальный
перепад давления, указанный в паспорте изделия.
Работа при превышении максимально допустимого дифференциального перепада давления или при
периодических остановках двигателя приводит к резкому сокращению срока службы двигателя. Оптимальный
режим – 50% от ΔРmax
12

13.

ВЗД. Типы силовых секций
Профилированная двигательная
секция
Двигательная секция в стандартном
исполнении
13

14.

ВЗД. Типы силовых секций
Основные преимущества профилированных двигательных секций:
1. Резиновая обкладка статора постоянной толщины существенно повышает
энергетическую характеристику двигателя. Максимальная развиваемая
мощность по сравнению с «обычной» двигательной секцией при одной и той
же длине увеличивается на 50%. Значительно повышается тормозной момент
двигательной секции, что практически исключает вероятность торможения при
увеличении нагрузки.
2. За счет уменьшения максимальной толщины резиновой обкладки статора
снижается количество вырабатываемого и сохраняемого тепла, что
минимизирует усталость эластомера. Это обеспечивает работоспособность
статора при повышенных нагрузках. Теплопроводность резины в 10 раз меньше
теплопроводности стали и фактически равна теплопроводности дерева. По этой
причине в двигательных секциях, выполненных по традиционной технологии,
при повышении развиваемой мощности и/или температуры в скважине выше
определенной величины происходит саморазогрев резиновой обкладки до
температуры, при которой резина начинает терять свои упругие свойства
вплоть до перехода в хрупкое состояние. Увеличение температуры приводит к
расширению резины и увеличению натяга, что в свою очередь повышает
тепловыделение, то есть имеется положительная обратная связь. Сильнее всего
разогревается центральная часть каждого зуба статора, что приводит к
быстрому развитию трещин и разрушению резиновой обкладки.
14
Пример последствий саморазогрева на
поперечном разрезе статора в стандартном
исполнении:

15.

Характеристики ВЗД
профилированный ДШОТР-106.7/8П.30 (ООО «Гидробур Сервис», входит в ГК
ООО «НьюТек Сервисез»)
не профилированный аналог
Выходные параметры
мотора (обороты, момент)
определяются в зависимости от сообщенных
насосами расхода и
давления. В данном случае
Q=12 л/сек, диф. давление
Р=35 атм.
Рхх (давл.хол.хода)=30 атм.
В условиях буровой Pxx
определяется при
полностью ненагруженном
инструменте (1м от забоя)
15

16.

ВЗД. Выбор ВЗД для конкретных условий
Критерии выбора ВЗД
Типоразмер породоразрушающего инструмента (выбор геометрии
ВЗД)
Тип разбуриваемой породы(заходность, необходимый момент для
разрушения ГП)
Тип применяемой промывочной жидкости(выбор эластомера)
Особенности профиля (значение угла перекоса, навесное
оборудование (СТК))
Температура на забое(эластомер)
Гидравлические характеристики, необходимые для промывки
скважины
Тип применяемой системы
16

17.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Применение калибраторов (стабилизатор)
• Ликвидация желобов и искривлений ствола
• Контроля отклонения ствола
• Уменьшения риска дифференциального прихвата
17

18.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Типы калибраторов:
По положению установки в КНБК:
- Над долотные
- Между БТ
По конструкции:
- Вращающиеся
- Не вращающиеся
По конструкции лопастей:
- Интегральные
- Приварные
- Съемные
18
По форме лопастей:
- Прямо лопастные
- Лево спиральные
- Право спиральные
По конструкции:
- Вращающиеся
- Не вращающиеся
По материалу:
- Сталь
- Немагнитный сплав

19.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Расположение калибраторов
1. Наддолотный калибратор
- Небольшая длина 0,3-0,45м
- Нижнее соединение муфта
- В верхней муфте может располагаться (очень редко)
посадочное место для вставки обратного клапана
2. Калибратор бурильной колонны и КНБК
- Большая длина, распространенные размеры 0,5-1м
- Нижнее соединение обычно ниппель (муфта по спецзаказу)
- В верхней муфте обычно располагаться посадочное место
для вставки обратного клапана
19

20.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Форма калибраторов:
Прямые лопасти:
Генерируют повышенный уровень вибрации, требуют
большего крутящего момента
Улучшенное прохождение промывочной жидкости
Спиральные лопасти:
Меньше крутящий момент и вибрация
Правосторонняя
спираль
улучшает
вынос
шлама(турбулентный режим)
Левосторонняя спираль создает дополнительное
сопротивление потоку и турбулентность
(кавернообразование)
20

