В настоящее время для бурения скважин с большим отходом от вертикали широко применяются роторные управляемые системы. В статье приведены причины снижения работоспособности систем при бурении скважин на территории, приуроченной к Верхнекамскому месторождению калийно-магниевых солей. Определена конструкция блока отклонения системы управления буровым устройством, который представляет собой шарнирно-сочлененный вал, вращающийся в опорных узлах. Изменение угла перекоса вала осуществляется созданием отклоняющего усилия тремя клиньями, расположенными с радиальным смещением 120° относительно друг друга. Каждый клин в качестве привода имеет электродвигатель с планетарным редуктором. Максимальный угол перекоса вала составляет 2,5°.
Проведены прочностные расчеты шарнирно-сочлененного вала, на который при бурении действуют осевая нагрузка, крутящий момент и давление буровой промывочной жидкости, так как наибольшие нагрузки возникают в шарнире карданного соединения вала. Математическими расчетами прочности оценена работоспособность шарнирного соединения при различных параметрах режима бурения скважин с горизонтальным окончанием. При наиболее тяжелых условиях нагружения запас прочности шарнира по расчетному максимальному контактному давлению равен 2,75, расчетные значения контактных напряжений шариков с промежуточным и ведомым валами ниже допустимых. Дополнительно в программном многопроцессорном комплексе ANSYS проведено моделирование работы вала методом конечных элементов. Максимальные напряжения, полученные в зоне контакта шариков с цилиндрическими пазами ведомого вала, ниже расчетных допускаемых, что подтверждает правильность выбора материалов и конструкции системы управления буровым усройством.
При строительстве наклонно направленных скважин с большим отходом от вертикали на месторождениях, приуроченных к Верхнекамскому месторождению калийно-магниевых солей, система управления буровым устройством должна обеспечивать передачу на долото осевой нагрузки до 180 кН, крутящий момент до 10 кН∙м и давление промывочной жидкости до 40 МПа.
Список литературы
1. Балденко Д.Ф., Вервекин А.В., Плотников В.М. Пути дальнейшего совершенствования технологии бурения скважин с применением винтовых забойных двигателей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2016. – № 19. – С. 165–174. – DOI: 10.15593/2224-9923/2016.19.7
2. Самигуллин В.Х. Предупреждение и ликвидация осложнений при бурении горизонтальных скважин: автореф. дис. ... канд. техн. наук. – Уфа, 1999.
3. Николаев Н.И., Кожевников Е.В. Повышение качества крепления скважин с горизонтальными участками // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2014. – № 11. – С. 29–36. – DOI: 10.15593/2224-9923/2014.11.3
4. Barton S., Card K., Pierce G. Delivering steering success in problematic soft-formation directional wells // SPE 115138-PA. – 2009.
5. Sugiura J., Bowler A., Lowdon R. Improved continuous azimuth and inclination measurement by use of a rotary-Steerable system enhances downhole-Steering automation and kickoff capabilities near vertical // SPE 166099-PA. – 2014.
6. Gravem T., Lee J., Lofts J. Fast track to optimum well positioning: Inteq logging-while-drilling technologies are improving real-time formation evaluation and well positioning // Hart’s E and P. – 2006. – Issue JULY.
7. Исследование канала передачи информации по колонне бурильных труб при строительстве скважин с применением роторной управляемой системы / Н.И. Крысин, А.А. Мелехин, И.В. Домбровский [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2016. – № 11. – С. 80–82.
8. Халилов А. Высокий градиент кривизны и плавная траектория // OIL&GAS JOURNAL Russia. – 2016. – № 10. – С. 58–60.
9. Рынок бурения горизонтальных скважин и зарезки горизонтальных боковых стволов: текущее состояние и прогноз развития до 2027 года. – URL: http://rpi-consult.ru/reports/dobycha-nefti-i-gaza/rynok-bureniya-gorizontalnykh-skvazhin-i-zarezki-...
10. Лукойл нашел месторождение с нефтяными запасами в 5 млн. тонн. – URL: https://neftegaz.ru/forum/showthread.php?tid=10095
11. Устькачкинцев Е.Н. Повышение эффективности строительства боковых стволов на территории Верхнекамского месторождения калийномагниевых солей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. – 2012. – № 5. – С. 39–46.
12. Новосельцев Д.И., Епихин А.В., Анисимов А.В. Применение методики расчета нагрузок, действующих на отклоняющий модуль роторной управляемой системы, для определения риска отказа системы // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2017. – № 6. – С. 4–8.
13. Заяв. 2017113661 РФ Блок отклонения системы управления буровым устройством / А.А. Мелехин, М.С. Турбаков, Д.Ю. Русинов, С.Е. Чернышов, А.А. Злобин. – № 2017113661, заявл. 19.04.17.
14. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко [и др.]. – Киев: Наукова думка, 1988. – 736 с.
