Якщо ви коли-небудь спостер?гали, як добре спланований буровий цикл перевершу? пор?внянний зсув на 20–40% ROP з меншою к?льк?стю в?дмов ?нструменту, швидше за все, це було не просто долото, пласт чи вдача – це був чудовий контроль перепаду тиску в буровому двигун?. Ось провокативне твердження: б?льш?сть втрат продуктивност? виб?йно? установки, що приводиться в рух буровим двигуном, спричинен? не породою; вони спричинен? поганим контролем тиску. Саме так — б?льше по?здок, б?льше зупинок, б?льше спалених статор?в ? б?льше зламаних еластомер?в майже завжди вказують на контроль перепаду тиску.
Основна проблема проста, але невблаганна: грязьовий двигун перетворю? г?дравл?чну енерг?ю — пот?к ? тиск — на обертання та крутний момент. Якщо ви не впора?теся з цим тиском, ваш двигун або голоду?, або захлинеться. Запуст?ть занадто мало, ? ви отрима?те нев?дпов?дну швидк?сть дола та крутний момент; занадто високо, ? ви отрима?те зупинку, шип ? пошкодження. Результатом ? дорог? просто? та пог?ршення якост? свердловини.
У ц?й публ?кац?? ви точно д?зна?теся, як перепад тиску визнача? робочу характеристику бурового двигуна; як зчитувати та використовувати вих?дний тиск, тиск у точц? зупинки та тиск у зупинц?; як знайти та п?дтримувати оптимальний тиск бур?ння; ? як адаптувати ц? концепц?? до сьогодн?шн?х систем з високим потоком ? високим HHP. Ми розпов?мо про практичний мон?торинг поверхн?, зворотн?й зв’язок у свердловин?, прийняття р?шень на основ? тенденц?й та вза?мод?ю з г?дравл?кою, вибором долота та механ?кою пласта, щоб ви могли бурити швидше, безпечн?ше та довше на вибо?.
Ключ на винос
Диференц?альний тиск ? ?диним найб?льш д??вим важелем для отримання максимального крутного моменту та частоти обертання в?д бурового двигуна без пошкодження силово? частини.
Пост?йно в?дстежуйте три контрольн? точки тиску: вих?дний тиск (базова л?н?я), тиск у точц? зупинки (межа) ? тиск у зупинц? (небезпечна зона). Свердл?ть на оптимальному диференц?ал? трохи нижче зупинки.
Ув?мкн?ть буровий двигун у межах верхньо? меж? в?кна ном?нального потоку (зазвичай 70–85% в?д максимуму), щоб досягти вищих оберт?в на хвилину, б?льшого крутного моменту та б?льшого опору зупинц? — без переходу в руйн?вний д?апазон тиску.
Використовуйте коригування на основ? тенденц?й: у м?ру того, як вих?дна базова л?н?я п?двищу?ться ?з додаванням бурильно? труби або зм?ною властивостей бурового розчину, повторно перев?рте точку зупинки та повторно в?дцентруйте оптимальний тиск бур?ння.
?нтегруйте моделювання г?дравл?ки, оптим?зац?ю насадки долота та зворотний зв’язок щодо тиску/об/хв/крутного моменту в режим? реального часу для точного керування та чудово? швидкост? проходки за нижчо? вартост? на фут.
Придонний тиск
Приб?йний тиск — це базовий циркуляц?йний тиск, який ре?стру?ться датчиком бурово? установки (або датчиком стояка), коли насос працю? на задан?й швидкост? бур?ння, але долото не контакту? з пластом. Це ма? вир?шальне значення, оск?льки будь-який ?нший стан тиску — точка зупинки, зупинка та оптимальний тиск бур?ння — вим?рю?ться як р?зниця вище ц??? базово? л?н??. ?ншими словами, нижн?й тиск ? вашим еталонним нулем для ?нтерпретац?? навантаження двигуна.
Чому нижн?й тиск зм?ню?ться ? чому це важливо:
Втрати тиску на тертя зб?льшуються з б?льшою к?льк?стю бурильно? труби в отвор? та з б?льшою швидк?стю потоку.
