В статье описаны критерии выбора технологии бурения удлинения и ответвлений боковых стволов скважин на депрессии с использованием комплекса «Непрерывная труба» и комплекта оборудования БДБТ. Охарактеризованы наиболее важные этапы и особенности каждой технологии.
Ключевые слова: депрессия, скважина, удлинение, ответвление, бурение, колонна, хвостовик, ствол, давление, оборудование.
The article describes the criteria for choosing the technology of drilling elongation and branches of lateral boreholes in the depression using the complex «Continuous pipe” and a set of equipment BDBT. The most important stages and features of each technology are characterized.
Keywords: depression, well, extension, branch, drilling, column, shank, barrel, pressure, equipment.
В последние годы основными наиболее эффективными мероприятиями, направленными на увеличение нефтеотдачи, являются такие методы, как форсированный отбор, бурение горизонтальных стволов и многозабойных скважин, разновидности гидравлических разрывов, включая многостадийные.
Несмотря на ряд технологических преимуществ этих и других технологий повышения нефтеотдачи, общим недостатком их применения является более или менее существенное загрязнение призабойной зоны. Фильтрат технологических жидкостей, проникая в поровое пространство прилегающих пород, создает устойчивую водонефтяную эмульсию, приводит к набуханию глинистых структур и как следствие — блокирует поровое пространство. Поэтому в бурении, ремонте скважин стали актуальными технологии с минимальным отрицательным воздействием на призабойную зону. Исследование факторов, приводящих к росту загрязненности и снижению дальнейшей продуктивности привело к внедрению метода бурения на депрессии, используемого преимущественно в условиях низких пластовых давлений и высоких проницаемостей коллекторов [7].
Достоинствами бурения на депрессии являются следующие: облегчение выноса выбуренной породы и шлама, вовлечение в разработку сложных низкопродуктивных залежей, улучшение технико-экономических показателей за счет роста механической скорости бурения и проходки на долото (на 50 % и 30 % соответственно), снижение уровня негативного влияния на недра за счет предотвращения загрязнения и сохранения естественной проницаемости прискважинной зоны; бурение в зонах аномально высокого или аномально низкого пластового давления, роста рентабельности в целом [6].
Таким образом, применение технологии бурения на депрессии и равновесии давлений в системе «скважина — пласт» позволяет не только улучшить технико-экономические показатели, но и исключать или снижать влияние негативных воздействий на пласт за счёт сохранения коллекторских свойств продуктивных отложений в приствольной зоне и осуществлять гибкий переход от несбалансированного бурения к «равновесному›› и обратно.
Технология реализуется чаще всего двумя методами:
- Бурение удлинения и ответвлений боковых стволов скважин на депрессии с использованием комплекса «Непрерывная труба».
- Бурение удлинения и ответвлений боковых стволов скважин с использованием комплекта оборудования БДБТ (бурения на депрессии на бурильных трубах) [6].
Общей целью бурения удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии является интенсификация системы разработки месторождений, увеличение коэффициента извлечения нефти из продуктивных пластов.
Одним из определяющих условий безаварийного бурения удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии является поддержание (регулирование) заданного дифференциального давления в системе «скважина — пласт», величина которого выбирается исходя из условий предупреждения поглощений промывочной жидкости, газонефтеводопроявлений, осыпей, обвалов и других осложнений ствола скважины, охраны недр и экологии [5].
Бурение удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии производится по индивидуальному плану работ на производство КРС методом бурения удлинения и ответвлений БС скважин, в основу которого закладываются требования государственных и ведомственно-отраслевых локальных актов. Производство работ осуществляется с применением комплекта оборудования по углублению БС в режиме депрессии с использованием бурильных труб, а также с применением бурового комплекса НТ.
Бурение удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии осуществляется в соответствии с технологическими решениями документов и с учётом текущего состояния структуры остаточных запасов нефти [2]. На рисунке 1 показаны группа определяющих критериев, учитываемых при разработке технологии бурения удлинений и ответвлений боковых стволов.
Рис. 1. Организационно-технологические критерии, учитываемые при разработке технологии бурения удлинений и ответвлений боковых стволов
Для реализации любого метода данной технологии предварительно определяются горно-геологические условия, составляются технические требования и условия на специальное техническое оборудование.
В ходе планирования работ принимаются в учет технологические и геологические критерии, определяющие возможность проведения работ по бурению удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии.
