The problem of compensation of drilling fluid consumption at the well bottom, operating modes of drilling pumps when maintaining feedback according to a general function depending on the well depth and the permissible flow rate of drilling fluid are considered.
oil, drilling mud, well, drilling pump, flow control
Бурение скважин является обязательным мероприятием при организации разведки и добычи углеводородов [1, 2]. Особенности процесса бурения связаны с постоянно изменяющимися факторами, прежде всего определяемыми характеристиками и свойствами породы, через которые проходит буровое долото. В частности, существуют проницаемые зоны, через которые происходит поглощение бурового раствора (БР). Это приводит к снижению давления в забое, ухудшению процесса его очищения от продуктов бурения, к перерасходу БР [3].
Основным средством подачи БР в скважину являются буровые насосы. Буровой насос служит для создания циркуляции промывочной жидкости, очищающей забой и передающей энергию турбине при турбинном способе бурения. Функции насоса при подаче бурового раствора:
- обеспечение постоянной циркуляции БР в скважине для удаления выбуренной породы и охлаждения инструмента;
- поддержание постоянного давления на забое скважины, предотвращение гидроразрыва пласта и выброса газа;
- контроль качества промывочной жидкости путём изменения её плотности и вязкости.
Основными параметрами, характеризующими работу насоса, являются его подача и напор, развиваемый при заданной подаче. Факторы влияния расхода и давления:
- расход бурового раствора: увеличивается пропорционально глубине скважины, чтобы эффективно удалять шлам и охлаждать инструмент;
- давление нагнетания: растёт с увеличением глубины, поскольку гидравлическое сопротивление возрастает вследствие увеличения длины трубопровода и гидростатического столба жидкости;
- тип и состав породы: влияют на необходимое давление и расход БР;
- изменение диаметра ствола скважины: влияет на требуемый объём циркулирующего раствора и соответствующее изменение давления.
В бурении в основном применяются поршневые насосы со сменными цилиндровыми втулками, позволяющие в определенных пределах изменять подачу насоса.
Автоматизация регулируемого электропривода бурового насоса реализуется в широких пределах и позволяет отслеживать изменения технологического процесса бурения скважины. Предлагается реализовать дополнительные функции, связанные с управляемой кольматацией зон поглощения БР, за счет ведения обратных связей по общей функции, зависящей от глубины скважины и допустимого расхода промывочной жидкости [3-5]. При этом буровой насос работает в оптимальном режиме энергопотребления, не создавая избыточного давления в забое и обеспечивая постоянство промывочной жидкости с учетом ее расхода на поглощение через буровые породы. Поддерживая постоянное давление БР на заданном уровне и регулируя его согласно изменениям условий бурения, удаётся избежать аварийных ситуаций и повысить эффективность процесса. Оптимизация потребления объема БР позволяет сократить энергетические и технико-экономические издержки при реализации технологии бурения.
1. Ustinov, D.A. Veroyatnostnye harakteristiki energopotrebleniya neftegazodobyvayuschih predpriyatiy / D.A. Ustinov, Yu.V. Konovalov, I.G. Plotnikov, A.V. Turysheva // Nauchno-tehnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politehnicheskogo universiteta. 2011. № 4 (135). – S. 90-94.
2. Charonov, V.Ya. Sovershenstvovanie rezhima potrebleniya elektroenergii na neftedobyvayuschih predpriyatiyah / V.Ya. Charonov, B.N. Abramovich, V.P. Ganskiy, Yu.V. Konovalov, A.S. Loginov // Neftyanoe hozyaystvo. 1988. № 7. – S. 7-9.
3. Burovye ustanovki PO «Uralmash». [Elektronnyy resurs]. [sayt]. [2015]. URL: https://neftegaz.ru/tech-library/burovye-ustanovki-i-ikh-uzly/141193-burovye-ustanovki-po-uralmash/ (data obrascheniya 07.03.2021).
4. Konovalov, Yu.V. Avtomatizaciya i cifrovizaciya ob'ektov elektro-energetiki / Yu.V. Konovalov, A.E. Vaygachev, A.A. Uvarov // Vestnik Angarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2021. № 15. – S. 51-55.
5. Abramovich, B.N. Uchet i regulirovanie elektropotrebleniya s ispol'zovaniem mikroprocessornoy tehniki / B.N. Abramovich, V.P. Ganskiy, Yu.V. Konovalov, A.S. Loginov // Elektricheskie stancii. 1989. № 9. – S. 37-39.