21.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Критерии применения:
Для буровых работ могут использоваться только
цельнофрезерованные лопастные или наворачиваемые
центраторы и калибраторы.
Допускается использование хомутных стабилизаторов на ВЗД и
турбобурах.
Центраторы и калибраторы с наварными лопастями
допускается применять только для секций диаметром больше
311 мм
21

22.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Определение места установки
Маятниковая КНБК(снижение зенитного угла)
Вертикальные участки скважин (центрирование
КНБК, для исключения самопроизвольного набора
параметров,
Интервалы снижения зенитного угла (S-образные
скважины)
Интервалы стабилизации а которых наблюдается
естественный значительный рост угла при
вращении БК.
Осложненные интервалы где запрещено
производить направленное бурение, но
необходимо снижение ЗУ, (интервалы с
поглощением БР)
22

23.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Рычаговая(Набирающая КНБК)
Скважины с большой плановой
интенсивностью набора параметров
Интервалы стабилизации а которых
наблюдается естественный значительное
снижение зенитного угла при вращении БК.
Осложненные интервалы где запрещено
производить направленное бурение, но
необходим набор параметров.
23

24.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
Стабилизирующая КНБК
Скважины с продолжительным интервалом
стабилизации параметров кривизны
Осложненные интервалы где запрещено
производить направленное бурение, но
необходима стабилизация параметров
кривизны.
24

25.

Используемое оборудование при ННБ: Калибраторы
КНБК со значительным удалением КЛС от долота
• Предотвращение возможного желобообразования ствола
скважины
• Уменьшения риска дифференциального прихвата
25

26.

Типы Ясов
26

27.

Яс, назначение
Назначение яса
• Яс предназначен для ликвидации прихватов бурильной
колонны при бурении нефтяных и газовых скважин.
• Яс работает в составе бурильной колонны и позволяет
создавать многократную осевую ударную нагрузку и
передавать вращающий момент для ликвидации прихвата
находящейся ниже яса части бурильной колонны.
27

28.

Типы ясов
Компоновка яса состоит из вала, корпуса, стопорного
механизма и шлицевого соединения вала с корпусом.
Вал и корпус перемещаются относительно друг друга в
осевом направлении.
Стопорный механизм фиксирует вал относительно
корпуса и обеспечивается время необходимое для накопления
энергии в бурильной колонне.
Шлицевое соединение вала с корпусом позволяет
передавать крутящий момент при бурении с вращением
бурильной колонны, а также передавать реактивный момент
от забойного двигателя.
Тип яса зависит от способа фиксации вала относительно
корпуса. Типы ясов подразделяются:
Механические
Гидравлические
Гидромеханические
28

29.

Механические Ясы
В механических ясах вал фиксируется
относительно корпуса с помощью
механического устройства (защелки).
Срабатывание яса происходит в
момент, когда к ясу передается нагрузка,
превышающая усилие срыва защелки.
Как правило, усилие срыва защелки
вниз составляет 35 ÷ 75% от усилия
срыва защелки вверх.
Сила удара зависит от усилия срыва
защелки, которое регулируется степенью
сжатия пружин. Регулировка степени
сжатия пружин, проводиться при сборке
яса.
29

30.

Гидравлические Ясы
В гидравлических ясах осевому перемещению
вала
относительно
корпуса
препятствует
гидравлический узел.
Гидравлический узел состоит из поршня
создающего давление масла и дозирующего
устройства,
которое
дозирует
количество
перетекаемого масла.
При приложении к ясу нагрузки вал входит в
сцепление с дозирующим устройством
и
начинается
переток
масла.
В
результате
обеспечивается достаточное время необходимое
для
накопления
значительной
энергии
в
бурильной колонне. Срабатывание яса происходит
в момент, когда вал выходит из сцепления с
дозирующим устройством.
Сила удара зависит от усилия приложенного к
ясу в момент когда вал выходит из сцепления с
дозирующим устройством.
30

31.

