Знаете ли вы, что даже самые современные буровые долота могут выйти из строя, если бурильная колонна не имеет надлежащей стабилизации? Стабилизаторы бурения — незамеченные герои в буровой отрасли, работающие незаметно для обеспечения более плавной работы, снижения износа инструмента и улучшения качества скважины. Без них бурение становится неэффективным, дорогим и подверженным сбоям.
В сложных условиях бурения, таких как глубоководные, сланцевые или сильно наклоненные скважины, стабильность ствола скважины и центровка инструмента не подлежат обсуждению. Именно здесь на помощь приходят стабилизаторы бурения, играющие решающую роль в поддержании контроля направления и продлении срока службы оборудования.
В этом посте вы узнаете, что такое стабилизатор бурения, узнаете о его различных типах, поймете, как размещение влияет на производительность, а также узнаете, как выбрать правильный стабилизатор для вашего проекта. Мы рассмотрим технические детали, особенности проектирования, сравнение производительности и реальное применение — все, что вам нужно знать, прежде чем принимать решение о покупке или эксплуатации.
Ключевой вывод
Стабилизатор бурения является важнейшим компонентом компоновки низа бурильной колонны (КНБК), используемым для стабилизации бурильной колонны и предотвращения непреднамеренного отклонения.
Существует несколько типов стабилизаторов, в том числе цельнолопастные, сварные, сменные, сменные, невращающиеся, а также роликовые развертки.
Правильный выбор и размещение стабилизаторов существенно влияют на эффективность бурения, стоимость и качество ствола скважины.
Конструктивные особенности, такие как геометрия лопасти, наплавка и параметры нижнего калибра, имеют решающее значение для определения производительности в конкретных пластах.
В этом руководстве представлен всесторонний анализ типов стабилизаторов, стратегий выбора и показателей производительности.
Основные типы стабилизаторов бурения и их характеристики
Встроенный стабилизатор сверления лезвия
Встроенный стабилизатор сверления лопастей изготовлен из цельного куска стали, что делает его чрезвычайно прочным и пригодным для работы с высокими нагрузками.
Характеристики:
Высокая прочность и устойчивость к усталости
Отсутствие сварных швов и соединений снижает риск отказа
Обычно используется в средах с высоким давлением и высокой температурой (HPHT).
Область применения: глубокие скважины, абразивные пласты, морское бурение.
Стабилизатор сверления со сварным лезвием
Лопасти этого типа приварены к цельному корпусу, что обеспечивает баланс между стоимостью и производительностью.
Характеристики:
Более низкая стоимость, чем у цельных моделей.
Настраиваемая геометрия лезвия
Более склонен к отслоению лезвия при экстремальных нагрузках.
Область применения: Среднеглубинное бурение, наклонно-направленные скважины.
Сменная втулка стабилизатора бурения
Эти стабилизаторы имеют сменную втулку вокруг корпуса, которую можно заменить после износа, что делает их очень экономичными в долгосрочной перспективе.
Характеристики:
Сокращает время простоя и затраты
Идеально подходит для пластов от мягких до среднетвердых.
Позволяет несколько повторов с одним и тем же телом.
Области применения: наземные буровые установки, операции по техническому обслуживанию.
Сменный стабилизатор сверления лезвия
Вместо замены втулки такая конструкция позволяет заменять лезвие, что полезно, когда изношены только режущие элементы.
Характеристики:
Области применения: удаленные места, операции с ограниченным набором инструментов.
Невращающийся стабилизатор бурения
Эти стабилизаторы имеют втулку, которая не вращается вместе с бурильной колонной, что снижает крутящий момент и сопротивление, особенно в наклонно-направленных или горизонтальных скважинах.
Характеристики:
Снижение крутящего момента и сопротивления
Уменьшает повреждение корпуса и инструмента
Часто используется с инструментами для измерения во время бурения (MWD).
Область применения: Наклонно-направленное и горизонтальное бурение.
Роликовый расширитель в качестве стабилизатора бурения
Хотя в первую очередь роликовый расширитель является инструментом для расширения, он также служит стабилизатором, удерживая долото в центре и увеличивая узкие места в стволе скважины.
Характеристики:
Сочетает в себе расширение и стабилизацию
Уменьшает изгибы и спиральное закручивание ствола скважины.
В комплект входят роликовые фрезы для более гладких стенок скважины.
Область применения: твердые пласты, скважины с большим отходом от вертикали.
Рекомендации по размещению и проектированию стабилизатора бурения
Стабилизатор околодолотного бурения
Расположенный непосредственно над буровым долотом стабилизатор, расположенный рядом с долотом, обеспечивает центрирование долота, снижая вибрацию и увеличивая срок службы долота.
Преимущества:
Улучшает контроль направления
Улучшает прямолинейность отверстия
Уменьшает вихревое вращение и прерывистое скольжение долота.
Стабилизатор внутриколонного бурения
Расположенные выше по бурильной колонне стабилизаторы внутри колонны поддерживают траекторию скважины и уменьшают коробление длинных бурильных колонн.
