Нефтегазовые новости

Нефтегазовые новости / Технологии / Безаварийный спуск хвостовиков: решения для каждого этапа

Безаварийный спуск хвостовиков: решения для каждого этапа

Новость от 28.12.2017, добавлена в 11:28 в категории: Технологии 16242 просмотра 0 комментариев

Технология ЗБС на Самотлорском месторождении предполагает спуск хвостовиков диаметром 114,3 мм в скважину диаметром 142,9 мм, а хвостовиков диаметром 101,6 мм в ствол диаметром 123,8 мм. Хвостовик диаметром 114,3 мм имеет наружный диаметр в муфте 127 мм, то есть зазор с открытым стволом диаметром 142,9 мм составляет 8 мм. Хвостовик диаметром 101,6 мм имеет наружный диаметр в муфте 110 мм, в этом случае зазор с открытым стволом диаметром 123,8 мм составляет 6,9 мм. То есть в обоих случаях мы работаем с малыми кольцевыми зазорами. Данный недостаток приводит к «нагребанию» хвостовиком остаточного шлама и фильтрационной корки, что приводит к заклиниванию хвостовика в стволе скважины. В этих условиях особое внимание необходимо уделять очистке ствола скважины от выбуренного шлама.

Производительность буровых насосов, при которой обеспечивается удовлетворительная очистка ствола скважины с отсутствием «шламовой подушки» при зенитных углах более 85, должна составлять не менее 0,5 м3/мин. (8 л/сек.). В случае возникновения проблем с очисткой ствола ввиду сложности профиля (интервалы ствола с зенитными углами от 30 до 65) следует рассмотреть возможность увеличения производительности буровых насосов до более 12 л/сек. Увеличение производительности должно быть предварительно смоделировано с использованием программного обеспечения для определения эквивалентной циркуляционной плотности (ЭЦП) с целью недопущения превышения ЭЦП над градиентом гидроразрыва пласта. Минимальное время промывки перед подъемом КНБК должно обеспечивать циркуляцию 2,5 объемов затрубного пространства при производительности буровых насосов 8-12 л/сек. Во время промывки ствола скважины необходимо обеспечить максимально возможное число оборотов бурильной колонны – 80 об./мин. и более, в зависимости от фактического крутящего момента и имеющегося угла перекоса на забойном двигателе. Полное описание технических характеристик дренажных, канализационных и циркуляционных насосов представлены на сайте производителя - компании "Делатон".

Спуск хвостовика с последующим его цементированием – весьма важный и ответственный этап строительства скважины, от качества этой операции зависит общий результат всей ранее проделанной работы. Специалисты Центра экспертной поддержки и технического развития БН «Разведка и Добыча» выработали ряд рекомендаций, выполнение которых позволит существенно снизить аварийность при спуске хвостовиков на Самотлорском месторождении.

Департамент бурения Западно-Сибирского дивизиона обратился к специалистам Центра экспертной поддержки и технического развития БН «Разведка и Добыча» с просьбой принять участие в анализе аварийности при спуске хвостовиков на Самотлорском месторождении и выработке совместных решений, направленных на безаварийный спуск. В результате анализа были выявлены следующие технологические причины аварийности:

поглощение бурового раствора во время проработки (шаблонировки) ствола перед спуском хвостовика;
малый кольцевой зазор между обсадной трубой и стенкой скважины;
дифференциальные силы и большая площадь контакта хвостовика со стенкой скважины;
отсутствие возможности проведения промывки фильтровой части хвостовика по всей длине;
нестабильность ствола в интервале Кошайской пачки;
наличие уступов в открытом стволе.

Дохождение хвостовика до забоя

Несмотря на то, что глубина залегания продуктивных пластов Самотлорского месторождения обеспечивает необходимую движущую силу, моделирование спуска хвостовика является одним из ключевых способов снижения аварийности этой операции. Поэтому необходимо отдельно остановиться на расчете дохождения хвостовиков до проектного забоя.

Для максимальной эффективности моделирования расчет дохождения хвостовиков необходимо производить дважды. Первый раз – при проектировании скважины на основании проектных данных. Второй – перед спуском хвостовика на основании фактических данных. Первый этап позволяет проверить, насколько проектные решения обеспечивают дохождение хвостовика, и при необходимости своевременно внести изменения в пространственную интенсивность траектории, в соотношение диаметров открытого ствола и хвостовика и т.д. Второй этап необходим в силу того, что после бурения интервала фактические данные инклинометрии зачастую расходятся с проектными.

В случаях, когда для дохождения хвостовика до проектного забоя не хватает вертикальной составляющей силы тяжести, для уменьшения коэффициента сопротивления можно применить спуск хвостовика с вращением. При этом необходимо использовать специальную подвеску хвостовика и рассчитать возникающие моменты при вращении с учетом прочностных характеристик используемого оборудования.

Поглощение бурового раствора

Для подготовки ствола скважины к спуску хвостовика используется роторная компоновка низа бурильной колонны (КНБК). Роторная КНБК включает в себя долото, калибратор, соответствующий диаметру ствола, патрубок длиной в три метра, калибратор, соответствующий диаметру ствола, и остальной бурильный инструмент. Для проработки (шаблонировки) ствола перед спуском хвостовика используются шестилопастные калибраторы. Проработка производится в три этапа: с циркуляцией и вращением инструмента; с циркуляцией без вращения; без циркуляции и без вращения.