Основными технологическими критериями являются четыре критерия: диаметр хвостовика, профиль проводки удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии, пространственная интенсивность искривления и состояние эксплуатационной колонны.
Плановый профиль проводки удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии должен исключать вероятность пересечения с существующими и проектными стволами соседних скважин.
Третий показатель — пространственная интенсивность искривления определяется техническими возможностями бурения и не должна превышать величины при применении бурового комплекса НТ — 4° на 10 метров длины, производстве работ с использованием бурильных труб — 3° на 10 метров длины.
Состояние эксплуатационной колонны по данным геофизических исследований и по результатам опрессовки должно быть технически исправным следующее оборудование: герметичность эксплуатационной колонны, второе условие — отсутствие заколонных перетоков и межколонных давлений.
К геологическим критериям относятся:
– коэффициент расчленённости, представляющий собой среднее количество песчаных прослоев к общему количеству скважин;
– коэффициент нефтенасыщенности — доля объема пустот в горной породе;
– наличие разнонапорных пропластков в коридоре проводки — количество участков с разными значениями давления;
– эффективная нефтенасыщенная толщина — мощность проницаемого нефтяного пласта;
– наличие запасов углеводородов по имеющимся данным;
– текущая и прогнозируемая добыча нефти [2].
При анализе литологической однородности коридора проводки горизонтального участка пласта, учитывается наличие зон выклинивания коллектора и замещения его непроницаемыми породами, разбуривание которых связано с затратами времени на механическое бурение, сопоставимыми со временем бурения данного интервала при репрессии.
Организационно-технические мероприятия перед бурением удлинения и ответвлений боковых стволов скважин на депрессии включают в себя: анализ на сближение профилей стволов скважин и предотвращение их столкновений; расчёт коэффициентов трения в обсаженном и необсаженном интервалах ствола скважины; расчёт допустимого износа НТ; анализ проходимости в интервалах максимальной интенсивности набора угла; расчёт гидравлических потерь давлений в системе циркуляции промывочной жидкости; анализ гидродинамических давлений с учётом совмещённого графика поровых давлений и давлений гидравлического разрыва пород; оптимизация параметров промывочной жидкости; расчёт оптимальной скорости бурения и режима циркуляции для полной очистки ствола скважины от выбуренной породы.
Расчеты, достоверно обосновывающие возможности бурения удлинения и ответвлений боковых стволов скважин на депрессии, проводятся в программном комплексе (расчеты профилей ответвлений, расчёт нагрузок и сил сопротивления; а также возникновения спирального и синусоидального изгибов бурильных труб или НТ; растяжения бурильных труб или НТ; оптимизация профиля по параметрам бурения и ряд других).
Ниже охарактеризованы основные этапы при реализации технологий [2]. При выполнении бурения удлинения и ответвлений боковых стволов скважин на депрессии с использованием комплекса «Непрерывная труба» выполняются подготовительные работы, сборка и опрессовка КНБК, спуско-подъёмные операции.
Выполнению подготовительных работ для бурения удлинения и ответвлений БС скважины на депрессии предшествует зарезка БС скважины (путём вырезания технологического «окна» в эксплуатационной колонне или углубления ниже башмака эксплуатационной колонны) со спуском и креплением хвостовика.
Подготовительные работы проводятся по окончании спуска и крепления хвостовика в следующем порядке. Производится монтаж и испытание на герметичность ПВО на допустимое давление опрессовки эксплуатационной колонны с дальнейшим спуском КНБК, состоящей из оконного фрезера, двух арбузообразных фрезеров и расчётного количества бурильных труб для определения технического состояния эксплуатационной колонны, возможных участков сужения, обеспечения свободного спуска скважинного оборудования.
Шаблонирование эксплуатационной колонны осуществляется до глубины установки адаптера хвостовика. При достижении адаптера хвостовика производится промывка в течение полутора — двух циклов. Для шаблонирования хвостовика и разбуривания его оснастки спускается КНБК; состоящая из фрезера, ВЗД и колонны разноразмерных бурильных труб. Шаблонирование проводится до глубины установки элементов технологической оснастки хвостовика и далее — проводится испытание на герметичность эксплуатационной колонны с хвостовиком на допустимое давление опрессовки эксплуатационной колонны.
