ОБЗОР ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ SPERRY SAN MWD/LWD

УДК 622.24 Воропаев Виталий Викторович студент 3 курса магистратуры, Нефтегазовое дело Тюменский индустриальный университет, Россия, г. Тюмень e-mail: 3vitaliy.voropaev@mail.ru Научный руководитель: Паникоровский Е.В., ассистент, Тюменский индустриальный университет Россия, г. Тюмень ОБЗОР ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ SPERRY SAN MWD/LWD Аннотация: На сегодняшнее время горизонтальное и наклонное направление бурение набирает обороты. Сегодня все больше и больше скважин бурятся с горизонтальным окончанием, из вертикальных скважин бурятся наклонно-направленные и горизонтальные боковые стволы. Такие скважины выполняются в сложных геологических условиях и как правило имеют сложную пространственную структуру и строение что требует применение современных инновационных технологий, оборудования и высококвалифицированного персонала. Бурение таких скважин связанно с различными осложняющими факторами в процессе их строительства, которые связанны с большими перегрузками и вибрациями возникающих из-за несовершенства качества ствола скважины в виду различных физико-механических свойств разбуриваемого грунта, больших пространственных интенсивностей, разностей диаметров скважинного оборудования и бурового инструмента, влияние бурового раствора, а также высоких давлений и температур. На сегодняшний день бурение таких сложных скважин невозможно без применения современных систем геонавигации и телеметрии, которые отвечают за оперативный контроль положения и регулирования параметров и режимов бурения. В данной статье проведем обзор телеметрической системы Sperry San Drilling MWD/LWD. Ключевые слова: телеметрия, геонавигация, Sperry San Drilling MWD/LWD, инклинометрия, бурение горизонтальных и наклонно- направленных скважин. Voropaev Vitaly Viktorovich 3rd year graduate student, Oil and gas business Tyumen Industrial University, Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru 1 Russia, Tyumen Scientific adviser: Panikorovsky E.V., assistant, Tyumen Industrial University Russia, Tyumen SPERRY SAN MWD / LWD TELEMETRIC SYSTEM OVERVIEW Abstract: Today, horizontal and inclined drilling is gaining momentum. Today, more and more wells are drilled with horizontal ends, directional and horizontal sidetracks are being drilled from vertical wells. Such wells are performed in difficult geological conditions and, as a rule, have a complex spatial structure and structure, which requires the use of modern innovative technologies, equipment and highly qualified personnel. Drilling of such wells is associated with various complicating factors in the process of their construction, which are associated with large overloads and vibrations arising from imperfections in the quality of the wellbore in view of the various physical and mechanical properties of the soil being drilled, high spatial intensities, differences in the diameters of downhole equipment and drilling tools. the influence of drilling mud, as well as high pressures and temperatures. To date, drilling such complex wells is impossible without the use of modern geosteering and telemetry systems, which are responsible for the operational control of the position and regulation of parameters and drilling modes. In this article, we will review the Sperry San Drilling MWD / LWD telemetry system. Key words: telemetry, geosteering, Sperry San Drilling MWD / LWD, directional survey, drilling of horizontal and directional wells. Телеметрические системы Sperry San Drilling базируются на проведении измерений в процессе бурения (MWD) и гамма-каротажа (LWD) посредством инструментальных и телеметрических инструментальных технических средств и оборудования с последующей их передачей на поверхность в режиме реального времени, для исследования скважинного ствола и получении данных о режиме бурения. Система «MWD» используется для замеров, описания и анализа геодезических и буровых процессов при бурении. 2 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru Система «LWD» относиться к петрофизическим измерения (гамма- каротажа) для изучения и анализа физико-механических и физико-химических свойств продуктивного коллектора. Применение данной телесистемы позволяет повысить эффективность бурения, обеспечить точное размещение скважины, за счет предоставления и анализа информации о динамике и параметрических показателей бурения, состоянии продуктивного пласта, скорости проходки, сопротивления, траектории скважины, нагрузок и т.