Реолог?я розчину та зм?на щ?льност? (наприклад, в?д розведення, додавання бариту, температури) зм?нюють оп?р системи.
Поверхневе обладнання та к?льцев? обмеження зм?нюються, оск?льки зм?нюються довжина КНБК, стаб?л?затори та ?нструменти MWD/LWD.
Практичн? кроки:
Встанов?ть вих?дну базову л?н?ю на точну швидк?сть насоса, з якою ви збира?теся бурити. Зм?на потоку зм?ню? потужн?сть двигуна, тому завжди зм?нюйте базову л?н?ю п?сля значних зм?н потоку.
Перев?рте нижню частину, коли додасте п?дставки. Базова л?н?я зазвичай повзе вгору з глибиною. Неможлив?сть повторно? перев?рки може змусити вас подумати, що ви ма?те той самий перепад тиску, хоча насправд? ви ближче до зупинки.
Перехресна перев?рка на заб?йн?й поверхн? з даними свердловинного ?нструменту, якщо вони доступн? (наприклад, ΔP внутр?шнього двигуна в?д MWD). Поверхневий тиск у стояку включа? системне тертя; внутр?шн?й диференц?ал двигуна ? частиною цього.
?нтерпретац?я придонного тиску за допомогою бурового двигуна:
Грязьовий двигун спожива? частину тиску системи як г?дравл?чну потужн?сть у силов?й частин?. Тиск в?д дна виключа? додаткове навантаження двигуна на р?зання породи.
Стаб?льн?сть придонного тиску вказу? на пост?йн? властивост? бурового розчину та шлях циркуляц??. П?дйом в?д дна за пост?йних умов може сигнал?зувати про закупорку (насадки долота, с?тки MWD) або накопичення шламу.
Простий робочий процес:
Встанов?ть швидк?сть насоса в?дпов?дно до ц?льово? витрати бур?ння.
Запиш?ть вих?дний тиск (P_off).
Обережно зважте долото до дна та створ?ть перепад тиску в?дносно P_off, коли ви почина?те бур?ння.
В?дстежуйте, як прикладена вага на долот? (WOB) ? обертовий прив?д вза?мод?ють ?з ΔP, щоб п?дтримувати двигун у його ефективн?й зон?.
Тиск точки зупинки
Тиск у точц? зриву – це точне значення тиску на поверхн?, при якому буровий двигун ста? перевантаженим: внутр?шн?й рух ротор-статор припиня?ться, а обертання долота в?д двигуна пада? до нуля. У точц? зупинки двигун досяг максимального крутного моменту для задано? швидкост? потоку та властивостей бурового розчину. Порушивши це, ви ризику?те пошкодити еластомер, розшарувати статор ? прискорити знос.
Ключов? особливост? точки зупинки:
В?н повторю?ться при задан?й швидкост? потоку, температур? та реолог?? розчину, доки не зм?няться умови системи.
Його ?дентиф?кують за характерним перегином: поступове зб?льшення навантаження на долото спричиня? непропорц?йно велике п?двищення тиску з невеликим зб?льшенням швидкост? обертання або без нього. Коли ви поц?лу?те, крутний момент р?зко зроста?, а оберти падають.
У свердловин? зупинка проявля?ться як швидке зниження частоти обертання до майже нуля з под??ю п?кового крутного моменту; поверхн?, ви побачите плато тиску, а пот?м сплеск.
Як безпечно знайти м?сце зупинки:
Починаючи з P_off, поступово зб?льшуйте WOB, утримуючи швидк?сть потоку пост?йною в рекомендованому для двигуна верхньому д?апазон? (70–85% в?д макс.).
Сл?дкуйте за вир?внюваною реакц??ю ROP на доданий WOB ? зростанням нахилу тиску в стояку.
Позначте тиск, при якому двигун вага?ться або глухне: P_stall.
Негайно в?дмовтеся в?д WOB, щоб уникнути затримки.
Чому ви повинн? знати P_stall:
В?н встановлю? верхню межу вашого операц?йного в?кна. Ваш оптимальний тиск свердл?ння буде нижчим за це значення.