Гидромеханические Ясы
В гидромеханических ясах сочетается механическая защелка и гидравлический
узел.
Для удара вверх к ясу необходимо передать растягивающую нагрузку,
превышающую усилие срыва защелки вверх. После срыва защелки вал входит в
сцепление с дозирующим устройством. За время прохождения вала через дозирующее
устройство возможно изменить растягивающую нагрузку. Срабатывание яса
происходит в момент, когда вал выходит из сцепления с дозирующим устройством.
Сила удара зависит от усилия приложенного к ясу.
Для удара вниз к ясу необходимо передать сжимающую нагрузку превышающая
усилие срыва защелки вниз. При сжатии яса сила удара зависит от усилия срыва
защелки на сжатие.
31

32.

Определение места расположения Яса
32

33.

Определение места расположения яса в составе бурового инструмента
Успех ликвидации прихвата во многом зависит от места расположения
яса в составе бурового инструмента. Поэтому необходимо принимать во
внимание следующие факторы:
1) Профиль скважины;
2) Участки скважины с возможными осложнениями (осыпи и обвалы
горной породы, поглощения, желобообразование);
3) Предполагаемый вид прихвата: дифференциальный или
механический;
4) Вес бурового инструмента выше и ниже яса, в условиях конкретной
скважины;
5) Запас прочности верхних бурильных труб;
6) Место нахождения нейтральной точки во время бурения;
7) Нагрузка от работы бурового насоса.
33

34.

Общие рекомендации при выборе места расположения яса в компоновке
В общем случае, для определения места расположения
яса в составе бурового инструмента необходимо учесть
следующее:
1) Яс должен находиться выше интервала пред-полагаемого
прихвата.
2) Для максимальной эффективности освобождения
прихваченного инструмента, яс необходимо разме-щать как
можно ближе к точке предполагаемого при-хвата, но на
расстоянии не менее длины двух бури-льных труб или УБТ
от верхнего элемента КНБК.
3) Для исключения прихвата инструмента выше яса,
наружный диаметр элементов бурильной колонны,
расположенных над ним, не должны превышать наружного
диаметра яса.
34

35.

Общие рекомендации при выборе места расположения яса в компоновке
4) Максимальный зенитный угол α участка ствола скважины, на
котором располагается яс, не должен превышать 70° (для
гидравлических ясов) и 50° (для гидромеханических). В случае
расположения яса на участке ствола скважины с большим
зенитным углом, силы трения действующие на БК выше яса,
будут препятствовать передаче к ясу нагрузки, необходимой для
его перезарядки.
5) Во время бурения яс не должен находиться в зоне перемещения
нейтральной точки (N), при чем нейтральная точка может быть
как выше яса (N1), так и ниже (N2). Вес инструмента (P) между
ясом и нейтральной точкой должен составлять примерно 20% от
максимальной планируемой нагрузки на долото (G).
35

36.

Общие рекомендации при выборе места расположения яса в компоновке
Особенности эксплуатации гидравлических ясов при
бурении условно вертикальных стволов
При размещении гидравлического яса в зоне сжатия бурильной
колонны (ниже нейтральной точки N), возможны неконтролируемые
срабатывания яса.
Для исключения неконтролируемого срабатывания яса вниз
необходимо ограничивать осевую нагрузку на долото в течение
первых 3-5 минут бурения. Данное время необходимо для перетока
масла в ясе, после чего яс закроется без удара.
При последующем движении бурового инструмента вверх,
например, перед его наращиванием, яс полностью откроется под
воздействием нагрузки от работы бурового насоса, силы тяжести
бурильной колонны ниже яса и действующих на неё сил трения.
При размещении яса в составе бурильной колонны в зоне
растяжения (выше нейтральной точки N) яс будет находиться в
раскрытом положении. В этом случае неконтролируемые
срабатывания яса исключены.
36

37.

Общие рекомендации для расчета количества УБТ
1) УБТ над ясом необходимо для обеспечения достаточной массы,
необходимой для нанесения удара как вверх так и вниз.
2) УБТ под ясом необходимо для обеспечения жёсткости компоновки
для передачи удара к месту прихвата.
При расчете количества УБТ над ясом, необходимо учесть тип
ожидаемого прихвата.
Меньшее количество УБТ сообщает бóльшую ударную нагрузку, а
бóльшее количество УБТ, обеспечивает бóльший ударный импульс.
В случае механического прихвата, решающую роль играет ударная
нагрузка. В случае дифференциального прихвата – ударный импульс.
Для создания оптимального ударного воздействия по месту прихвата
непосредственно над ясом, необходимо установить УБТ общим весом
10÷20% от ожидаемого натяжения/сжатия яса.
37

38.

