Агс («аутомэйтед гайданс систем») – кдал («кембридж дриллинг авто лтд. »)

 

Система АГС получила наибольшее распространение среди компоновок своего типа. Выпускается в разных конфигурациях для бурения скважин диаметром от 311 до 559 мм. Основным элементом конструкции является вращаемом корпусе 4, внутри которого размещается отклонитель. Совместима с любыми телеметрическими системами. Работает как в ручном режиме управления, так и в автономном.

Устройство системы АГС приведено на рисунке 11.25. Приводной вал 5, закрепленный в подшипниках 9 и 10, размещен в невращаемом корпусе 4. Положение корпуса стабилизируется рессорным фиксатором 7. Датчики инклинометрии, электроника, гидравлика и отклонитель 6 располагаются внутри корпуса. Уплотнение 8 предотвращает попадание бурового раствора в корпус, заполненный маслом. Нижний стабилизатор 2 и верхний стабилизатор 3 являются основными точками опоры. При изменении кривизны вала отклонителем 6 компоновка с двумя точками опоры 2 и 3 изгибается и смещает тем самым долото 1.

 

Рис. 11.25. Устройство системы AGS-CDAL

 

Схема отклоняющего устройства дана на рисунке 74. Условно компоновка делится на вращаемую 1 и невращаемую часть 2. Фиксатор 3 стабилизирует положение невращающегося корпуса. Использование рессор в конструкции фиксатора с гибким соединением 4 позволяет использовать систему в скважинах разного диаметра и кривизны. Уплотнение 6 герметизирует маслонаполненный корпус устройства.

При нейтральном положении отклонителя 5 компоновка остается прямой (рис. 11.25 а). При работе отклонителя 7 компоновка изгибается и смещает долото с углом отклонения 8 (рис. 11.25 б).

Схема действия отклоняющего устройства приведена на рисунке 11.26. В привод отклонителя 3 входят четыре гидравлических узла, управляемых электроникой и цилиндр отклонителя, на который оказывается воздействие. Сборка размещается в корпусе 4 и изгибает приводной вал (рисунок 74 б). При работе отклонителя (рис. 11.26 б) отдельные усилия F1, F2, F3, F4 привода отклонителя складываются и дают результирующее усилие FR в направлении D. Долото смещается в противоположном направлении.

 

Рис. 74. Схема отклоняющего устройства

 

Рис. 11.26. Принципиальная схема действия отклоняющего устройства

АГС-КДАЛ

 

 

СМАРТ СЛИВ» – «РОТАРИ СТИРАБЛ ТУЛЗ»

 

Система представляет собой невращаемый стабилизатор, расположенный вблизи долота, в котором размещается электроника, электропривод и система позиционирования долота. Устройство приведено на рисунке 11.27. В корпусе 3 проходит вал 1, на который навернуто долото. Внутренняя эксцентричная муфта смещает вал относительно оси скважины в нужном направлении.

 

Рис. 11.27. Устройство системы «Смартслив»

Корпус устройства утяжеляется для стабилизации устройства и сила тяжести удерживает его в диапазоне ±10º от вертикали. Используются литиевые батареи большой емкости. Таким образом, система получилась простой и компактной. «Смартслив» использует шарошечные долота. Выпускается для бурения скважин диаметром 311 мм, также планируется производство модификаций для стволов диаметрами 215,9 мм и 250 мм.

На рис. 11.28 показана схема действия отклоняющего устройства «Смартслив». Утяжеленный корпус 2 касается стенок скважины в четырех точках. Эксцентричная муфта 3 изменяет положение вала 4 в любом направлении с усилием, задаваемым электроникой, посредством электродвигателя. Угол поворота задается с точностью до 1º.

Рис. 11.28. Схема действия отклоняющего устройства «Смартслив»

Система управляется с поверхности командами ротора. Не имеет телеметрического модуля для связи с поверхностью, но может использоваться с разными видами телеметрических систем. Прошла стадию промышленных испытаний.

ДАРТ – «АНДЕРГЕЙДЖ»

 

Роторная управляемая система DART, находящаяся на стадии промышленных испытаний, является естественным продолжением развития технологических принципов, заложенных в основу калибратора переменного диаметра (инструмент для ступенчатого изменения интенсивности искривления при роторном бурении и использовании забойных двигателей). Система DART (рисунок 11.29) разработана с целью компенсации или изменения азимута в дополнение к задачам контроля зенитного угла, на прямых участках с большим зенитным углом. Инструмент имеет механический принцип действия и функционирует посредством приложения бокового усилия от стационарного стабилизатора к долоту. Ориентация этого стабилизатора может быть оперативно изменена с поверхности. Принцип ориентирования основан на использовании стационарного (невращающегося) масс-эксцентрика (отвеса), который постоянно находится в подвешенном состоянии по направлению к нижней стенке ствола (рисунок 11.29).

