Забойные_двигатели

1. Забойные двигатели: их разновидности, роль при строительстве наклонно-направленных (ННС) и горизонтальных скважин (ГС) область

ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ: ИХ РАЗНОВИДНОСТИ,
РОЛЬ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НАКЛОННОНАПРАВЛЕННЫХ (ННС) И ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
СКВАЖИН (ГС) ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Выполнила работу:
Виташева Ева
ГЭ-23-06

2. Забойные двигатели: разнообразие и применение в бурении

ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ:
РАЗНООБРАЗИЕ И
ПРИМЕНЕНИЕ В БУРЕНИИ
Забойные двигатели являются ключевым элементом
современных технологий бурения нефтяных и газовых
скважин, особенно при строительстве наклоннонаправленных
и
горизонтальных
стволов.
Эти
устройства, расположенные непосредственно над
буровым долотом, преобразуют гидравлическую энергию
бурового раствора в механическую работу вращения,
обеспечивая эффективное разрушение горной породы.
Развитие технологий забойных двигателей позволило
значительно
повысить
точность,
скорость
и
экономичность бурения, открыв новые возможности для
разработки
труднодоступных
месторождений
и
оптимизации добычи углеводородов.

3. Что такое забойный Двигатель:

ЧТО ТАКОЕ ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ:
Забойный двигатель — погружная машина,
преобразующая гидравлическую,
пневматическую или электрическую энергию,
подводимую c поверхности, в механическую
работу породоразрушающего инструмента
(долота) при бурении скважин.
Его основная задача — преобразование энергии
потока бурового раствора в крутящий момент,
который передается буровому долоту,
обеспечивая его эффективное вращение и
разрушение породы.

4. Классификация забойных двигателей

КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАБОЙНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
По принципу действия
По типу привода
По назначению
• Турбобуры
(многоступенчатые турбины)
• Гидравлические (наиболее
распространены)
• Для вертикального бурения
• Винтовые забойные
двигатели (ВЗД)
• Электрические (менее
распространены, но имеют
свои ниши)
• Электробуры
• Для горизонтального
бурения
• Для наклоннонаправленного бурения

5. Основные типы забойных двигателей: турбобуры

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАБОЙНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ: ТУРБОБУРЫ
Принцип действия:
Преобразует кинетическую энергию потока бурового
раствора в механическую работу. Двигатель состоит из
многоступенчатой секции, где каждая ступень включает
статор (неподвижные лопатки) и ротор (подвижные
лопатки). Поток, ударяясь о лопатки статора, закручивается
и воздействует на лопатки ротора, заставляя его вращаться.
Pис. 1. Tурбобур: 1 — радиальная опора; 2 — вал; 3 — статор; 4 — ротор; 5 — корпус.

6. Основные типы забойных двигателей: винтовые забойные двигатели (ВЗД)

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ:
ВИНТОВЫЕ ЗАБОЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ (ВЗД)
Принцип действия:
Основан на принципе объемного вытеснения. Буровой
раствор под давлением проходит через героторный узел,
состоящий из статора (неподвижная оболочка с
эластомерными винтовыми полостями) и ротора (стальной
винт). Ротор совершает планетарное движение, вращая вал
и передавая крутящий момент на долото.
Рис. 2. Mногозаходный винтовой двигатель: 1 — клапан; 2 — винт; 3 — статор; 4 — кардан

7. Основные типы забойных двигателей: Электробуры

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗАБОЙНЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ: ЭЛЕКТРОБУРЫ
Принцип действия:
Вращение долота осуществляется электродвигателем,
расположенным в забойном узле. Электроэнергия
подается по специальному кабелю, проложенному
внутри бурильных труб.
Pис. 3. Электробур (серия Э): 1 — корпус; 2 — вал.

8. Роль забойных двигателей в строительстве наклонно-направленных скважин (ННС)

РОЛЬ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В
СТРОИТЕЛЬСТВЕ НАКЛОННОНАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН (ННС)
Строительство наклонно-направленных скважин
(ННС) является одной из ключевых областей
применения забойных двигателей. ННС позволяют
достигать удаленных от буровой площадки
продуктивных пластов, обходить геологические
препятствия и разрабатывать месторождения с
ограниченной площадью поверхности.

9.