Порядок выполнения работ с
применением Ясов
38

39.

Учет нагрузок и усилий для нанесения ударов. Основные понятия
Гидравлическая задержка – это интервал времени с момента приложения к
ясу нагрузки, до момента его срабатывания. Время гидравлической задержки
зависит от величины нагрузки, приложенной к ясу.
При увеличении нагрузки, приложенной к ясу во время гидравлической
задержки, сила удара будет увеличиваться, а время гидравлической задержки
будет уменьшаться.
При уменьшении нагрузки, приложенной к ясу во время гидравлической
задержки, сила удара будет уменьшаться, а время гидравлической задержки
увеличиваться.
Фактическое время гидравлической задержки определяется во время
проведения стендовых испытаний яса после его сборки при приложении к нему
испытательной нагрузки, и указывается в паспорте яса.
Нагрузка, приложенная к ясу во время гидравлической задержки, не должна
превышать значения максимально допустимой растягивающей нагрузки,
передаваемой на яс во время гидравлической задержки.
39

40.

Пример расчета для гидравлического Яса
Пример расчета для удара вверх:
Вес бурильной колонны над ясом в буровом растворе, кг. 105000
Растягивающая нагрузка, приложенная к ясу, кгс…………….20000
Нагрузка для преодоления сил трения при подъеме, кгс…..4000
Нагрузка от работы бурового насоса, кгс……………….…….. 11200
Максимально допустимая растягивающая нагрузка, передаваемая
к ясу во время гидравлической задержки, кгс………………... 86000*
Тяговое усилие для проведения удара вверх, кгс
105000 + 20000…86000 + 4000 – 11200 = 117800…183800
40

41.

Порядок выполнения работ при проведении удара вверх
Натянуть бурильную колонну на расчетную величину тягового усилия
необходимого для проведения удара вверх;
• «Застопорить» буровую лебедку при помощи основного тормоза;
• После окончания времени гидравлической задержки яс откроется и произойдет
удар вверх;
• Для повторного удара вверх, яс необходимо перезарядить, для этого:
Разгрузить бурильную колонну до момента, пока показания индикатора веса
будут соответствовать весу бурильной колонны над ясом.
Дополнительно разгрузить бурильную колонну на величину, составляющую
примерно 50% от испытательной сжимающей нагрузки, указанной в паспорте
яса.
Для исключения удара вниз, время разгрузки должно быть не более времени
гидравлической задержки при испытании яса на сжатие (см. Паспорт яса, п.3
Свидетельство о приемке).
• Повторить работы, описанные выше.
41

42.

Пример расчета для гидравлического Яса
Пример расчета для удара вниз:
Вес бурильной колонны над ясом в буровом растворе, кг. 105000
Растягивающая нагрузка, приложенная к ясу, кгс………...... 20000
Нагрузка для преодоления сил трения при спуске, кгс……. 4000
Нагрузка от работы бурового насоса, кгс……………………... 11200
Максимально допустимая сжимающая нагрузка, передаваемая
к ясу во время гидравлической задержки, кгс………………... 86000
Остаточный вес бурильной колонны на крюке, кгс
105000 – 20000…86000* – 4000 – 11200 = 69800…3800
42

43.

Порядок выполнения работ при проведении удара вниз
•Разгрузить бурильную колонну над ясом до расчетной величины, необходимой
для удара вниз;
•«Застопорить» буровую лебедку при помощи основного тормоза;
•По истечении времени гидравлической задержки, яс полностью закроется и
произойдет удар вниз.
•Для повторного удара вниз, яс необходимо перезарядить, для этого необходимо:
Натянуть бурильную колонну до момента, когда показания индикатора веса
будут соответствовать весу бурильной колонны над ясом.
Дополнительно натянуть бурильную колонну на величину, составляющую
примерно 50% от испытательной растягивающей нагрузки, указанной в
паспорте яса.
Для исключения удара вверх, время натяжения должно быть не более времени
гидравлической задержки при испытании яса на растяжение (см. паспорт яса,
п.3, свидетельство о приемке).
43

44.