Типоразмер породоразрушающего инструмента выбирается исходя из диаметра хвостовика, из которого будет вестись бурение удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии с применением бурового комплекса НТ. Для бурения удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии из хвостовиков диаметром 114 мм используются долота диаметрами 92 мм, 95 мм. Из хвостовиков диаметром 102 мм — долота диаметром 85 мм.
При необходимости перед спуском КНБК с телеметрической системой на бурение производится спуск магнитного фрезера для очистки забоя бокового ствола скважины.
Выбор типоразмера ВЗД осуществляется с учётом типа породоразрушающего инструмента, обеспечения необходимой траектории удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии. В случае необходимости допускается включение в состав КНБК раздвижных расширителей, а также включение в состав КНБК осциллятора АСТ 027 диаметром 73 мм.
При бурении удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии с использованием бурового комплекса НТ применяется телеметрическая система «СоіІ Тгак» с кабельным каналом связи, обеспечивающая инкпинометрический контроль и контроль: гамма излучения; давления в трубном и затрубном пространствах; нагрузки на долото; температуры.
Спуск КНБК на НТ производится при минимально необходимом расходе промывочной жидкости во избежание усталостных напряжений в НТ, но достаточном для поддержания циркуляции. Скорость спуска КНБК не должна превышать 20 м/мин. За 20 метров до глубины ожидаемого искривления или изменения конструкции скважины производится снижение скорости спуска КНБК до 3–5 м/мин.
В ходе СПО контролируются и регистрируются глубина нахождения КНБК; вес на инжекторе; давление в трубах на забое; давление в затрубном пространстве на забое; давление на стояке; давление на устье; объём жидкости в ёмкостях резервуарного парка; плотность промывочной жидкости, содержание воды и твердой фазы промывочной жидкости; производительность буровых насосов; температура на забое [4]. При достижении КНБК глубины срезки удлинения скважина переводится на нефть или иную промывочную жидкость, производится промывка в течение одного цикла.
Перед бурением в режиме депрессии производится контрольная опрессовка ПВО (кольцевого сферического превентора и трубного превентора) на максимально возможное давление, но не выше максимально допустимого давления опрессовки эксплуатационной колонны в соответствии с требованиями ФНиП [1]; розжиг свечи рассеивания в режиме малого пламени.
По данным датчиков давлений в КНБК регулируется расход и давление для обеспечения режима бурения.
Выполнению подготовительных работ для бурения удлинения и ответвлений на депрессии с использованием комплекта оборудования БДБТ предшествует зарезка БС скважины (путём вырезания окна в эксплуатационной колонне или углубления ниже башмака эксплуатационной колонны) со спуском хвостовика и его обсаживанием или строительство горизонтальной скважины с открытым участком ствола в продуктивной толще.
По окончании этих работ проводятся подготовительные работы, включающие в себя отсыпку и планировку кустовой площадки, согласно типовым схемам; работы по подготовке скважины и фонтанной арматуры; завоз оборудования УД на кустовую площадку, его расстановку, монтаж и обвязку, а также монтаж и опрессовку ПВО согласно [3]. Для обратного канала связи телесистемы (в случае ориентированного углубления на депрессии).забуривается дополнительный якорь.
По окончании монтажных работ производится спуск КНБК, состоящей из оконного фрезера, двух арбузообразных фрезеров и расчётного количества бурильных труб для определения технического состояния эксплуатационной колонны, возможных участков сужения, обеспечения свободного спуска скважинного оборудования [2].
Выбор типоразмера породоразрушающего инструмента осуществляется исходя из геометрических характеристик колонн, из которых будет вестись бурение удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии с применением комплекта оборудования по углублению в режиме депрессии.
Для бурения удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии из хвостовиков диаметром 114 мм используются долота диаметром 92 мм, 95 мм. Из хвостовиков диаметром 102 мм — долота диаметром 85 мм.
Углубление производится КБК с применением телеметрической системы.
Выбор типоразмера ВЗД осуществляется с учётом типа породоразрушающего инструмента, обеспечения необходимой траектории удлинения и ответвлений БС скважины на депрессии. Рабочая пара для ВЗД, применяемых при бурении на депрессии, изготавливается из резиновой смеси стойкой к взрывной декомпрессии.
