Технология AT vs Винтозабойных двигателей

Джефф Дэвис, менеджер по продуктам Ditch Witch

     Сложные местности и труднодоступные подземные строительные рабочие места увеличивают потребность в установках горизонтального направленного бурения (HDD). Когда проект проходит под шоссе или в защищенной среде, ГНБ часто является единственным решением.

     Хотя ГНБ предлагает выгодное решение для этих рабочих мест, работники сталкиваются с одной серьезной проблемой: непреднамеренной водотдачей. Когда буровой раствор не содержится в скважине и просачивается в окружающую среду, рабочая площадка может закрыться, а компании несут ответственность за обеспечение безопасности окружающей среды.

     Расходы квеличиваются по мере того, как прилагаются усилия по сдерживанию. Общим методом для удержания является вскрытие пласта в точке высвобождения текучей среды и ее наполнение абсорбирующими материалами. Затем эта задача требует дополнительного оборудования и приводит к избыточным отходам во всей потерянной жидкости.

     Хотя операторы постоянно ищут поглощение, они часто не осознают, что эти проблемы начинаются с давления на стенки скважины.

               

Осложнения избыточного давления в скважине

     Условия окружающей среды, такие как тип почвы и надземные сооружения, оказывают давление на каждую скважину. Несмотря на то, что эти условия создают минимальный стресс, каждый канал все еще может обрабатывать некоторое дополнительное давление перед вскрытием пласта или подачей бурового раствора в землю.

     Ограничение циркуляции бурового раствора является основной причиной дополнительного давления в скважине. Эффективное бурение включает подачу бурового раствора с поверхностного оборудования на инструмент, а затем обратно на поверхность, где он собирается в яме для утилизации. На обратном пути буровой раствор следует по пути наименьшего сопротивления. Когда канал устойчив, этот путь представляет собой пространство между бурильной колонной и боковыми стенками скважины.

     Однако, поскольку направляется в скважину большой объем бурового раствора, создается более высокое давление жидкости, которое может влиять на стабильность. Когда это дополнительное давление превышает то, что может обрабатывать скважина, это вредит прибыльности работы методом ГНБ. С избыточным давлением жидкость может начать выходить из стенок скважины в окружающую среду, либо переливаться через устье.

     Операторы должны знать о рисках, связанных со скважинным давлением, особенно при использовании инструмента, требующего более высоких потоков бурового раствора. В то время как шлам всегда должен быть вымыт из скважины, для этой цели используется только небольшая часть бурового раствора при использовании винтозабойного двигателя.

 

Непреднамеренное возвращение от мощности бурового раствора

     Винтозабойные двигатели - это обычный инструмент для ГНБ, который можно найти на многих установках и они могут оказать существенное влияние на давление. Превращая поток жидкости, которая закачивается в скважину, в механическую мощность, эти двигатели наращивают мощность, чтобы помочь управлять буровым инструментом. Для эффективной работы требуется постоянный и запас раствора.

     Винтозабойные двигатели часто могут выделять жидкость в скважину, что в пять раз больше, чем на самом деле требуется в работе. В скважины, которые требуют 20 галлонов в минуту потока бурового раствора для эффективной промывки, например, заканчивается дополнительно 180 галлонов в минуту жидкости для запуска двигателя. И по мере того, как буровые установки становятся более крупными или более мощными, винтозабойные двигатели могут посылать в целых десять раз больше расвора в скважину, чем то, что необходимо для очистки ствола скважины.

     Дополнительный буровой раствор является следствием неэффективности создания механической мощности. Чтобы накапливать достаточную энергию для бурового инструмента, жидкость часто протекает через секцию питания 15 - 30 футов. В среднем только 50 процентов генерируемой мощности остается его в скважине.

     Потери давления жидкости также могут быть проблемой при использовании винтозабойных двигателей, что еще больше снижает их эффективность. Когда буровое долото отходит от его пилотного пути, требуется большее давление бурового раствора в скважине, чтобы поддерживать постоянный поток жидкости, возвращающийся на буровую установку.

     В то время как винтозабойные двигатели могут быть эффективными в смешанных твердых почвах, таких как камень от 5000 до 20000 фунтов на квадратный дюйм, риск непреднамеренной отдачи с этой технологией выше в ГНБ. Однако сегодня технологии развиваются, и новые разработки привели к уменьшению количества жидкости, направляемой в скважину, для повышения эффективности работы.
                            

Эффективность рабочего потока

     Переход от вращения и протяжки инструмента с помощью бурового раствора к технологии All Terrain (AT) помогает операторам минимизировать количество жидкости, подаваемой в скважину. И системы AT предоставляют возможность более эффективно использовать мощность для управления колонной.

     Это возможно благодаря технологии с двумя трубами, предлагаемой системами AT. С внутренним приводным валом, который возвращается назад к блоку HDD, эти двигатели физически точно контролируют, сколько лошадиных сил отправлено на инструмент.  Уменьшая зависимость оператора от бурового раствора, технология AT является более эффективным вариантом бурения. По сравнению с 50 процентами мощности, подаваемой в скважину с помощью винтозабойных двигателей, 95% или более мощности успешно передаются в скважину с использованием систем AT. Например, когда работа требует 22 л.с., эти системы обеспечивают 24 л.с. мощности AT и не создают никакого дополнительного давления в скважине, поскольку система AT не зависит от потока жидкости или давления.

     Повышение эффективности играет большую роль в снижении риска вскрытия пласта в неблагоприятных наземных условиях. Когда скальные грунты попадаются под землей, винтозабойные двигатели должны наращивать дополнительную мощность, чтобы пробурить препятствие, увеличивая риск непреднамеренной отдачи. Системы AT, однако, могут проходить через твердую породу, предоставляя больше энергии на  интсрумент без каких-либо изменений в давлении под землей.

     Это прямое подключение к жесткому диску также уменьшает общий размер системы AT. Вместо длинной силовой секции системы AT составляют от 3 до 5 футов в длину. Затем локаторщики могут более точно отслеживать местоположение режущей поверхности бурового долота, вместо того, чтобы предсказывать, где может быть голова, когда блок электроники встроен за 15-футовую секцию гидромотора.

     Технология ГНБ часто используется на рабочих местах, где необходимо свести к минимуму нарушения окружающей среды. Буровая жидкость, просачивающаяся в землю, является наиболее проблематичным примером, поскольку она может временно закрыть проект.

     Небольшое пространство для установки также является общим требованием для минимизации экологических сбоев.

     При использовании винтозабойного двигателя из-за наличия вспомогательного оборудования, которое помогает ему оставаться продуктивным, может возникнуть ряд проблем.

     Например, для непрерывного потока бурового раствора требуется большой запас воды. Тем не менее, дополнительные резервуары для воды могут превышать допустимые значения в зоне установки. Затем экипажи вынуждены устанавливать резервуары в другом месте и использовать большие насосы для подачи жидкости.

     Большие насосы являются лишь одним из примеров дополнительного оборудования, необходимого на рабочих местах из-за использования винтозабойных двигателей. Расходы продолжают расти при использовании оборудования для восстановления, очистки и повторного использования бурового раствора. Единственным дополнительным оборудованием, которое требуется при использовании двигателей AT, являются системы управления жидкостью, которые могут содержать достаточное количество воды, чтобы держать колонну в рабочем состоянии целый день.