Возможные причины несрабатывания яса
• Прихват бурильной колонны выше яса;
• После удара не произвели перезарядку яса;
• При проведении удара вниз с циркуляцией промывочной
жидкости не учитывается растягивающая нагрузка от
работы бурового насоса;
• При расчете нагрузки для проведении удара вниз или
перезарядке яса после удара вверх, не учтены силы трения,
действующие на бурильную колонну.
44

45.

Преимущества и недостатки гидравлических ясов
Недостатки:
Преимущества:
В случае расположения яса в зоне сжатия
бурильной колонны, возможны неконтролируемые
срабатывания яса.
Возможно регулировать силу удара как вверх, так
и вниз. Яс эффективно работает:
- в скважинах со сложным профилем с большим
коэффициентом трения где затруднительно создать
осевое усилие, необходимое для удара вниз и
перезарядки яса;
в
глубоких
скважинах,
где
прочностные
характеристики верхних бурильных труб не позволяют
использовать гидромеханический яс.
45

46.

Преимущества и недостатки гидромеханических ясов
Недостатки:
В скважинах со сложным профилем, силы трения,
действующие
на
бурильную
колонну,
будут
препятствовать передаче к ясу нагрузки, необходимой
для его перезарядки.
Нет возможности регулировать силу удара вниз.
Преимущества:
Предохранительная защёлка предотвращает
неконтролируемое срабатывание яса во время бурения
и СПО.
Яс эффективно работает в скважинах с условно
вертикальным и наклонно направленным профилем с
максимальным зенитным углом до 50º.
46

47.

Критерии отправки яса в сервисный центр
Эксплуатация яса должна быть прекращена и яс должен быть доставлен
на специализированную базу независимо от текущей наработки в
следующих случаях:
1) Яс вышел из строя в процессе эксплуатации;
2) Яс использовался при проведении аварийных работ;
3) После применения кислотных ванн;
4) После работы яса с растягивающими нагрузками, превышающими
максимально допустимые значения;
5) В случае обнаружения повреждения корпусных деталей, следов утечки
масла через заправочные отверстия.
47

48.

Инклинометрия
48

49.

49

50.

50

51.

Измерительные
системы
Магнитные
Магнитные
Оптические
Механический
компас
Оптоволоконные
Элестронный
компас
Лазерные
51

52.

Телеметрия
на кабеле
Передача
данных
Запись в
память
Беспроводная
телеметрия
52

53.

53

54.

54

55.

55

56.

56

57.

57

58.

Механический компас
58

59.

Первый инструмент для исследования скважин бутылка с кислотой
59

60.

Магнитный одноточечный прибор
60

61.

Магнитный одноточечный прибор
61

62.

Лампы и линза
62

63.

Магнитный многоточечный прибор
63

64.

Магнитный многоточечный прибор
64

65.

Механические компасы
Достоинства:
Недостатки:
Надежность
Дешевизна
Интерпретация зависит
от оператора
Простота
Требует НУБТ
65

66.

Электронный компас
Датчики измеряют
гравитацию и
напряженность магнитного
поля Акселерометры Gx,
Gy, Gz
Необходимы для расчетов
зенитного угла
Магнитометры Bx, By, Bz
Необходимы для расчета
азимута
66

67.

Электронный компас
Состоит из: датчиков, блока памяти, процессора
67

68.

Расчеты измеренных показаний
68

69.

Данные замеров
• При проведении замеров инструмент передает сигналы от всех шести датчиков
инклинометра - Ax, Ay, Az, Mx, My, Mz.
• На основе измеренных величин рассчитывается следующий набор параметров:
• Gt – Общая сила тяжести - Ax, Ay, Az
• MagF – Общая напряженность магнитного поля - Mx, My, Mz
• DipA – Угол, на который вектор магнитного поля отклоняется от горизонтали – все шесть
датчиков
• Зенитный угол – угол оси скважины относительно вертикали - Ax, Ay, Az
• Азимут – направление скважины относительно магнитного севера - все шесть датчиков
• GTFA – Положение разметочной линии инструмента относительно верхней стороны
скважины - Ax, Ay
• MTFA – Ориентация разметочной линии инструмента относительно направления на
магнитный север – Mx, My
69

70.

Обеспечение качества замеров
• Параметры Gt, MagF и DipA используются для проверки качества замеров
• Значения всех этих параметров должны соответствовать прогнозируемым
величинам для данного местоположения в установленных пределах
• Если эти значения различаются существенно, то это может служит
признаком некачественно выполненного замера
• Прогнозируемые величины для данного местоположения и допустимые
пределы качества замеров должны быть определены на стадии
aпланирования до начала работ.
70

71.