Преимущества использования забойных двигателей в ННС:
1 Точность управления траекторией
Забойные двигатели, особенно ВЗД, в комбинации
с отклоняющими устройствами и системами
телеметрии (MWD/LWD), обеспечивают точное
управление направлением и зенитным углом
скважины. Это критически важно для попадания в
тонкие пласты и избегания контакта с
водоносными горизонтами.
3 Снижение износа бурильной колонны
При бурении ННС бурильная колонна испытывает
значительные изгибающие и крутящие нагрузки.
Забойные двигатели, вращая только долото,
уменьшают эти нагрузки на колонну, продлевая
срок ее службы и снижая риск аварий.
2 Увеличение скорости проходки
Использование забойных двигателей позволяет
применять оптимальные режимы бурения,
обеспечивая высокую механическую скорость
проходки (МСП) за счет эффективной работы
долота и снижения потерь энергии в бурильной
колонне.
4 Возможность бурения в сложных условиях
Забойные двигатели эффективно работают в
различных геологических условиях, включая
абразивные породы, интервалы с высоким
давлением и температурой, а также в условиях
высокой кривизны ствола.

10. Применение забойных двигателей при бурении горизонтальных скважин (ГС)

ПРИМЕНЕНИЕ ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
ПРИ БУРЕНИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
СКВАЖИН (ГС)
Горизонтальное бурение является вершиной
мастерства в области добычи углеводородов,
позволяя значительно увеличить площадь
дренирования продуктивного пласта и,
соответственно, дебит скважины. Забойные
двигатели играют здесь центральную роль,
делая возможным строительство длинных
горизонтальных участков.

11.

Ключевая роль забойных двигателей в ГС:
Выход на пласт
Поддержание траектории
ВЗД с отклоняющими устройствами
позволяют точно выйти в продуктивный
пласт под заданным зенитным углом,
который обычно близок к 90 градусам.
На протяжении всего горизонтального участка
забойный двигатель, работая совместно с
системами MWD/LWD, поддерживает заданную
траекторию, обеспечивая максимальный контакт с
нефтегазонасыщенным коллектором.
Длинные горизонтальные участки
Максимизация добычи
Современные забойные двигатели позволяют
бурить горизонтальные участки протяженностью
в несколько километров, что невозможно при
традиционном роторном бурении из-за проблем с
передачей крутящего момента и управлением
долотом.
Эффективное бурение ГС с помощью забойных
двигателей приводит к значительному увеличению
площади фильтрации, что напрямую влияет на
дебит скважины и коэффициент извлечения нефти
(КИН).

12. Области применения забойных двигателей

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ЗАБОЙНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Разведочное бурение
При поиске и оценке
новых месторождений
забойные двигатели
позволяют бурить
параметрические и
разведочные скважины
со сложной траекторией
для более точного
изучения геологического
строения пластов и
определения границ
залежи.
Эксплуатационное бурение Капитальный ремонт
скважин (КРС)
На этапе разработки
месторождения
забойные двигатели
используются для
строительства
эксплуатационных,
нагнетательных и
наблюдательных
скважин.
Геотермальное и
специальное бурение
В рамках КРС забойные
Помимо нефтегазовой
двигатели применяются
отрасли, забойные
для бокового вскрытия
двигатели находят
пластов, бурения вторых
применение в
стволов, устранения
геотермальном бурении
аварий, а также для
для создания систем
проведения операций по получения возобновляемой
интенсификации притока, энергии, а также в других
таких как зарезка
специализированных
дополнительных стволов
проектах, требующих
или горизонтальных
точного и эффективного
ответвлений.
бурения.

13.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ:
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ
Вращение ротора за счет турбины
Вращение ротора за счет винтового
механизма
Электрический привод ротора
Мощность, кВт
50–300
30–250
40–200
Скорость бурения, м/ч
Средняя (зависит от мощности)
Средняя, стабильная
Энергопотребление
Высокое
Высокая при комбинированном способе
бурения
Среднее, сниженное при
комбинированном режиме
Надежность и ресурс
Высокая, но требует обслуживания Высокая, особенно при комбинированном
бурении
Стоимость оборудования
Средняя
Область применения
Наклонно-направленные
Твердые породы, глубокое бурение скважины, сложные условия
Принцип работы
Выше средней
Низкое, за счет электропривода
Высокая, меньше износа
Высокая
Универсальное, экологичное
Особенности
Простота конструкции, высокая
мощность
Улучшенная очистка скважины,
стабилизация траектории
Экологичность, низкий уровень
шума
Экономическая
эффективность
Средняя
Высокая за счет снижения времени и затрат
Высокая при электроснабжении

14.

Правильный выбор забойного двигателя критически важен для успешного
и экономически эффективного бурения.
Тип породы
Для мягких пород —
турбобуры, для твердых и
абразивных — ВЗД.
Сложность траектории
ННС и ГС требуют ВЗД для точного
контроля.
Требуемая скорость
Инновации
Использование современных
технологий для повышения
эффективности.
Высокие скорости —
турбобуры, низкие/средние
— ВЗД.
Экономическая целесообразность
Оценка затрат на эксплуатацию и
обслуживание.
Комплексный подход к выбору забойного двигателя позволит достичь максимальной
эффективности и безопасности буровых работ.