Поглощение бурового раствора при проработке показывает, что вследствие репрессии на пласт за счет гидравлических сопротивлений в калибраторах происходит гидроразрыв пласта. В основном поглощение возникает в перемычке между подошвой Кошайской свиты и кровлей пласта группы АВ. Есть признаки, что фактические коэффициенты гидроразрыва ниже указанных в групповых рабочих проектах, и по мере истощения пласта наблюдается тенденция их снижения, что и приводит к потере циркуляции бурового раствора. Так как давление и, следовательно, эквивалентную плотность раствора ниже долота невозможно замерить физически, а только рассчитать, одним из способов снижения гидравлических сопротивлений является установка четырехлопастных калибраторов вместо шестилопастных.

Дифференциальные силы и большая площадь контакта

Минимальный зазор (6,9 мм) между номинальным диаметром ствола скважины (123,8 мм) и наружным диаметром трубы хвостовика (101,6 мм) приводит к значительной площади контакта, на которую действует дифференциальная сила, вызванная перепадом давления.

Для спуска хвостовиков рекомендуется использовать пружинные центраторы, что позволит снизить площадь контакта и эффект «нагребания» хвостовика в процессе спуска.

Пусковое усилие и усилие рабочего хода центраторов должно быть равно нулю, восстанавливающее усилие должно в полтора-два раза превышать вес трубы и обеспечивать центрацию хвостовика не менее 30%.

Центраторы должны отвечать следующим конструктивным требованиям:

диаметр центратора максимально приближен к диаметру ствола;
достаточная гибкость дуг центратора для преодоления мест сужения;
ребра центратора расположены без наклона;
цельный корпус;
центратор свободно вращается на теле трубы;
центратор имеет пониженный коэффициент трения.

Промывка фильтровой части

Хвостовики, спускаемые в боковые стволы на Самотлорском месторождении, состоят из фильтровой части и части «глухой» обсадной трубы. В описанных выше условиях при «нагребании» хвостовиком шлама и формировании фильтрационной корки в случае появления посадок при спуске хвостовика невозможно провести эффективную промывку скважины – буровой раствор циркулирует через верхние отверстия фильтровой части хвостовика, а в области башмака хвостовик остается незатронутым.

Существует два технических решения для обеспечения циркуляции через башмак хвостовика: использование фильтров с заглушками и технология «труба в трубе». Технология «труба в трубе» позволяет обеспечить циркуляцию промывочной жидкости в хвостовике, состоящем из фильтров, через башмак. Внутри хвостовика устанавливается промывочная труба, которая с одной стороны соединяется с транспортной колонной, а с другой стороны входит в промывочное уплотнение и промывочный башмак. Подвеска хвостовика активируется сбросом шара. Промывочная труба поднимается вместе с транспортной колонной после активации подвески хвостовика.

Нестабильная Кошайская пачка

Бурение скважин, особенно методом ЗБС, сопряжено с высокими рисками нестабильности ствола скважины в интервале покрышки продуктивного пласта АВ1(1-2) – Кошайской пачки. Вскрытие этого интервала происходит при зенитных углах 70-86 (протяженность по стволу от 80 м до 120 м). Кошайские глины необходимо проходить именно под такими углами, поскольку продуктивный пласт находится непосредственно под глинистой покрышкой, что значительно повышает риски осыпей и обвалов. Нестабильность глин Кошайской пачки приводит к потере подвижности бурильного инструмента при бурении и прихватам хвостовиков на этапе заканчивания боковых стволов.

Для стабилизации ствола в интервале Кошайской пачки компании-производители буровых растворов применяют различные химические реагенты. Современные буровые растворы на водной основе (РВО), используемые при бурении эксплуатационных скважин и ЗБС в Западной Сибири, зачастую не в полной мере отвечают сложным геологическим условиям этого региона. Основной мерой, направленной на обеспечение стабильности глинистых покрышек, является увеличение гидростатической составляющей, однако при существующих коэффициентах аномалии продуктивных пластов это приводит к большому числу осложнений в виде поглощений и рисков дифференциальных прихватов при спуске хвостовиков.

Использование растворов на углеводородной основе (РУО) позволяет снизить аварийность при ЗБС с малыми диаметрами при бурении на пласты группы АВ за счет следующих эффектов:

увеличения стабильности Кошайской пачки в силу химической инертности РУО к неустойчивым аргиллитам;
снижения рисков дифференциальных прихватов в условиях аномально низкого пластового давления.

Посаженное пластовое давление пласта АВ1(1-2) «прощает» недолив скважины при проведении спуско-подъемных операций (СПО) с точки зрения возникновения газонефтеводопроявлений.

Однако снижение репрессии на интервал Кошайских глин при недоливе скважины уменьшает эффективность дорогостоящих химических реагентов, применяемых для стабилизации этого интервала. Строгое соблюдение производственной дисциплины при проведении СПО – прямая ответственность супервайзера. Для контроля долива бурового раствора предлагается использовать журнал регистрации объема долива/вытеснения. Журнал заполняется инженером станции геолого-технических исследований (ГТИ) в процессе СПО, контроль его заполнения должен осуществлять супервайзер. В случае отклонения объема долитого раствора от расчетного инженер станции ГТИ сообщает о сложившейся ситуации бурильщику и супервайзеру.

Уступы в открытом стволе

Безаварийный спуск хвостовика начинается не с составления плана на его спуск, а с проектирования скважины и правильного выполнения технологических операций при ее строительстве. Описанные выше подходы позволят преодолеть негативные факторы и технологические ограничения, которые могут возникнуть на конечном этапе подготовки скважины к спуску и в процессе спуска хвостовика.