УДК 550.832.5/9:622.24
Г. К. Файзрахманов, И. В. Меньщиков, В. А. Камоцкий
ООО НПФ «Горизонт»
Приведена информация о проведенной модернизации забойных телеметрических систем ЗТМ-172 (203) и Азимут-108 (178), а также системы геолого-технологических исследований в процессе бурения «Геосенсор». Описаны особенности работы системы «Геосенсор» и приведена информация о новых датчиках.
Оказание сервисных услуг в области инженерного сопровождения в процессе бурения включает в себя:
– телеметрическое (геонавигационное) сопровождение процесса бурения;
– геолого-технологические исследования (ГТИ) в процессе бурения;
– технологическое сопровождение процесса бурения скважин.
Этот комплекс является минимально необходимым в информационно-технологическом обеспечении строительства скважин [1, 2, 5]. С каждым днем предъявляются все более высокие требования как к скорости, так и к объему получаемой информации.
Для увеличения информационной насыщенности получаемых с забоя скважины данных и увеличения скорости их передачи на поверхность в ООО НПФ «Горизонт» совместно с ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ» проведена существенная модернизация забойных телеметрических систем (ЗТС) – ЗТМ-172 (203) и Азимут-108 (178).
С этой целью в ООО НПФ «Горизонт» за последнее время были реализованы следующие инновации:
– регистрация данных гамма-каротажа (ГК) перенесена «на борт» ЗТС во всех модификациях телеметрических систем;
– разработана и отлажена технология приема данных с наддолотного модуля (НДМ), выпускаемого в ООО НПФ «АМК ГОРИЗОНТ», на основной разделитель телеметрической системы, исключив модуль приемника НДМ (рис. 1);
– перенесен диапазон «вещания» наддолотного модуля в область более высоких частот, что позволяет осуществить прием данных НДМ в процессе работы (передачи данных) головного модуля ЗТС и исключить время «молчания» передающего блока во время приема данных НДМ;
– увеличена скорость передачи данных с забоя на 20% и достигнута реальная минимальная скорость передачи 10 бит/с с использованием новых методик кодового уплотнения данных и подбора оптимального соотношения «объем–скорость».
В настоящее время ведутся активные работы по построению беспроводной сети устройств – приборов каротажа в процессе бурения с использованием множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Все чаще возникает необходимость объединения, интеграции сферы предоставляемых услуг по проводке скважин в области инженерно-технологического, телеметрического и геолого-технологического информационного сопровождения процесса бурения. Результатом такой интеграции является создание так называемого рабочего места технолога наклонно-направленного бурения (ННБ), позволяющего последнему иметь исчерпывающий объем информации для оперативного управления процессом бурения.
С этой целью в ООО НПФ «Горизонт» было принято решение о разработке системы ГТИ собственного производства с учетом недостатков существующих образцов и собственных потребностей [3, 4]. На сегодняшний день изготовлено для нужд организаций и реализовано более 50 станций ГТИ «Геосенсор», которые успешно эксплуатируются на месторождениях Западной и Восточной Сибири, Башкортостана и Татарстана, Республики Казахстан. Станция ГТИ «Геосенсор» имеет сертификаты соответствия и взрывозащиты.
Система контроля процесса бурения «Геосенсор» предназначена для решения задач информационного сопровождения буровых работ и включает в себя несколько сборщиков показаний датчиков: основное и дополнительные табло бурильщика, комплект датчиков, устройство согласования с компьютером, компьютер и комплект соединительных кабелей (рис. 2).
Основное табло бурильщика организует сбор информации с датчиков, контроль и наглядное отображение основных технологических параметров бурения, отображение инклинометрических параметров, передаваемых с ЗТС (азимут, зенитный угол, положение отклонителя), и содержит контроллер, табло отображения, блок питания, блок подключения датчиков, блок связи с компьютером и устройство аварийной сигнализации. К основному табло бурильщика может быть
подключено до 10 датчиков. Датчики могут быть многокомпонентными (до восьми компонент) и передавать информацию с одного или с нескольких первичных преобразователей.
Рис. 1. Технология приема данных с НДМ через приемник НДМ (а) и на основной разделитель (б) телеметрической системы
Дополнительное табло бурильщика предназначено для отображения технологических параметров бурения в насосной станции (или другой зоны буровой). Оно имеет возможность подключения до 10 датчиков и содержит 4 светодиодных поля для отображения параметров.
Вместе с основным табло в системе могут использоваться до трех дополнительных табло бурильщика. Дополнительное информационное табло также может использоваться в качестве основного при выходе из строя последнего.