В?н зм?ню?ться разом ?з потоком: вищий пот?к зазвичай п?двищу? потужн?сть крутного моменту зупинки та зрушу? P_stall вище.
В?н чутливий до температури: розширення еластомеру при п?двищених температурах забо? свердловини може зменшити зазор, зм?нюючи внутр?шню повед?нку ΔP.
Багато команд стандартизують робочий запас 100–300 фунт?в на кв.
Знижений тиск
Тиск зупинки — це р?зкий стрибок тиску в опускн?й труб? — часто 300 psi або б?льше — в?дразу п?сля перетину точки зупинки. Це червона л?н?я: ротор зупиня?ться в?дносно статора, але насос продовжу? подавати пот?к, викликаючи швидке п?двищення диференц?ального тиску в силов?й частин?. Залишившись тут нав?ть на короткий пер?од, ви ризику?те катастроф?чним перегр?ванням еластомеру, поломкою в екстремальних випадках ? дорогим в?дновленням двигуна.
Розп?знавання зупинилося:
Ви досяга?те P_stall, тод? тиск р?зко скаче (наприклад, +300–800 psi). ROP руйну?ться, крутний момент досяга? максимального значення, а поверхневе обертання може тягнутися, якщо ви руха?те струну.
Зсув свердловинних сигнатур в?брац??; ?нод? низх?дна л?н?я MWD вказу? на нульов? оберти двигуна, якщо телеметр?я в режим? реального часу.
Коли ви п?дн?ма?те нижню частину, тиск знову пада? до P_off майже в?дразу.
Негайн? д??:
Послабте WOB або п?дн?м?ть, щоб очистити долото. Не продовжуйте штовхати WOB до 'м'яз?в'.
Тимчасово зменш?ть пот?к, якщо це необх?дно, щоб усунути зупинку, пот?м в?днов?ть базову л?н?ю та п?дн?м?ться до оптимального диференц?алу.
Циркулюйте обр?зки, щоб переконатися, що пакування не сприяло под??.
Запоб?гання зупиненим под?ям:
Ув?мкн?ть буровий двигун поблизу рекомендованого верхнього потоку, але збер?гайте певний запас зупинки.
Плавне нанесення WOB. Уникайте раптового перенесення велико? ваги, особливо в шарових, кремянистих або вузликових утвореннях.
Сл?дкуйте за коливаннями властивостей розчину (п?дйоми в’язкост?, вм?ст твердих речовин), як? без попередження зб?льшують ΔP системи та зменшують маржу зриву.
Використовуйте анал?тику в режим? реального часу, де вона доступна: прокс?-сервери струму двигуна, оц?нки крутного моменту та зчитування частоти оберт?в допомагають побачити початок зупинки ран?ше, н?ж людина може в?дреагувати лише на датчик.
Оптимальний тиск свердл?ння
Оптимальний тиск бур?ння – це найкраща точка, де буровий двигун забезпечу? максимальну ефективну швидк?сть проходки при найменшому руйн?вному диференц?альному навантаженн?. Зазвичай в?н трохи нижче точки зупинки, балансуючи крутний момент ? оберти, не переходячи до ризику зупинки. Хоча точна ц?ль залежить в?д конструкц?? двигуна, типу долота та формування, практичне польове правило поляга? в тому, щоб п?дтримувати ΔP_drill на 100–300 psi нижче P_stall при вибран?й швидкост? потоку.
Як встановити оптимум:
Визначити P_off при ц?льовому потоц?.
Визначте P_stall за контрольованим наростанням WOB.
Вибер?ть робочий диференц?ал ΔP_opt ≈ P_stall ? в?д 100 до ?300 фунт?в на кв.
Перетвор?ть ΔP_opt назад у ц?льовий опуск: P_target = P_off + ΔP_opt.
Бур?ть, п?дтримуючи тиск в опускн?й труб? поблизу P_target, регулюючи WOB ? оберти на хвилину поверхн?, щоб п?дтримувати ΔP стаб?льним у м?ру зм?ни пласта.