Магнитные помехи со стороны элементов бурильной колонны
Наиболее часто встречающаяся причина погрешностей
• Величина помех изменяется с :
• Азимутом (Az)
• Зенитным углом (Inc)
• Географической широтой (latitude)
• Влияние снижается с помощью достаточного количества немагнитных труб
(non-magnetic tube)
71

72.

72

73.

Необходимое количество немагнитных УБТ
Для определения требуемого количества НУБТ нужно знать:
Географическое положение
Тип КНБК
Планируемый зенитный угол
Планируемый азимут
73

74.

Необходимое количество немагнитных УБТ
74

75.

Необходимое количество немагнитных УБТ
75

76.

Алгоритм коррекции Az по методу короткой УБТ
Рассчитывает направление ствола скважины если нет достаточного
количества немагнитных УБТ
Требует применение электронного прибора и значений Bx , By, Bz.
Требует знания теоретических значений DIP и Btotal
Отменяет искаженный Bz
Математически определяет верное значение Bz
Пересчитывает азимут
Результат пересчета обозначен как - скорректированный азимут
Требуется не менее 4 метров немагнитной УБТ
76

77.

Кабельная телесистема
Высокая скорость передачи данных
Помехоустойчивость
Надежность
Меньше перепад давления
Бурение происходит без вращения
Для наращивания нужно производить
подъема прибора
77

78.

Кабельная телесистема с использованием кабельного переводника
Благодаря этому переводнику,
кабель остается с наружи
бурильной трубы, что позволяет не
производить подъем прибора для
каждого наращивания
Бурение с вращением недопустимо
Растет риск повреждения кабеля
78

79.

Кабельная телесистема с использованием мокрого соединения
Позволяет бурить с
вращением
Мокрое соединение
возможно установить в
наклонном и
вертикальном участке
Требуется резать
кабель
79

80.

Инструмент (MWD) Measurement while drilling
Измерения MWD представляют собой процесс сбора показаний
каротажных датчиков, монтируемых в виде различных измерительных
компоновок в бурильных колоннах, с последующей передачей собранных
данных на буровую площадку в режиме реального времени на основе
использования методов беспроводной телеметрии.
Сбор и передача результатов измерений осуществляются без
прерывания процесса бурения.
80

81.

Телесистема с электромагнитным каналом связи
• Информация с телесистемы
передается с помощью
электромагнитных волн
• Электромагнитные волны
детектируются приемником на
поверхности
81

82.

Телесистема с электромагнитным каналом связи
Состоит из:
Прибора
Блока
преобразования
сигнала
Генератора
Корпуса
Изолятора
82

83.

Телесистема с электромагнитным каналом связи
Преимущества:
Отсутствие кабеля
Выше скорость передачи по сравнению с
гидравлическим каналом
Низкая стоимость телесистемы
Более устойчивы к содержанию песка в промывочной
жидкости по сравнению с гидравлическим каналом
Не чувствительна к помехам от насосов
Отсутствие датчиков на манифольде
Недостатки:
Ограниченная глубина
Наличие экранирующих пород (соль, уголь)
Чувствительность к электрическим помехам (сварка)
83

84.

Телесистема с гидравлическим каналом непрерывная волна
84

85.

Телесистема с гидравлическим каналом непрерывная волна
Подобные телесистемы используется поворотный клапан(модулятор) с
помощью которого создается непрерывное гармоническое колебание давления
в трубном пространстве.
85

86.

Телесистема с гидравлическим каналом непрерывная волна
Величина зазора между статором и ротором влияет на амплитуду сигнала,
однако приводит к более быстрому размыву рабочих частей.
86

87.

Состав КНБК с ТМС ЗТК
Сборка ТМС
ЗТК
ТМС ЗТК в составе
КНБК:
• Генератор
• Зонд ЗТК
• НУБТ короткая
• Разделитель
• ВЗД
• Инклинометр
• Долото
• Гамма-модуль
87

88.

