РУС (роторно-управляемая система)

Россия обладает большим потенциалом по добыче углеводородов и открытию новых скважин, однако, по прогнозам  Министерства энергетики Российской Федерации к 2035 году добыча «трудной» нефти в России увеличится более чем в два раза. На сегодняшний день доля трудноизвлекаемых запасов нефти составляет более 65 %, видна динамика ежегодного роста таких запасов [4].

В связи с этим усложняются конструкции и профили скважин, которые пробурить традиционными способами невозможно или обусловлено большим риском.

Вместе с этим на рынке давно присутствуют роторно-управляемые системы (РУС) и с каждым годом появляются новые модели. Они позволяют бурить скважины с большим отходом от вертикали и протяжёнными горизонтальными участками. Одни РУС позиционируются, как системы для точной проводки скважин, другие для бурения в сложных геологических условиях, третьи обещают повышенную надёжность и т.д.

Для начала определимся с понятием данных систем.

Роторно-управляемые системы - это системы, предназначенные для управляемого бурения роторным способом наклонно-направленных и горизонтальных участков при строительстве нефтяных и газовых скважин.

Автор научной статьи С.Г. Рагимов определяет роторно-управляемую систему как новый автоматический способ наклонно-направленного бурения, разработанный в конце 1980-х годов, состоящий из компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и наземного центра мониторинга [1].

Представим устройство и принцип работы РУС на рисунке 1.

1 - секция шпиндельная, 2 - узел перекоса, 3 - силовая секция

Рисунок 1. Устройство и принцип работы РУС

Секция шпиндельная - предназначена для восприятия осевых и радиальных нагрузок, действующих на двигатель, и включает в себя упорно-радиальный многорядный шарикоподшипник и радиальные опоры скольжения.

Узел перекоса - обеспечивает небольшое отклонение от вертикали (сгиб) по длине инструмента, которое предназначено для контроля направления бурения и изменения траектории ствола скважины.

Силовая секция – предназначена для преобразования энергии движущегося потока промывочной жидкости во вращательное движение ротора и передачи этого движения на вал шпиндельной секции.

Типы РУС представим схематично на рисунке 2.

Рисунок 2. Типы роторно-управляемых систем

Наибольший интерес и распространение в практике получили такие гибридные типы РУС, как push-the-bit и point-the-bit, рисунок 3.

Рисунок 3. Гибридные типы РУС

Система с поворотным управлением Push-the-bit, что буквально переводится как "толкать долото". Кривизна достигается за счет толчка колонны в противоположном направлении, в то время как колонна вращается. Этот метод использует принцип передачи боковой силы долоту, прижимая его к стенке скважины для достижения желаемой траектории. Примерами данного механизма служат PowerDrive Х6, PowerDrive Archer от Schlumberger и другие модификации.

Point-the-bit (направление долота) - это система, отклоняющая вал долота в ту или иную сторону, она имеет внешний не вращающийся элемент. Например, Revolution RSS, Geopilot, AutoTrack Curve и другие.

Преимущества технологии point-the-bit в отличии от push-the-bit:

- при бурении лучше выносится буровой шлам, так как колонна постоянно вращается;

- появляется возможность бурить скважины с более извилистой и сложной траекторией [1].

В таблице 1 представим сравнительный анализ роторно-управляемой системы.

Таблица 1

Сравнительный анализ роторно-управляемой системы [2], [3]

Таким образом, наиболее затратной является РУС «Revolution 675» типа Point-the-bit. Наименее затратной является «PowerDrive Х6 475» типа Push-the-bit. У РУС гибридного типа сравнительно средняя стоимость, которая составляет 2 млн.руб. за 24 часа циркуляции, при этом она обладает максимальными характеристиками по скорости вращения 350 об./мин, осевой нагрузке 24,3 т, пространственной эффективности 18 º/30 м. Считаем, что гибридная система «PowerDrive Archer 475» компании «Schlumberger» вероятнее всего вызовет наибольший интерес при выборе РУС.

В целом, производительность и выбор той или иной РУС зависит от литологических особенностей, глубины погружения, скорости вращения долота, нагрузки, оказываемой на него, кривизна проходки и другое.

Как видим, факторов, влияющих на производительность РУС много, поэтому сложно точно предсказать конечный результат того или иного оборудования.

На основании статьи сделаем ряд выводов. Роторно-управляемые системы позволяют бурить скважины с большим отходом от вертикали и протяжёнными горизонтальными участками. Их эффективность заключается в снижении расходов при бурении скважин благодаря скорости, протяженности и безаварийной проходке скважин.

РУС - наиболее эффективное оборудование, а в комбинации с телеметрическими системами и системами геонавигации преобразились в высокосовершенные беспилотные инструменты дистанционного координирования направлением буримых скважин.

У РУС гибридного типа сравнительно средняя стоимость, которая составляет 2 млн.руб. за 24 часа циркуляции, при этом она обладает максимальными характеристиками по скорости вращения, осевой нагрузке, пространственной эффективности. Считаем, что гибридная система «PowerDrive Archer 475» компании «Schlumberger» вероятнее всего вызовет наибольший интерес при выборе РУС.

1. Рагимов, С. Г. Анализ роторных управляемых систем / С. Г. Рагимов // Молодой ученый. - 2022. - № 23 (418). - С. 109-112.
2. Официальный ресурс компании «Schlumberger» [Электронный ресурс]. – режим доступа к стр.: https://www.slb.com.
3. Официальный ресурс компании «Weatherford» [Электронный ресурс]. – режим доступа к стр.: https://www.weatherford.com/en/
4. Официальный сайт Министерства энергетики РФ. - URL: https://minenergo.gov.ru/node/10093.