Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологического модуля для высокоточного бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин

Номер контракта: 14.577.21.0175

Руководитель: Сазонов Юрий Апполоньевич

Должность: ведущий научный сотрудник

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М.Губкина"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
бурение наклонно-направленных скважин, эксплуатация и освоение скважин, гидравлические забойные двигатели, импортозамещение, эффективность строительства скважин, опытный образец, экспериментальная установка

Цель проекта:
1. Разработка комплекса научно-технических и технологических решений по созданию технологического модуля (малогабаритного гидравлического забойного двигателя) для повышения эффективности бурения и строительства наклонно-направленных и горизонтальных скважин. 2. Повышение эффективности применения находящегося в эксплуатации технологического оборудования.

Основные планируемые результаты проекта:
1) Экспериментальный образец малогабаритного гидравлического забойного двигателя для высокоточного бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
2) Экспериментальный образец лабораторной стендовой установки для испытаний гидравлического забойного двигателя.
3) Математическая модель по оптимизации конструктивных параметров гидравлического забойного двигателя для высокоточного бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
4) Алгоритм расчета конструктивных параметров малогабаритного гидравлического забойного двигателя для высокоточного бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
5) Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера-организации реального сектора экономики.
6) Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
7) Рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИЭР в реальном секторе экономии рыночного потенциала результатов ПНИЭР, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
8) Проект технического задания на проведение ОТР по теме: "Разработка технологии бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин в сложно построенных продуктивных коллекторах"

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Как показал анализ информации, характеристики известных турбобуров, при использовании в качестве породоразрушающего инструмента современных высокомоментных долот (матричных, PDC), не позволяют получать требуемые сегодня параметры режима углубления скважины. Наиболее перспективным конструкторским направлением повышения эффективности турбинного бурения сегодня является разработка редукторов для турбобуров. Общей проблемой в области винтовых забойных двигателей является невысокий показатель времени их работы и отказы отдельных элементов конструкции, выход из строя упругоэластичной обкладки статора в первую очередь. Поперечные колебания винтового двигателя отрицательно влияют на долговечность рабочей пары и двигателя в целом, главная причина интенсивных поперечных колебаний ВЗД - эксцентричное расположение ротора двигателя и его планетарное движение во время работы, а также поперечные гидравлические силы в паре ротор-статор. Повышение эффективности бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, снижение неравномерности режимов работы забойного двигателя, увеличение его межремонтного периода и механической скорости проходки на долото возможно при оптимизации технико-технологических параметров разрушения горных пород и эффективности работы породоразрушающего инструмента, а также конструктивных изменениях элементов двигателя. Перспективным типом алмазного бурового инструмента являются новые безопорные долота с алмазнотвердосплавными пластинами (АТП). Для работы с этими долотами требуются частоты вращения среднего уровня – от 200 до 450 об/мин. Анализ научно-технической информации позволяет выделить основные направления работ по повышению эффективности забойных двигателей.
Сопоставив полученные результаты с аналогичными разработками мирового уровня, можно сделать вывод, что найдено перспективное направление работ по созданию новых объемных гидравлических машин, отличающихся своей технологичностью и простотой конструкций. Найдено техническое решение, где может быть решена задача по обеспечению работоспособности при высокой температуре, поскольку из конструкции гидравлической машины в этом исполнении исключены детали из эластомеров. Здесь может быть решена характерная для объемных машин проблема вибрационной активности ротора при отказе от орбитальной траектории движения ротора (в частности при сравнении с известными винтовыми забойными двигателями). Повышается технологичность производства и ремонта гидравлических машин, так как все рабочие камеры в гидравлической машине сформированы простыми и технологичными цилиндрическими и плоскими поверхностями, из новой конструкции исключены технологически сложные винтовые поверхности. Развивается также направление техники, где забойный двигатель, содержит ротор и статор без эластомерного покрытия, установленные с зазором, составляющим 0,05-0,5 мм, при этом статор является твердым металлическим, сплавным, керамическим или композитным материалом. Применение твердых покрытий в сочетании с предлагаемым техническим решением позволит решить актуальную проблему по снижению цены забойного двигателя. Теоретические исследования гидродинамических процессов, нового гидравлического забойного двигателя, дополнены положительными результатами испытаний первых лабораторных микромоделей таких двигателей.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты исследований предназначены для создания новой конструкции гидравлического забойного двигателя, отвечающего всем требованиям для эффективной работы с современными долотами истирающе-режущего типа. Область применения связана со строительством наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Текущие результаты проекта:
1) Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИЭР, в том числе, обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты – не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2015 гг.
2) Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
3) Выполнен выбор и обоснование направления исследований с целью определения оптимального варианта направления исследований на основе анализа состояния исследуемой проблемы, в том числе результатов патентных исследований, и сравнительной оценки вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичным работам.
4) Проведены теоретические исследования гидродинамических процессов малогабаритного гидравлического забойного двигателя для высокоточного бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.