Состав КНБК с ТМС ЗТК
Измеряемый зенитный угол
0-120º
Точность измерения зенитного угла
±0.15º
Измеряемый азимутальный угол
0-360º
Точность измерения азимутального угла
(при зенит. угле более 3,2º)
±1,5º
Измеряемый угол установки отклонителя (визирный угол)
0-360º
Погрешность по отклонителю
±1.5º
Максимальная рабочая температура, Сº
90
Максимальное гидростатическое давление, Мпа
60
Скорость вращения ротором , об./мин.
80
Расход промывочной жидкости, л/с
28 – 72
Типы буровых растворов
РУО, РВО
Максимальная концентрация кольматантов
143 кг/м³
модульзерно
ГК:среднего размера
Диапазон измерений
Точность измерений
Вертикальное разрешение
Температурный диапазон
Виброустойчивость (при продолжительном воздействии
вибраций в диапазоне частот от 15 до 80 Гц)
Устойчивость к ударам длительностью не более 0,5 мС
0…1000 API
5%
110 мм
0…1250С
30G
250G
88

89.

Телесистема с гидравлическим каналом непрерывная волна
Преимущества
Подобные телесистемы обладают большей скоростью передачи данных,
чем телесистемы с положительным импульсом
Недостатки
Однако обслуживание таких телесистем происходит в условиях цеха ( нужно
завозить в вывозить каждый раз для обслуживания)
Более требовательны к насосам (скачки давления ниже)
Выше цена
89

90.

Телесистема с гидравлическим каналом отрицательный импульс
Эта телесистема создает
импульсы с обратным знаком
(негативный импульс) благодаря
кратковременному уменьшению
давления в трубном
пространстве.
Скорость передачи данных
такой телесистемы выше чем на
положительных импульсах.
Такая телесистема более
требовательна к насосам.
90

91.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс
Эта телесистема создает импульсы
давления кратковременно перекрывая
поток жидкости в трубном пространстве.
Импульсы воспринимаются датчиком
давления установленным в манифольде
91

92.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс
Телесистема состоит из:
92

93.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс
Перед началом работ, необходимо уточнить о
реальных возможностях насосов для правильного
подбора статора
93

94.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс
Во время бурения необходимо постоянно контролировать % содержания
песка в промывочной жидкости, иначе износ быстро ускоряется
94

95.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс
Преимущества:
Сигнал передается с больших глубин
Состав горной породы не влияет на передачу сигнала
Не чувствительна к электрическим помехам
Нет ограничения к электро проводимости промывочной жидкости.
Недостатки:
Скорость передачи данных ниже
Наличие пены ослабляет или блокирует сигнал
Более требовательна к содержанию песка
Выше цена
95

96.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
Еще одной разновидностью телесистем подобного типа является
телесистема с блоком батарей.
В такой телесистеме нет генератора, и устройство клапана отличается от
описанной выше.
96

97.

Телесистема с гидравлическим каналом (технические характеристики)
Погрешности измерений
97

98.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
98

99.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
99

100.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
На подобных телесистемах используется переводник
UBHO
• Универсальный
ориентирующий переводник
Pulser Assembly
Сборка пульсатора
• Используется для фиксации
извлекаемых геофизических
приборов
Wear Cuff
Износостойкая накладка
Muleshoe
(UBHO Sleeve) / Посадочная
муфта (муфта UBHO)
• Ключ посадочной муфты
совмещается с «меткой»
двигателя.
Helix End / Винтовое
соединение
• Винты UBHO используются для
фиксации посадочной муфты
Set Screw /
Фиксирующий винт
O-rings /
Уплотнительные кольца
Poppet & Orifice / Клапан
и насадка выхлопного
отверстия
100

101.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
Посадочная муфта
Переводник UBHO
Как минимум 3 фута
свободного пространства
необходимо под посадочной
муфтой.
Поток под посадочной
муфтой обладает
турбулентностью и его
ограничение будет влиять на
возможность генерирования
пульсов.
Посадочная муфта
101

102.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
Выбор наконечника /
диафрагмы (Poppet / Orifice
Selection )
102

103.

Телесистема с гидравлическим каналом положительный импульс (на батареях)
Принцип действия телесистемы:
Для обеспечения питания инструмент подсоединяется к
аккумуляторным батареям в процессе сборки
инструментальной компоновки на поверхности
Поток бурового раствора воспринимается инструментом –
для этой цели используется переключатель потока
Микропроцессор “запускает” систему
Сбор результатов измерений и их пересылка наверх
осуществляются с помощью микропроцессора,
управляющего логической схемой для импульсных сигналов.
103