Роторные управляемые системы

Роторны е управляемы е системы Предназначены для бурения искривлённых и прямолинейных интервалов профиля скважины в автоматическом режиме при вращении бурильной колонны. РУС включает следующие основны е узлы : - отклоняющее устройство; - забойную телесистему с навигационными и каротажными датчиками; - источник питания (генератор или аккумулятор); - наземную аппаратуру; - канал связи забойной телесистемы с наземной аппаратурой. По принципу управления РУС разделяются на два основных вида: -изменение величины и направления отклоняющей силы на долоте -изменение направления угла перекоса долота 10 Роторны е управляемы е системы 10 Роторны е управляемы е системы RSS «point-the-bit» - это оборудованный аппаратурой, наддолотный стабилизатор, состоящий из трёх основных компонентов, включая вращающуюся мандрель (приводной вал), эксцентриковую внутреннюю втулку и утяжелённый невращающийся наружный корпус. Инструмент работает, кон­тролируя направление эксцентриковой внутренней втулки, которая смещает мандрель и, соответственно, долото в заданном направлении. Расположение наружного корпуса постоянно отслеживается компьюте­ром, который управляет инструментом и автоматически поправляет положение эксцентриковой внутренней втулки для сохранения соответствующей ориента­ции долота. Вращение внутренней втулки с целью изменения ориентации долота осуществляется двигателем постоянного тока со сверхвысоким крутящим мо­ментом, работающим от литиевого аккумулятора или турбинного генератора. Роторны е управляемы е системы RSS «point-the-bit» Sperry Sun Компактный и прочный отклоняю­щий узел, размещённый внутри невращающейся верхней части корпуса, пере­даёт контролируемое отклонение на вал через два вращающихся эксцентрико­вых кольца. Связь с эксцентриковыми кольцами сверху и снизу осуществляется с помощью двух систем привода. В результате действия одного или обеих систем привода кольца повора­чиваются вместе или по отдельности и отводят вал в сторону по осевой линии корпуса, заставляя вал искривляться и ориентировать долото в направлении за­данного угла установки отклонителя. Специально сконструированные вра­щающиеся уплотнения внутри корпуса не позволяют буровому раствору попа­дать внутрь системы, а смазочной жидкости вытекать наружу. Секция вала, проходящая через корпус, опирается на верхний подшипник фиксированного конца, подшипник радиальной опоры и нижний плавающий подшипник. Когда эксцентриковые кольца изгибают вал, то вал изгибается ме­жду верхним подшипником фиксированного конца, который не даёт валу изги­баться выше себя и нижним плавающим подшипником, который позволяет до­лоту отклоняться в любом заданном направлении и Роторны е управляемы е системы PowerDrive Xtra компании Schlumberger с системой AutoTrak компании Baker Hughes Система используют механизмы автоматической ориентации и управля­ют траекторией скважины путём приложения бокового усилия к долоту. В сис­темах расширяющийся, не вращающийся стабилизатор обеспечивает статиче­ское боковое усилие, приложенное к стенке скважины, что вызывает противо­ действующее усилие, приложенное к стабилизатору и долоту. Интенсивность искривления скважины определяется соотношением объёмов бокового резания и бурения в прямом направлении. Величина этого угла определяется геометрией инструмента и радиусом кривиз­ны скважины. Интегрированная система MWD замеряет зенитный угол и азимут, вели­чину вибрации, обеспечивает связь с системой на поверхности. Скважинны й компью тер расположенный на уровне долота и его ось вра­щения долота всегда расположена под углом по отношению к оси скважины. Он производит сравнение данных, полученных системой контроля MWD с проектными характеристиками траектории, затем передаёт команду на наддолотный блок отклонения для корректировки курса. Передаёт данные на поверхность, получает команды по корректировке курса. Роторны е управляемы е системы Роторны й отклонитель «Кедр» для направленного бурения роторны м способом а – схема комплекса; б – комплекс в рабочем положении; в – комплекс в транспортном положении: 1 – подшипниковый узел; 2 – искривлённый корпус; 3 – нижний вал; 4 – клиновой ползун; 5 – наружный шарнир; 6 – промежуточный вал; 7 – возвратная пружина; 8 – разделительное кольцо; 9 – втулка; 10 – узел блокировки; 11 – верхний подшипниковый узел; 12 – верхний вал; 13 – приводная пружина Роторны е управляемы