Чому це працю?:
Силова частина бурового двигуна перетворю? г?дравл?чну потужн?сть на оберти (об/хв) ? крутний момент. Майже зупинка, крутний момент високий, але оберти падають; набагато нижче зриву, оберти можуть бути пристойними, але крутного моменту недостатньо для б?льш твердих пор?д. Оптимальна сидить безпосередньо п?д зривом, збер?гаючи достатн?й крутний момент ? корисн? оберти.
Робота на верхн?х 70–85% ном?нального потоку силово? секц?? зб?льшу? крутний момент ? оберти на хвилину одночасно, п?двищуючи пор?г зупинки й дозволяючи безпечно утримувати вищий ΔP_opt.
Уточнення ц?л? на основ? даних:
Трек ROP проти ΔP_drill. Крива ROP зазвичай п?дн?ма?ться з ΔP до кол?на безпосередньо перед зупинкою, а пот?м вир?вню?ться. Б?г на кол?нах.
Мон?тор MSE (питома механ?чна енерг?я). Коли ΔP наближа?ться до оптимального, MSE ма? зменшуватися, що вказу? на ефективну передачу енерг??. Зростання MSE при вищому ΔP св?дчить про те, що ви просто намага?тесь протистояти зупинц? без зб?льшення ROP.
Використовуйте ступ?нь затуплення долота та перев?рку двигуна, щоб п?дтвердити: здоровий статор ? збалансований проф?ль зносу фрези вказують на в?дпов?дний контроль ΔP; утворення пухирц?в еластомеру та розколювання конуса/р?зця часто пов’язан? з повторюваними зупинками або перевантаженнями.
Вза?мод?я з г?дравл?кою долота та вибором форсунок:
Загальна площа потоку сопла (TFA) встановлю? швидк?сть струменя та вплива? на тиск у систем?. З грязьовим двигуном ви повинн? збалансувати удар струменя (очищення, HHP) ? доступний двигун ΔP. Велик? форсунки знижують тиск, але можуть зменшити крутний момент; занижен? форсунки п?двищують тиск у систем?, зменшуючи маржу зупинки.
Оптим?зуйте TFA так, щоб при ваш?й ц?льов?й швидкост? насоса ви могли досягти як достатньо? г?дравл?чно? потужност?, так ? ΔP_opt трохи нижче зупинки.
Стратег?я витрати:
У в?кн? силово? секц?? двигуна вищий пот?к зб?льшу? к?льк?сть оберт?в ? крутний момент. Якщо вам потр?бен б?льший запас крутного моменту, не наближаючись до зупинки, трохи п?двищте пот?к, а пот?м повторно з?ставте P_off ? P_stall. Не думайте, що стара точка зупинки все ще д??.
Остер?гайтеся температурних вплив?в: вищий пот?к охолоджу? еластомер, що добре, але глибш?, б?льш гаряч? отвори все одно з часом п?двищують температуру статора, зм?щуючи зазори та, отже, зупиняючись.
Висновок
Ефективне бур?ння з буровим двигуном поляга? не лише в тому, щоб посилити обертання насос?в або зб?льшити вагу. Йдеться про точне регулювання перепаду тиску. Прив’язавши свою роботу до трьох опорних значень тиску — вих?дний тиск, точка зупинки та зупинка — ? навмисно встановивши оптимальний тиск бур?ння трохи нижче затримки, ви перетворю?те г?дравл?чну енерг?ю в роботу долота з максимальною ефективн?стю, одночасно захищаючи двигун. Залишайтеся у в?кн? верхнього потоку двигуна, часто перев?ряйте св?й запас зупинки, коли зм?нюються глибина та ?рунтов? умови, ? використовуйте зворотний зв’язок на основ? тенденц?й (ROP, MSE, крутний момент, оберти на хвилину), щоб п?дтримувати систему в налагодженн?. Зробивши це правильно, ви побачите вищу ROP, довший терм?н служби двигуна, менше по?здок ? нижчу варт?сть фута — усе це ма? значення для кожно? свердловини.
