Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0178

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0178
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Название доклада
Разработка телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины при разработке труднодоступных запасов углеводородов
Докладчик
Крысин Николай Иванович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Исследование и разработка комплекса научно-технических решений, предназначенных для создания телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины, которая позволит повысить эффективность строительства скважин, получить прогрессивные сдвиги в области эффективного управления и контроля траектории ствола скважины при разработке труднодоступных запасов углеводородов.
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время приоритетным направлением, связанным с приростом запасов углеводородов в мировой нефтедобыче является развитие и промышленное применение современных интегрированных методов поиска, оценки, разработки запасов нефти и газа труднодоступных месторождений, которые способны обеспечить высокую эффективность нефтеизвлечения при освоении новых и разработке нефтяных месторождений. В условиях перехода месторождений углеводородов, разрабатываемых в России, на поздние стадии эксплуатации актуальной становится строительство скважин на труднодоступных месторождениях, разработка которых была нерентабельной ранее.
Для строительства скважин проектируют сложные, многокомпонентные профили. Их строительство осложняется горно-геологическими условиями и техническими параметрами инструмента. При строительстве таких скважин необходимо контролировать положение и направление движения порода-разрушающего инструмента в реальном времени.
Большинство приборов для измерения пространственного положения скважины, применяемых в России, не позволяют этого сделать. Для их спуска в скважину необходимо поднятие всей компоновки бурильных труб.
В связи с ситуацией на мировом рынке (рост валюты, санкций в отношении РФ) применение регистрирующих и передающих данные датчиков телеметрических систем, работающих в реальном времени и включаемых в компоновку бурильных труб в настоящий момент затруднено.
На фоне санкций и роста импортозамещения разработка телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины при разработке труднодоступных запасов углеводородов является актуальной задачей.
Описание исследования

Для строительства сверхглубоких и длинных скважин на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами необходимо использовать данные телеметрии в реальном времени. Это позволит повысить эффективность бурения, особенно на новых месторождениях, геологическая структура которых изучена не полностью. Самой широко распространенной технологией скважинной телеметрии является телеметрия с гидравлическим (гидроимпульсным) каналом связи во время бурения. Однако скважинная телеметрия с гидравлическим каналом связи имеет ряд ограничений, включающих в себя сравнительно низкую скорость передачи данных и не высокую надежность. Современная технология скважинной телеметрии с гидравлическим каналом связи способна подавать данные MWD/LWD со средней скоростью примерно 12 бит/с. Во многих случаях такая скорость является недостаточной для передачи всех данных, которые собирает колонна инструмента LWD, или накладывает ограничения на компоновку необходимой колонны инструмента. Самой эффективной системой передачи телеметрической информации являются системы с кабелем внутри бурильных труб. Однако, несмотря на высокую эффективность, данные системы предлагают только зарубежные сервисные компании, что приводит к очень высокой стоимости их установки и обслуживания. Поэтому телеметрические системы с гидравлическим каналом связи являются более распространенными.

При проведении спускоподъемных операций в скважине возникают значительные по величине гидродинамические давления. Суммарное избыточное давление в районе нахождения телеметрической системы в стандартных условиях может достигать 60 МПа.

Так же с глубиной скважин растет температура рабочей среды: от поверхности земли с отрицательными температурами до 20-30 °С для скважин глубиной 1,5-2 км, до 100 °С в более глубоких скважинах, а в исключительных случаях и до 170 °С. С увеличением глубины скважины влияние температуры преобладает над влиянием давления в связи с изменениями свойств бурового раствора.

На корпус телеметрической системы действуют нагрузки, которые свойственны всей буровой колонне: осевые растягивающие и сжимающие нагрузки, изгибающий и крутящий момент, давление на стенки бурового раствора и так далее. Характер действующих на бурильную колонну сил переменный как по длине, так и во времени. Вблизи устья действуют главным образом постоянные, а в призабойной зоне преобладают переменные нагрузки.

