Бурение боковых стволов на примере Уренгойского газоконденсатного месторождения

В данной статье рассматриваются вопросы, связанные с восстановлением фонда бездействующих скважин, технологией бурения боковых стволов, отводов и применяемое при этом оборудование.

Ключевые слова: бурение, фрезерование, двигатель — отклонитель, телеметрия.

В процессе эксплуатации нефтяного или газового месторождения дебит скважин со временем уменьшается или прекращается вообще из-за обводнений или ухудшений коллекторских свойств пласта. В настоящее время в России по этим причинам простаивает свыше сорока тысяч скважин. Количество бездействующих и малодебитных скважин во всех нефтегазодобывающих регионах страны постоянно увеличивается, поэтому важным направлением деятельности нефтегазодобывающих предприятий становиться ремонт старых скважин.

Эффективным методом восстановления бездействующих и повышения производительности малодебитных скважин, является бурение бокового ствола из вырезанного участка обсадной колоны. Боковые стволы позволяют обойти зоны обводнения и загрязнения в пласте, а так же вскрыть пропущенные пласты. Использование при этом технологии многоствольного и разветвлено горизонтального бурения улучшит дренажную систему и условия эксплуатации продуктивного плата.

Технология бурения бокового пласта состоит из следующих этапов:

1.                  Фрезерование обсадной колоны по всему сечению с помощью вырезающего устройства.

2.                  Установка зарезного цементного моста в открытом интервале ствола.

3.                  Ориентирование двигателя отклонителя в обсадной эксплуатационной колоне и забуривание бокового ствола зарезного цементного моста.

4.                  Направленное бурение бокового ствола.

5.                  Крепление бокового ствола хвостовиком.

При забуривании бокового ствола с зарезного цементного моста:

-          Полностью исключаются проблемы связанные со спуском и закреплением клина.

-          Состояние обсадной колоны не оказывает существенного влияния на проведение работ по бурению и креплению бокового ствола.

-          Из вырезанного интервала обсадной колоны можно пробурить несколько боковых стволов.

-          Имеется возможность многократного использования существующего вырезанного интервала.

-          Широкий спектр радиусов искривления в месте забуривания.

-          Восстановлению подлежат старые скважины, которые имеют различные дефекты обсадной эксплуатационной колонны.

Основными элементами комплекса технических средств для бурения бокового ствола являются:

1.                  Вырезающее устройство. Предназначено для фрезерования по всему сечению обсадных труб роторным способом. В процессе фрезерования удаляется старый цемент из обсадной колонны, образующиеся, при этом, мелкая стружка металла легко удаляется из скважины. Вырезающее устройство состоит из трех частей:

-          В верхней части корпуса устройства расположены поршень и толкатель.

-          В средней части установлены подпружиненные фиксаторы.

-          В нижней пять резцов, армированных твердым сплавом.

Под действием давления промывочной жидкости поршень, с толкателем сжимая возвратную пружину, перемещаются вниз. Толкатель раздвигает резцы в радиальном направлении. После завершения фрезерования и прекращения подачи промывочной жидкости, поршень с толкателем под действием возвратной пружины перемещаются вверх, при этом резцы освобождаются и занимают транспортное положение. Вырезающее устройство выпускается для фрезерования обсадных колон диаметром 139, 146, 168, 178 и 219 мм.

Рис. 1 Вырезающее устройство

2.                  Забойный двигатель отклонитель. Винтовые забойные двигатели отклонители, являются не только приводом долота, но и устройством для формирования ствола скважины по заданной траектории. Двигатель отклонитель является многозаходным винтовым и роторным механизмом и состоит из двух секций:

-          Двигательной секции, содержащей статор и ротор с валом.

-          Шпиндельная секция, представляющая собой корпус с расположенными в нем валом, осевыми и радиальными опорами.

Валы шпинделя и ротора связаны шарниром. Между секциями двигателя отклонителя может быть установлен: прямой переводник, искривленный переводник, регулируемый механизм искривления, шарнир с двумя степенями свободы, центратор или де центратор. Перечисленные элементы и узлы существенно расширяют технологические возможности такого двигателя отклонителя и обеспечивают искривление ствола скважины в широком диапазоне радиусов кривизны. Двигатели отклонители типа ДГ диаметром 95, 108 и 155 мм. специально разработаны для забуривания и бурения бокового ствола скважины из эксплуатационных колон диаметром 140, 146, 168, и 219 мм. Для рациональной отработки долот двигатели могут поставляться с рабочими парами с различной частой вращения (100–120 и 180–200 об./мин.).

Рис. 2 Забойный двигатель отклонитель с дополнительными секциями. 1. Двигатель отклонитель; 2. Прямой переводник; 3. Искривленный переводник; 4. Регулируемый механизм искривления; 5. Шарнир с двумя степенями свободы; 6. Центратор; 7. Децентратор.

3.                 Телеметрическая система ориентирования двигателя отклонителя.

Для решения задач и ориентирования двигателя отклонителя, а так же контроля и управления траектории бокового ствола разработана, малогабаритна телеметрическая система с кабельным каналом связи. Телеметрическая система используется для контроля процесса проводки искривленного и прямолинейного интервалов бокового ствола скважины с помощью забойных двигателей отклонителей типа ДГ и включает:

-          Извлекаемый забойный модуль.

-          Наземную аппаратуру.

-          Технологическую оснастку.

По кабельному каналу связи информация мгновенно поступает к оператору, что позволяет осуществлять управление процессом бурения бокового ствола в реальном масштабе времени. Кроме того, кабельный канал связи позволяет работать с любыми промывочными агентами, в то числе и с газообразными.

Рис. 3. Телеметрическая система ориентирования двигателя отклонителя. 1.Телеметрия; 2. Кабельный канал связи.

4.                 Устройство для спуска и цементирования хвостовика.

Для крепления бокового ствола используется устройство для спуска и подвески хвостовика, оно закрепляет хвостовик в эксплуатационной колоне. Разработан комплекс технических средств для селективного крепления ствола с элементами управления.

Рис. 4. Устройство для спуска и подвески хвостовика.

Системное применение технологии бурения боковых стволов в продолжительном по времени разработки в нефтегазодобывающих регионах равноценно открытию нового месторождения. Стоимость и срок окупаемости капитальных затрат на строительство бокового ствола значительно ниже, аналогичных показателей бурения новой скважины, за счет использования большей части ствола старой скважины и существующей инфраструктуры месторождения.

По технологии и с применением комплекса технических средств, Российских заводов производителей оборудования, на ряде нефтяных и газовых месторождениях, в частности Уренгойском и Ямбургском, осуществлено строительство наклонных и горизонтальных боковых столов. Например, в 2012 году, благодаря такой технологии были запущены скважины, которые с 1986 года были выведены из эксплуатационного фонда по причине полного обводнения. Все боковые стволы пробурены без осложнений и в соответствии с проектом, что явилось результатом надежной работы всего комплекса технических средств и дало дополнительный приток полезных ископаемых, которые считались безвозвратно потерянными.

Литература:

1.                  Зозуля Г. П., Клещенко И. И., Гейхман М. Г., Чабаев Л. У. Теория и практика выбора технологий и материалов для ремонтно-изоляционных работ в нефтяных и газовых скважинах: Учебное пособие. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. — 138 с

2.                  Зозуля Г. П., Шенбергер В. М., Карнаухов М. Л. и др. Расчеты при капитальном ремонте скважин: Учебное пособие для вузов. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. — 188 с.

3.                  Булатов А. И., Качмар Ю. Д., Макаренко П. П., Яремийчук Р. С. Освоение скважин: Справочное пособие / Под ред. Р. С. Яремийчука. — М.: ООО «Недра-Бизнеспентр», 1999. — 473 с.: ил.