е системы Управляемая сист ема DART компании Андергейдж Роторная система кривления DART (Downhole Adjustable Rotary Tool) представляет собой 100% механический инструмент для бурения скважин по плавным кривым траекториям с постоянной интенсивностью изме­нения угла. Кривление по принципу трёхточечной стабилизации обеспечи­вается путём приложения постоянного бокового усилия от несоосного стацио­нарного стабилизатора к долоту. В процессе бурения ориентация торца инструмента поддерживается нев­ращающимся масс-эксцентриком, который за счёт силы тяжести постоянно на­ходится в подвешенном состоянии. Изменение ориентации торца инструмента производится при отрыве долота от забоя при выключенных насосах и, в сред­нем, занимает не более 3 минут. Роторны е управляемы е системы Управляемая сист ема DART компании Андергейдж Система DART включает следующие элементы и устройства •сердечник, проходящий сквозь инструмент для передачи крутящего момента и вращения долота; используется как часть механизма изменения ори­ентации торца; •скребок, который является частью сердечника и вращается вместе с ним. Диаметр скребка меньше диаметра долота, и обычно скребок не касается стенок ствола. Он предназначен для удаления всех уступов, образующихся в процессе бурения и способных затруднить продвижение невращающихся ста­билизаторов (соосного и несоосного); •несоосный (управляющий) стабилизатор - невращающийся, полнораз­мерный, немного смещённый по отношению к оси сердечника. Это смещение создаёт боковое усилие на долото, позволяющее управлять траекторией ствола в трёх измерениях; •соосный стабилизатор - концентрический, также невращающийся, соз­даёт третью точку опоры для реализации трёхточечной стабилизации, которая необходима для точного и предсказуемого управления компоновкой с помо­щью системы DART. Также этот стабилизатор принимает на себя вес масс- эксцентрика. На рисунке 2.4 показан пример принципа действия системы: несоосный стабилизатор передаёт на долото боковое усилие, которое направляет торец ин­струмента на 45 градусов вправо от точки зенита. Таким образом, бурение осу­ществляется именно по этому вектору. Роторны е управляемы е системы Управляемая сист ема DART компании Андергейдж Для изменения ориентации торца выполняют следующие действия: •отры­вают долото от забоя и прекращают вращения колонны; •останавливают насосы; •вращают бурильную колонну на количество щелчков ротора, необходимое для установки новой ориентации торца (каждый щелчок ротора смещает вектор бу­рения вправо на 2,25 град.); •прекращают вращение по достижении заданной ориентации торца; •запускают насосы и начинают циркуляцию с обычным рас­ходом; •продолжают бурение скважины. Роторны е управляемы е системы Управляемая сист ема DART компании Андергейдж При необходимости ориентации торца по точке зенита выполняют сле­дующее: • отрывают от забоя и прекращают вращения колонны; •останавливают насосы; вращают колонну на более чем 180 градусов. Каждый щелчок ротора смещает ориентацию торца системы на 2,25 градуса по часовой стрелке. Ко­лонну вращают ротором до тех пор, пока торец не будет направлен на точку зе­нита. Вращение колонны на более чем 180 градусов гарантированно доведёт ориентацию торца до точки зенита, вне зависимости от первоначальной ориен­тации. После этого привод механизма ориентации торца отключается, и торец остаётся ориентированным по точке зенита. Дальнейшее вращение колонны не может повлиять на ориентацию торца. Роторны е управляемы е системы Управляемая сист ема DART компании Андергейдж Порядок действий для установки нового вектора бурения после ориента­ции торца по точке зенита: •прекращают вращение ротором; •совершают рабочий цикл насосов (т. е. запускают насосы, доводят подачу раствора до обычного для бурения уровня, поддерживают циркуляцию в течение 20 секунд, затем снова останавливают насосы). •Эта процедура вновь включает привод механизма ори­ентации системы, и дальнейшая ориентация торца производится в обычном ре­жиме посредством вращения колонны на требуемое количество оборотов. Бурение прямолинейно-наклонны х участков с применением системы DART производится путём поочередной ориентации торца в противоположных направлениях. Поскольку изменение ориентации торца при помощи системы DART производится легко и быстро, эта процедура не приводит к увеличению времени бурения и позволяет получить прямой ствол скважины.