Для бурения удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии на практике применяется КНБК, включающая в себя долото, ВЗД, обратный клапан, немагнитная УБТ 31/8" (27/8", 43/4"), нижняя часть телесистемы ЕОЅЅ. При необходимости до начала сборки КНБК для забуривания производится спуск верхней части телесистемы ЕОЅЅ (СарЅаЬ) для определения оптимальной глубины установки электромагнитного передатчика.
После сборки и спуска КНБК с телесистемой (в т. ч. верхней части телесистемы ЕСЗЅЅ) производится спуск одной бурильной трубы в скважину с установкой обратного клапана. Перед установкой и спуском проверяется работа всех обратных клапанов.
Места расстановки обратных клапанов в бурильной колонне подбираются с учётом конструкции скважины, при этом расстояние между ними должно быть не более 400 м. При достижении КНБК башмака хвостовика производится установка обратного клапана. При достижении КНБК башмака эксплуатационной колонны или хвостовика производится перевод скважины на нефть или иную промывочную жидкость.
Перед переводом скважины на нефть или аэрацию промывочной жидкости азотом, во избежание превышения осевой нагрузки на долото, производится перевод инструмента в подвешенное состояние. Производится спуск КНБК до текущего забоя с промывкой нефтью в течение одного цикла [6]. По окончании промывки производится подъём КНБК в интервал башмака хвостовика или эксплуатационной колонны с постоянной циркуляцией.
В ходе бурения каждые 30 мин регистрируются параметры забуривания глубина нахождения КНБК, вес инструмента при спуске и подъёме, давление в трубах на забое, давление в затрубном пространстве на забое, давление на линии нагнетания насоса, и т. д.
Скорость спуска КНБК не должна превышать 20 м/мин. В процессе бурения постоянно ведется контроль за количеством выносимого шлама. Каждые 30 мин производится контрольный отбор проб шлама.
Для снижения вероятности шламообразования и определения обвалов открытой части ствола скважины при бурении удлинения или ответвления на депрессии производится проработка открытого ствола скважины в следующем порядке (таблица 1).
Таблица 1
Порядок проработки открытого ствола скважины при бурении удлинения или ответвления на депрессии КНБК
|
Периодичность |
Выполняемые операции |
|
Через каждые 10 м |
Подъём инструмента с интенсивной промывкой на 20 м выше забоя |
|
Через каждые 50 м |
Подъём инструмента с интенсивной промывкой до башмака эксплуатационной (технической) колонны (хвостовика) |
|
Через каждые 100 м |
Контрольный подъём-спуск до глубины с зенитным углом до 40°. |
С целью обеспечения выноса шлама при бурении удлинения и ответвлений БС скважин на депрессии производится закачка пачек раствора ВУС.
На основании изложенного можно заключить, что обе технологии, несмотря на единую цель, имеют отличительные особенности в процессе их реализации.
Литература:
- Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности». Серия 8 Выпуск 19 — М.: Закрытое акционерное общество «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2013–288 с.
- Боковые стволы скважин. Бурение удлинения и ответвлений на депрессии (Взамен СТО 234–2011): Стандарт организации [Текст] СТО 234–2017: утв. 17.10.20: ввод. в действие с 17.10.20. — Сургут: ООО ИРЦ Сургутнефтегаз, 2017. — 69 с.– Текст: непосредственный.
- Инструкция по монтажу и эксплуатации противовыбросового оборудования при проведении работ по капитальному ремонту скважин в режиме депрессии: Инструкция М92078: утв. 16.11.28: ввод в дейтсвик с 16.11.28. — Сургут: ООО ИРЦ Сургутнефтегаз, 2016. — 23 с.– Текст: непосредственный.
- Регламент по контролю за качеством бурения, освоению новых скважин, капитального ремонта (КР6) скважин ОАО «Сургутнефтегаз››: утв. и введен в действие 14.06.27. — Сургут: ООО ИРЦ Сургутнефтегаз, 2014. — 42 с.– Текст: непосредственный.
- Бойко В. С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. Учеб. для вузов. — М.: Недра, 1990. — 427 с.
- Справочник мастера по добыче нефти, газа и конденсата: Справочное пособие. Сургут: рекламно-издательский информационный центр «Нефть Приобья», ОАО «Сургутнефтегаз», 2010–132 с.
- Справочник супервайзера: Справочное пособие. Книга в двух томах. Т. 1 –Сургут: рекламно-издательский информационный центр «Нефть Приобья», ОАО «Сургутнефтегаз», 2011–296 с.