Преимущества:
Варианты конструкции лезвия
Конструкция лезвия существенно влияет на производительность. Общие параметры включают в себя:
| Тип лезвия. |
Применение. |
Плюсы и |
минусы. |
| Прямые лезвия |
Вертикальные скважины |
Более простая конструкция, простота изготовления |
Менее эффективен в наклонно-направленных скважинах. |
| Спиральные лезвия |
Наклонные или наклонно-направленные скважины |
Улучшенный контакт со скважиной |
Более высокая стоимость производства |
| Шевронные лезвия |
Мягкие образования |
Мягкое режущее действие |
Ограниченное использование в твердых породах |
Ширина и угол лезвия также влияют на транспортировку шлама и эффективность очистки скважин.
Технология наплавки
Наплавка предполагает нанесение на поверхность лезвия износостойких материалов, что увеличивает срок службы инструмента. Материалы включают в себя:
Карбид вольфрама : Для твердых пород.
Материалы с алмазным наполнителем : для исключительной износостойкости.
Сплавы на основе никеля : Коррозионностойкие.
Нестандартная конструкция
Диаметр стабилизаторов под калибром немного меньше размера отверстия, что снижает крутящий момент и сопротивление.
Варианты использования:
Сильно отклоненные скважины
Образования, склонные к набуханию
Когда крутящий момент забойного двигателя вызывает беспокойство
Как стабилизатор бурения повышает эффективность бурения и качество отверстия
Правильно выбранный и установленный стабилизатор бурения улучшает многие аспекты процесса бурения:
1. Минимизирует непреднамеренное отклонение
Удерживая КНБК в центре, стабилизаторы предотвращают изгибы и спирали, которые могут привести к выходу из строя инструмента и увеличению затрат на бурение.
2. Уменьшает износ инструмента и долот.
Благодаря уменьшению вибрации и подпрыгивания долота стабилизаторы продлевают срок службы сверло и инструменты MWD.
3. Улучшает очистку отверстий
Спиральные или шевронные лезвия улучшают циркуляцию жидкости, помогая более эффективно удалять шлам.
4. Увеличивает скорость проникновения (ROP)
Стабилизированная компоновка обеспечивает более высокую нагрузку на долото, улучшая скорость проходки и сохраняя при этом высокое качество скважины.
Статистическая информация
| со стабилизатором |
без стабилизатора |
| Увеличение скорости проходки на 20–35 %. |
Более высокий риск отклонения |
| Срок службы долот увеличен на 40 % |
Повышенный отказ инструмента |
| Сокращение непроизводительного времени на 30 % |
Требуется больше развертываний |
Критерии выбора стабилизатора бурения
Когда Выбирая стабилизатор бурения , учитывайте следующие факторы:
1. Тип формации
2. Размер отверстия
Сопоставьте внешний диаметр (наружный диаметр) стабилизатора с размером ствола скважины. Инструменты меньшего размера могут вызвать вибрацию, а инструменты большего размера увеличивают сопротивление.
3. Направление сверления
4. Бюджет и стоимость жизненного цикла
Хотя интегральные стабилизаторы стоят дорого, они обеспечивают большую долговечность. Сменные типы предлагают более низкую стоимость за пробег.
5. Совместимость инструментов
Убедитесь, что стабилизатор совместим с конструкцией КНБК, особенно с инструментами MWD/LWD и забойными двигателями.
Заключение
Стабилизатор бурения — это больше, чем просто пассивный компонент — это средство повышения производительности, снижение затрат и ключ к качеству скважины. Выбрав правильный тип, конструкцию лопасти и стратегию размещения, операторы могут значительно повысить эффективность бурения, сократить непроизводительное время и увеличить срок службы долота.
По мере усложнения условий бурения роль стабилизаторов будет только возрастать. С появлением на горизонте новых материалов, интеллектуальных датчиков и адаптивных конструкций будущее технологий стабилизации бурения является многообещающим и развивающимся.
Часто задаваемые вопросы
В1: Каков срок службы стабилизатора бурения?
Качественный стабилизатор может прослужить 500–1000 часов бурения, в зависимости от типа пласта и наплавки.
Вопрос 2: Могу ли я использовать более одного стабилизатора в КНБК?
Да, сочетание околодолотных и внутриколонных стабилизаторов улучшает контроль направления и снижает вибрацию.
В3: В чем разница между стабилизатором и разверткой?
Стабилизатор центрирует КНБК, а расширитель расширяет или сглаживает скважину. Некоторые инструменты, например роликовые развертки, выполняют обе функции.
Вопрос 4. Как узнать, не работает ли мой стабилизатор?
Чрезмерный износ инструмента, плохое качество отверстия и неустойчивое поведение долота могут указывать на неправильное расположение или неисправность стабилизатора.
В5: Как часто следует проверять стабилизаторы?
Визуальные проверки должны проводиться при каждом запуске. НК (неразрушающий контроль) рекомендуется проводить каждые 300–500 часов.