Работу телеметрической системы при бурении непрерывно сопровождают осевые, радиальные и торсионные вибрации буровой колонны. Помимо разрушения оборудования, вибрационные нагрузки могут значительно исказить показания глубинных датчиков.

Корпус телеметрической системы подвергается абразивному воздействию и коррозии. Значительная часть компонентов бурового раствора обуславливает его высокую электрохимическую активность по отношению к сталям, используемым для производства бурильных труб, что приводит к развитию интенсивной электрохимической коррозии. Поэтому одним из важных требований, предъявляемых к материалу поверхностного слоя корпуса телеметрической системы, является его сопротивление коррозионно-механическому разрушению.

Результаты исследования

В ходе выполнения проекта будут получены следующие результаты:

1. Программа и методика исследовательских испытаний образцов деталей для определения пространственного положения ствола скважины.

2. Программа и методика исследовательских испытаний образцов деталей для передачи информации о пространственном расположении ствола скважины на расстояние.

3. Программа и методика исследовательских испытаний образцов корпуса для элементов системы мониторинга траектории ствола скважин.

4. Проект технических требований на корпус системы мониторинга траектории ствола скважин, систему определения пространственного положения и систему передачи информации о пространственном расположении на расстояние.

5. Эскизная конструкторская документация на детали телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины  для определения пространственного положения ствола скважины.

6. Эскизная конструкторская документация на детали  системы передачи информации о пространственном расположении ствола скважины на расстояние.

7. Эскизная конструкторская документация на детали корпуса системы мониторинга траектории ствола скважин.

8. Проект технического задания на разработку системы мониторинга траектории ствола скважины, с указанием технических и технологических особенностей корпуса системы мониторинга траектории ствола скважин, системы определения пространственного положения  забоя скважины и системы передачи этой информации на устье скважины.

9. Технические требования и предложения по производству и эксплуатации телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины.

10. Программа работ и рекомендаций по строительству скважин с применением телеметрической системы управления траекторией ствола скважины.

11. Регламент по использованию телеметрической системы управления траекторией ствола скважины при строительстве нефтедобывающих скважин.

12. Проект технического задания на опытно-конструкторские работы по теме «Опытно-конструкторские работы по созданию телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины».

13. Экспериментальный образец телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины.

14. Стенд для проведения испытаний разработанной телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины.

15. Программа и методики исследовательских испытаний образцов деталей для определения пространственного положения ствола скважины, передачи данной информации на расстояние и  деталей корпуса системы мониторинга траектории ствола скважин.

16. Технико-экономическое обоснование внедрения телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины в производство.

17. Рекомендации по конструктивному совершенствованию телеметрической системы мониторинга траектории ствола скважины с учетом результатов опытных испытаний.

При выполнении проекта будет разработана телеметрическая система с проводным каналом связи внутри бурильных труб. Это будет первая российская система телеметрии, позволяющая передавать сигналы в обе стороны на высокой скорости.

 

Практическая значимость исследования
Внедрение результатов исследований позволит вовлечь в разработку запасы углеводородов труднодоступных месторождений, к которым относятся месторождения трудноизвлекаемых нетрадиционных запасов (месторождения природного битума, сверхтяжелой и тяжелой нефти, высоковязкой и трудноизвлекаемой нефти, сланцевых нефти и газа, газогидратов), месторождения больших глубин (до 10 км), расположенные в осадочном чехле, месторождения, залегающие под толщами солей, а также месторождения, расположенные в регионах, труднодоступных для освоения (Арктика, Антарктика и регионы дальневосточных морей и другие).
Внедрение результатов исследований позволит существенно повысить точность проводки скважин в пласте, снизить риск перекрещивания стволов скважин на начальном этапе – проектировании – и повысит эффективность строительства. Это позволит избежать многомиллионных затрат на проведение ремонтов и финансовых потерь из-за простоя скважин.
Использование ожидаемых результатов работы планируется в подрядных сервисных организациях и в институтах и организациях, занимающихся проектированием строительства и заканчивания скважин.