Состояние и тенденция развития техники контроля забойных параметров бурения морских скважин

© Э.А. Вольгемут, С.В. Греков, В.В. Мурин (ВНИИГАЗ)

СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ КОНТРОЛЯ
ЗАБОЙНЫХ ПАРАМЕТРОВ БУРЕНИЯ МОРСКИХ СКВАЖИН.

Аннотация

В работе показаны основные этапы развития техники и технологии контроля забойных параметров бурения, дан обзор современному состоянию рынка телеметрических систем, и на основе анализа отечественных и западных патентов определены основные тенденции развития техники контроля забойных параметров бурения морских скважин

Введение

        Эффективность освоения морских нефтегазовых месторождений в значительной степени зависит от совершенства техники и технологии бурения скважин с большими отклонениями стволов от вертикали и с горизонтальными участками сравнительно большой протяженности. Бурение таких скважин осуществляется, как правило, с применением техники контроля забойных параметров непосредственно в процессе бурения. Речь идет не о конкретных конструкциях, разработанных десятками ведущих фирм (Schlumberger, Sperry-Sun, Baker Hughes и др.), а о целом направлении работ, которое имеет общепринятую за рубежом аббревиатуру (MWD - Measurement While Drilling - «Измерение в процессе бурения» и LWD – Logging While Drilling – «Каротаж в процессе бурения»). Начало интенсивного развития этого направления за рубежом относится к середине 60-х годов и связано с соответствующим развитием техники и технологии бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, в том числе с морских стационарных платформ [5].

        Комплекс технических средств контроля забойных параметров процесса бурения можно разбить на следующие основные классы (см. рис. 1):

• телеметрические системы, с помощью которых осуществляется измерение забойных параметров и передача этой информации на поверхность по какому-либо каналу связи;
• автономные информационно-измерительные системы, с помощью которых забойная информация регистрируется,  запоминается в блоке памяти и при  очередном  подъеме инструмента извлекается на поверхность;
• забойные системы управления, осуществляющие управление траекторией бурящейся скважины по забойным параметрам с помощью исполнительного органа, находящегося непосредственно на забое.

Телеметрические системы существуют различных модификаций в зависимости от используемого канала связи между забоем и устьем скважины (гидравлический, беспроводный электромагнитный, кабельный, акустический) и требуемого наружного диаметра корпуса глубинного устройства [1,5,6].

Наиболее широкое применение получили телеметрические системы с гидравлическим каналом связи, в которых информация с забоя на поверхность передается гидравлическим сигналом по столбу бурового раствора, а на поверхности она расшифровывается и представляется бурильщику или оператору-технологу на дисплее и/или плоттере. Инклинометрические параметры (зенитный угол, азимут и положение отклонителя) всегда рассматривались и рассматриваются до настоящего времени в таких системах как приоритетные, подлежащие первоочередному измерению и передаче на поверхность [1].

Автономные информационно-измерительные системы применялись вначале, в основном, для контроля инклинометрических параметров в бурящейся скважине [1], а также для контроля некоторых геофизических параметров. В дальнейшем, с развитием информационно-измерительной и вычислительной техники, большая часть задач автономных систем стала решаться телеметрическими системами, снабженными соответствующими блоками памяти и автономными дополнительными источниками питания [1,4,20].

[pic 1]

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7][pic 8][pic 9]

[pic 10]

[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

[pic 18][pic 19]

[pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

[pic 27]

[pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

[pic 33][pic 34][pic 35][pic 36]

Рис. 1 Системы контроля забойных параметров процесса бурения нефтяных и газовых скважин.

Использование комплекса технических средств контроля забойных параметров приобретает особую актуальность при бурении на море, где применение таких комплексов в составе интегрированной системы управления морской платформой в конечном итоге позволяет: