Бурение нефтяных и газовых скважин со сложными геолого-техническими условиями является серьезным вызовом для традиционного подхода к проводке скважин. Поиск новых технологий для эффективного решения при бурении скважин с узким коридором давлений является актуальной задачей.
Ключевые слова : цементирование, эквивалентная циркуляционная плотность, поглощение бурового раствора, управляемое давление.
Технология цементирования под управляемым давлением даёт возможность провести цементирование в условиях поглощений и высоких пластовых давлений. Для этого задействовано оборудование для бурения под управляемым давлением (вращающееся герметичное ПВО (RCD), блок дросселирования, расходомер, распределитель потока от буровых насосов гидравлическая модель).
Доход до планового забоя при бурении скважин не означает, что успешно выполнены все работы и достигнуты все цели. После бурения целевого интервала нужно обязательно подготовить ствол скважины к креплению, спустить и зацементировать обсадную колонну. На месторождениях с узким окном бурения эти операции могут вызвать осложнения, связанные с устойчивостью стенок скважины, эффектами поршневания/свабирования и качеством цементирования. Для предотвращения подобных осложнений и успешного выполнения процесса цементирования необходимо отсутствие притока пластового флюида, недопущение гидроразрыва пласта в процессе выполнения работ, минимальные поглощения при цементировании, подъем цементных растворов до плановых глубин.
Во время цементирования эквивалентная циркуляционная плотность (ЭЦП) должна оставаться на необходимом уровне между пластовым давлением и давлением гидроразрыва породы.
ЭЦП регулируется следующими параметрами:
– гидростатическим давлением;
– давлением трения;
– скоростью восходящего потока.
Эти параметры подбираются для обеспечения качественного замещения бурового раствора и формирования прочного цементного кольца. В процессе продавки цементного раствора операторы ограничены только возможностью изменять производительность насосов. При возникновении полных или частичных поглощений операторы могут только сократить расход закачки для снижения ЭЦП и обеспечения подъема цементного раствора в затрубном пространстве до необходимой высоты. При снижении производительности насосов не всегда сохраняется требуемая скорость восходящего потока, что негативно сказывается на эффективности замещения бурового раствора. В таких ситуациях риски, связанные с образованием каналов и увеличением зон смешения, значительно возрастают, что в конечном итоге приводит к заколонным перетокам, межколонным давлениям и другим проблемам, с которыми необходимо будет бороться и устранять в будущем. Однако технология цементирования под управляемым давлением (MPC) позволяет использовать дополнительную переменную — устьевое противодавление (рис. 1).
Рис. 1. Забойное давление при MPC
Применяя технологию МРС, операторы имеют возможность изменять устьевое противодавление и контролировать ЭЦП без изменения производительности насосов и других характеристик.
Потребность в нестандартном подходе возникла на Чепаковском месторождении, где целевой продуктивный горизонт характеризуется узким коридором между пластовым давлением и давлением поглощения (2). Для предотвращения осложнений была применена технология MPD, которая позволила безаварийно пробурить скважину и определить фактическое окно бурения: 1,17–1,29 г/см3.
Результаты расчетов цементирования хвостовика показали наличие высокого риска потери циркуляции, так как ЭЦП составляла 1,39 г/см3. С целью снижения рисков осложнения был разработан план по цементированию с управляемым давлением с использованием имеющегося оборудования MPD:
– перед цементированием скважина переведена на облегченный буровой раствор 1,05 г/см3;
– для предотвращения ГНВП разница между Pгс и Pпл компенсировалась противодавлением;
– по мере подъема цемента по затрубу противодавление снижалось согласно гидравлическим расчетам (см. рисунок 2).
Рис. 2. Динамика ЭЦП и противодавления в процессе цементирования
Данный подход позволил удержать ЭЦП в безопасных рамках и завершить цементирование в штатном режиме.
Можно выделить следующие преимущества по применению технологии с управляемым цементированием:
– оптимизация процесса цементирования = снижение затрат;
– сохранение целостности пластов в сложных геологических условиях;
– снижение вероятности брака при цементировании;
– обеспечение подъема цемента до заданной глубины;
– 100 % циркуляция при цементировании;
– контролируемость процесса и параметров скважины.
Таким образом, выполнение работ по цементированию становятся более управляемыми, что позволяет расширить рабочий диапазон при выполнении операций разной сложности.
Литература:
- Рябчук, В. А. Анализ применения технологии бурения с управляемым давлением на забое при проводке ствола скважины в карбонатных отложениях / В. А. Рябчук, Ю. П. Сердобинцев, В. А. Шмелев, Н. Н. Кривошеева. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 22 (260). — С. 138–139.
- М. А. Цибульский, Головко А. Е., Фоменков А. В. Цементирование с MPD, Бурение и нефть 3/2019.
- Д. С. Криволапов, Д. С. Андреев Новые горизонты технологии бурения с регулированием давления — MPD: методики MPC и PMCD, НЕФТЬ.ГАЗ № 8 (248) 2021 г.