Система «Геосенсор» имеет два режима работы: автономный и управляемый. В автономном режиме система собирает и отображает информацию на табло в соответствии с существующими настройками. В управляемом режиме происходит обработка собираемой информации в режиме реального времени, распознавание состояний, режимов процесса бурения, фиксация выходов контролируемых параметров за пределы допусков с выдачей предупреждений и рекомендаций.
Для этих целей разработано программное обеспечение BurSensor®, которое позволяет контролировать текущие процессы, происходящие на буровой в отдельных окнах. В отдельном окне также отображаются текущие данные забойной телеметрической системы – зенитный
угол, азимут и положение отклонителя компоновки низа бурильной колонны (КНБК).
Эти данные передаются программой телесистемы в режиме реального времени. Таким образом, по результатам инклинометрии и по глубине можно в режиме реального времени строить текущий профиль скважины и контролировать его отклонение от заданного (рис. 3).
Система позволяет в автоматическом режиме распознавать аварийные ситуации. Сигнал об аварийной ситуации выводится в виде предупреждающей надписи на экране компьютера в текущем окне оператора и на основном информационном табло бурильщика. Кроме того, система в процессе работы тестирует работу своих основных узлов – датчиков, информационных табло – и выдает сообщения об их работе.
Очень важным является отображение параметров телеметрии на табло бурильщика в процессе работы. Это значительно упрощает как работу технолога ННБ, осуществляющего проводку скважины, так и бурильщика, непосредственно управляющего инструментом. У бурильщика наконец-то появилась возможность визуально контролировать положение отклонителя КНБК в заданном секторе при наборе угловых параметров профиля скважины и производить осознанные корректировки в процессе бурения. До сих пор это делалось путем команд технолога по переговорному устройству.
В 2020 г. для системы «Геосенсор» разработаны новые датчики:
– совместно с ООО НПП «ИНГЕО» разработан и запущен в серийное производство радиоактивный датчик плотности бурового раствора на входе (рис. 4);
– разработан и запущен в производство дегазатор активного действия (рис. 5);
– разработан и начал активно использоваться бесконтактный датчик положения талевого блока (глубиномера) (рис. 6);
– разработан и применяется дифманометрический датчик плотности бурового раствора на входе (рис. 7).
Система «Геосенсор» также комплектуется модулем газового каротажа, обеспечивающим регистрацию, контроль и исследование газосодержания промывочной жидкости, и геологическим модулем для исследования шлама, керна и пластового флюида в процессе бурения.
Система «Геосенсор» позволяет формировать для заказчика единый отчет по проводке скважин, включающий в себя (кроме традиционных данных технологических исследований) еще и данные по проводке скважины с построением проектного и реального профилей. При работе в составе станции ГТИ в отчет добавляются данные геологических исследований и газового каротажа.
Таким образом, разработана и изготовлена система, обеспечивающая решение технологически связанных между собой задач, решаемых технологом ННБ в процессе бурения скважины, – контроль технологических параметров для оптимизации процесса бурения и проводку скважины с помощью телеметрии.
ЛИТЕРАТУРА
- Григорьев В. М., Аблеев М. Г., Никифоров А. А., Меньщиков И. В. и др. Стратегия развития геонавигационного оборудования // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2016. Вып. 7 (265). С. 70–86.
- Григорьев В. М., Аблеев М. Г., Никифоров А. А., Меньщиков И. В., Галеев А. С. и др. Система контроля процесса бурения «Геосенсор» и ее интеграция в единый комплекс с ЗТС ЗИС-4МЭ // Научная конференция «Новые достижения в технике и технологии геофизических исследований скважин». Тезисы докладов Cекции «В» VIII Конгресса ефтегазопромышленников России. Уфа, 26–29 мая 2009 г. С. 111–113.
- Григорьев В. М., Меньщиков И. В., Аблеев М. Г., Галеев А. С. и др. Система контроля процесса бурения «Геосенсор» // НТВ «Каротажник. Тверь: Изд. АИС. Вып. 5 (203). С. 29–33.
- Григорьев В. М., Меньщиков И. В., Галеев А. С., Файзрахманов Г. К. и др. Система контроля процесса бурения «Геосенсор». Состояние и перспективы // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2016. Вып. 7 (265). С. 6–95.
- Чупров В. П., Шaйхутдинов Р. А., Бикинеев А. А., Бельков А. В. и др. Опыт эксплуатации наддолотных модулей при бурении скважин // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2011. Вып. 5 (203). С. 16–26.
Рецензент канд. техн. наук О. В. Филимонов