В последнее время повышается актуальность добычи нефти на зрелых месторождениях, в том числе с реанимацией старого фонда скважин, где существуют достаточные запасы трудноизвлекаемой нефти. Как правило, для этого используют технологии наклонно-направленного и горизонтального бурения, повышающие индекс доходности, как показателя снижения капитальных вложений в сравнении с если бурение скважин будет по обычным технологиям.
Технологии наклонно-направленного и горизонтального бурения находят широкое применение при добыче полезных ископаемых шахтным способом, обеспечивающие дегазацию угольных месторождений, водоотлив и осушение, проходку выработок, буровзрывные работы, скважинное выщелачивание и гидродобычу, способствуя значительному снижению затрат, повышению безопасности и технологической эффективности горных работ в целом.
При бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин необходима высокая точность проводки стволов для обеспечения попадания в заданные коридоры между различными пластами и исключения возможного прорыва газа из газовой шапки или чрезмерного приближения к границе водоносного горизонта. Для таких целей лучше всего подходит винтовой забойный двигатель.
Для отслеживания траектории скважины в процессе бурения в компоновке низа буровой колонны применяются различные геоизмерительные телесистемы, размещаемые выше гидравлического забойного двигателя. Для обеспечения корректной работы датчиков и магнитных зондов телесистемы, а особенно инклинометрических, их размещают в немагнитных переводниках или немагнитных буровых трубах.
На точность измерения инклинометрических зондов влияет присутствие намагничиваемых металлических элементов забойного двигателя и дополнительных устройств, общая длина которых, в зависимости от габарита двигателя и необходимой мощности, составляет порядка 7 – 11 метров, поэтому данный зонд (точка замера) в компоновке телесистемы отдален(до 12 – 18 м) от забойного двигателя и долота. Отдаление инклинометрического зонда от долота ухудшает точность прогнозирования азимутального и зенитного углов бурового инструмента, что затрудняет удержание траектории ствола при проходке скважины в пределах проектных вертикальных и горизонтальныхкоридоров (±1 м), особенно с волнообразной пространственной траекторией проходки через пласты с высоким водоносным насыщением.
Для решения задачи уменьшения влияния элементов забойного двигателя на телеметрические телесистемы предприятием ООО «ИнБурТех» были проведены исследовательские работы по подбору материала, удовлетворяющего поставленной задаче, в результате которых, в качестве конструкционного материала была выбрана немагнитная аустенитная Mn-Cr сталь марки Р550, имеющая высокие физико-механические свойства, обладающая устойчивостью к точечной коррозии и к коррозийному растрескиванию под напряжением, обеспечивающая надежную работу высоконагруженных элементов двигателя в тяжелых условиях бурения и имеющая, в отличии от обычных конструкционных сталей, (например стали SAE 1045, µ = 1000) более низкую относительную магнитную проницаемость (µ = 1,005).
Дополнительным преимуществом стали Р550 является повышенная твердость (в среднем 400 HB). Это выше, чем у обычной углеродистой стали, применяемой для изготовления забойных двигателей обычного исполнения, что позволяет уменьшить степень истирания и повысить прочность корпусных деталей двигателя, особенно при бурении с вращением колонны бурильных труб ротором.
Винтовые забойные двигатели из немагнитных материалов превосходят забойные двигатели из традиционных материал по прочности, вязкости и коррозионной стойкости.
Из выбранной стали была изготовлена опытная партия двигательных секций с верхними переводниками (ловильными устройствами) для двигателей диаметром 76 и 106 мм. Двигатели успешно прошли стендовые испытания, после чего, при проведении промысловых испытаний на месторождениях Урало-Поволжья и республики Коми, были подтверждены повышение показателя точности бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважинс использованием имеющихся у буровых компаний систем телеметрии, а так же показатели ресурса работы и надежности высоконагруженных узлов забойного двигателя, показавшие целесообразность использования выбранной марки стали для изготовления забойного двигателя и дополнительных устройств. По результатам промысловых испытаний, технические решения двигателей были запатентованы.
В настоящее время предприятие освоило серийный выпуск немагнитных забойных двигателей, которые широко используются в подразделениях ООО «Лукойл-Коми» НШУ «Яреганефть» для шахтной добычи высоковязкой нефти.