Рис. 11.29. Общий вид системы ДАРТ

Контроль азимута осуществляется путем вращения инструмента с целью осуществления набора или сброса угла. Как в случае с калибратором переменного диаметра, система DART обеспечивает роторный тренд. При необходимости получения плавной траектории ствола регулярное вращение торца инструмента обеспечивает бурение с интенсивностью изменения угла, не превышающей 0,33º/10 м. В случае, если ожидается незапланированный азимутальный отход от заданной траектории, или запланирован плавный поворот в азимутальном направлении, ориентация системы DART может быть зафиксирована в одном направлении с целью обеспечения максимально возможной интенсивностью искривления 1º/10м.

 

Таблица 11.1

Технические характеристики системы DART

Диаметр инструмента (ствола), мм	120,6 для бурения скважин диаметром от 152,4 до 165,1 мм
Длина, м	7,92 включая наддолотный и первый колонный калибратор
Тип резьбового соединения	Муфта 3 ½” IF API (верхнее) х муфта 3 ½” Reg (к долоту)
Интенсивность набора угла, º/10 м	1º/10 м (возможна регулировка под меньшие углы)
Объем подачи раствора, л/с	9,5 – 15,8
Падение давления на инструменте, МПа	0,51 при 15,8 л/сек (плотность раствора 1,2 г/см^3)
Минимальный стартовый зенитный угол, º
Максимальная температура	150º C

Продолжение табл. 14

Максимальная осевая нагрузка, т	13,6
Максимальный момент на инструменте, кН*м	13,6
Максимальная скорость вращения, об/мин
Максимально допустимая проходная кривизна ствола, º/30 м	18º/30 м (без вращения)

 

Рис. 11.30. Конструкция системы ДАРТ

 

Принцип действия механической системы трехмерного изменения траектории роторным способом ДАРТ базируется на технологии, заложенной в принцип действия калибратора переменного диаметра.

Инструмент ДАРТ позволяет изменять траекторию скважины в нужном направлении при помощи несоосного калибратора и применения принципа трехточечной стабилизации. Ориентация калибратора поддерживается посредством смещенного центра масс в эксцентрике, постоянно находящемся в нижней части ствола. Изменение вектора радиального смещения долота производится путем совмещения ориентации эксцентрика и несоосного калибратора. Сечение, построенное через стационарный несоосный калибратор, демонстрирует положение торца инструмента (рисунок 11.31). Именно в этом направлении осуществляется смещение долота от оси скважины (рисунок 11.32).

 

Рис. 11.31. Принцип действия системы ДАРТ

Рис. 11.32. Конструкция системы ДАРТ

Система испытывалась на Ближнем Востоке, и получены положительные данные. Целью испытаний являлась проходка горизонтального участка скважины диаметром 155,6 мм с использованием ДАРТ для контроля зенитного угла и азимута ствола скважины.

После выхода из башмака хвостовика диаметром 177,8 мм была поставлена задача по выведению траектории скважины с левым поворотом для возврата на запланированную траекторию. Для выполнения этой задачи инструмент DART был установлен с поворотом на 50° влево от верхней точки окружности. На участке длиной 30 м набор зенитного угла составил +0,55°/10 м, а поворот по азимуту -0,73°/10 м. Указанные величины набора и поворота равны фактическому положению бурового инструмента, повернутого на -53° (влево) от верхней точки окружности, что практически совпало с истинным положением инструмента.

После этого инструмент был выставлен с поворотом на 120° влево от точки зенита (“12 часов”), чтобы продолжить поворот ствола влево при некотором уменьшении угла кривизны на следующем участке длиной 30 м. Измерения, выполненные в конце 30-метрового участка, показали, что уменьшение зенитного угла составило -0,32°/10 м, а поворот по азимуту влево -0,55°/10 м. Указанные величины сброса угла кривизны и поворота равны фактическому положению бурового инструмента, повернутого на 121° влево от верхней точки окружности, что практически совпало с истинным положением инструмента (рис. 11.33).

После прохождения этих 60 м операция закончилась отказом телесистемы. Набор, уменьшение зенитного угла и азимута, которые наблюдались в течение всего цикла работ, свидетельствуют о том, что инструмент DART предсказуемо следует заданному направлению.

 

Рис. 11.33. Направление действия отклоняющего устройства

 

При сравнении данных кавернометрии при бурении с ДАРТ и традиционным забойным двигателем (рисунок 11.34) видно, что использование долота с АТП и роторной управляемой системы обеспечивает значительно более гладкий ствол, чем при обычном направленном бурении.

Рис. 11.34. Сравнение данных кавернометрии при бурении с ДАРТ и

традиционным забойным двигателем

 

Преимущества системы ДАРТ:

- простая механическая конструкция;

- сравнительно невысокая стоимость;

- возможность использования повсеместно при бурении наклонно направленных и горизонтальных стволов с зенитным углом более 45°;

- малая интенсивность искривления для скважин с большими отходами;

- простота использования ввиду отсутствия телеметрии;

- точность направленного бурения.