д. Технология «MWD» применяется для определения и контроля траектории скважинного ствола посредством проецирования ее в трехмерной модели, а также глубины и расположения забоя и ориентации в пространстве управляемых компоновок КНБК для своевременного выявления и анализа различного рода осложнений, которые могут привести к повреждению оборудования и потери скважины в целом. Данные измерения позволяют своевременно получать и анализировать динамические и вибрационные силы, действующие на колонну, давление статическое и динамическое как внутри буровой колонны, так и снаружи (в затрубном пространстве), размеры и форму ствола. Каротаж во время проведения буровых работ «LWD» состоит из большого количества различных датчиков как например, датчики контроля давления PCD, датчики гамма-излучения PCG, DGR, датчики сопротивления EWR, ADR, AFR, различные гироскопические и магнитные датчики и т.д., позволяют получать точную и своевременную информацию о всех процессах, происходящих как внутри колонны, так и вне ее, что обеспечивает эффективное бурение с минимизацией различных осложнений. На рисунке ниже представлена модульной компоновка телеметрической системы Sperry San 650MWD получающие питание от скважинного генератора- пульсатора с отрицательными импульсам. 3 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru  Рисунок 1 – Компоновка КНБК с телесистемой Sperry San 650MWD Благодаря модульной конструкции все необходимые датчики могут располагаться в компоновке в любой необходимой последовательности и исходя из поставленной задачи работают в постоянном или заданном режиме передачи информации. Данные телеметрические системы комплектуются следующими типами датчиков: азимута, угла наклона, угла установки отклонителя, гамма-каротажа, объемной плотности, удельного сопротивления, плотности по данным нейтронного каротажа, давления, температуры, вибрации и угла наклона над долотом. Первыми пятью типами датчиков могут комплектоваться системы всех диаметров, полным комплектом датчиков только системы в УБТ диаметром 171,5 и 203,2 мм. Основная доля телесистем, используемая на Северо- Варьеганского месторождении, комплектуется фирменным датчиком ABI для определения угла наклона непосредственно за долотом. Передача сигнала из скважины на поверхность осуществляется с помощью передатчика отрицательных импульсов. Импульсы создаются путем управляемого открытия и закрытия клапана внутри переводнике, через который незначительная часть бурового раствора выходит в затрубное пространство, минуя долото. Регулятор питания исполнительного механизма регулирует период между открытиями клапана передатчика и продолжительность импульса в соответствии с командами, получаемыми с узла электроники, состоящего из стандартных трехосных магнетометров и акселерометров для измерения азимута, зенитного угла и угла установки отклонителя. В узле электроники есть микропроцессор, связанный с реле давления передатчика, регулирующий все функции Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru 4 аппаратуры. Путем включения и выключения буровых насосов в заданной последовательности оператор может подобрать режим передачи данных. Питание забойной компоновки осуществляется с помощью мощных литиевых тионилхлоридных батарей. При продолжительных долблениях возможна установка дополнительных батарей. Ниже узла электроники может устанавливаться прибор гамма-каротажа для записи данных в процессе бурения. В таблице ниже представлены сравнительные данные по наиболее используемым телеметрическим системам на месторождениях Западной Сибири. Таблица 1 – Сравнительные данные телеметрических систем Показатель / Sperry San Halliburton Baker Hughes Vector LWD телесистема (отечественная) Азимут ±1,5 для ±2,5 для ±4,5 для ±1,5 для зенитного угла зенитного зенитного угла зенитного угла угла ≥10° и ≥10° и угла ≥10° и угла ≥10° и угла магнитного угла магнитного магнитного склонения ≤40° магнитного склонения ≤60° склонения ≤70° склонения ≤60° Зенитный угол ±0,2 для 0-180° ±0,2 для 0-180° ±0,3 для 0- ±0,5 для 0-180° 180° ±2.8 ±3,0 ±3,5 ±5,5 Определение угла установки отклонителя (УУО) магнитомерами ±2.8 ±3,0 ±3,5 ±5,5 Определение УУО акселерометрами 7-,битные 7-,битные блоки, Разрешающая 7-битные 7-,битные разрешение 5.6° блоки, способность при блоки, блоки, и точность 2,8° определении УУО разрешение разрешение 8° разрешение 12° 5.6° и точность и точность и точность 5,5° 3,5° 2,8° Насосами при Насосами при Насосами при Насосами при Обновление циркуляции циркуляции циркуляции циркуляции данных раствора инклинометрии раствора раствора раствора Каждые 30 сек Каждые 20 Каждые 14 сек Каждые 14 сек Обновление данных УУО при передаче 0,5 при передаче сек при при передаче Гц. 0,5 Гц. передаче 0,5 0,5 Гц. Гц. Каждые 40 сек Каждые 9,0 сек Каждые 8,75 сек Время передачи Каждые 10 при передаче результатов при передаче при передаче сек при передаче 0,8Гц. 0,8Гц. 0,8Гц. измерений 0,8Гц. 5 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru 160°С 160°С 140°С 140°С Максимальная температура 138МПа 138МПа 128МПа 128МПа Максимальное давление На водной или На водной или На водной На водной или Типы буровых нефтяной основе нефтяной или нефтяной нефтяной растворов основе основе основе 850-2460 л/мин. 980-2560 980-2640 1000-2760 Расход бурового л/мин. л/мин. л/мин. раствора 996-2160 кг/м3 996-2160 кг/м3 996-2160 кг/м3 996-2160 кг/м3 Плотность бурового раствора ≤2% ≤1,5% ≤1,0% Содержание песка ≤2% Рекомендуемая продолжительность работы: в режиме 140 час 180 час 215 час 200 час инклинометрии в режиме 80 час. определения УУО 85 час. 60 час. 50 час. Как видно из данной таблице и на основании промыслового опыта - правильная отбивка границ между литологическими разностями и скорость передачи данных, для своевременной корректировки режимов и траектории бурения, а также режим автономной работы являются основными параметрами для выбора данных телесистем. Высокоскоростная телеметрическая система процессе бурения Sperry Drilling MWD/LWD передает данные до четырех раз быстрее, чем отечественные телесистемы. Sperry Drilling MWD/LWD передает информацию для оптимизации проводки скважин, повышения эффективности бурения, снижения рисков и, в конечном итоге, увеличения добычи. Быстрый и легкий в использовании протокол программирования прибора на забое, позволяет передавать информацию в режиме реального времени с поверхности на приборы, находящиеся в скважине. Скорость передачи и параметры конфигурации легко изменяются, а двухсторонняя связь обеспечивает ведение каротажных и буровых работ в обычном режиме в процессе перепрограммирования. 6 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru  Рис. 2 - Зависимость между эффективной скоростью передачи данных и скоростью проходки. На сегодняшний день использование передовых инженерно-технических подходов и решений к наиболее эффективному бурению горизонтальных и наклонно-направленных скважин воплотились в разработке различных компоновок КНБК с применением телеметрических систем как импортного, так и отечественного исполнения. На настоящее время среди отечественных телеметрических систем с гидравлической связью не существует конкурентоспособных телеметрических систем и в связи с этим основную долю занимают такие компании как: Sperry San Drilling, Halliburton, Schlumberger, Baker Hughes и т.д. Использование телеметрических систем способствуют решению ряда важнейших задач при строительстве горизонтальных и наклонно-направленных скважин и в конечном счете позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты, тем самым получает свою особую актуальность. Список литературы: 1. Аглиуллин М.Я., Корженевский А.Г., Юсупов Р.И., Боброва Г.И., Ахметов Н.З., Нафикова А.З. Методика проектирования и контроля строительства горизонтальных скважин с использованием геолого- 7 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru геофизической информации. Тверь: НТВ «Каротажник». Изд-во АИС, 2003. Вып. 109. 2. Молчанов А.А., Абрамов Г.С. Бескабельные системы для исследований нефтегазовых скважин (теория и практика). М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003. 450 с. 3. Инженерный подход к бурению скважин. Sperry San Drilling Services. Хьюстон, штат Техас, 1993. 299 с. 4. Синица В.В. Оптимизация компоновочных схем телеметрических систем для исследований в процессе бурения // Бурение и нефть. 2019. 5. Sperry Drilling – HALLIBURTON Directional DrillingEnd of Well Re-port. Sperry Drilling - HALLIBURTONDirectional DrillingEnd of Well Re- portWell:Rockhopper-1 Rig:Kan Tan IV Location:Bass Basin, Australia Sperry Drilling – Halliburton, 2006. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 12/2020 http://tribune-scientists.ru 8