— отсутствие притока пластового флюида;
— недопущение гидроразрыва пласта в процессе выполнения работ;
— минимальные поглощения при цементировании;
— подъем цементных растворов до плановых глубин;
— качественное вытеснение бурового раствора в затрубном пространстве.
Технология бурения под управляемым давлением (MPD), которая широко используется в некоторых регионах России, может помочь решить эти проблемы. Эта технология позволяет значительно снизить риски возникновения нештатных ситуаций, аварий и непроизводительного времени (НПВ).
Современные технологии, методы геофизических исследований (ГИС) скважин и интерпретация их результатов, геомеханическое моделирование и другие направления могут внести вклад в оптимизацию процесса бурения и выбор правильных технологий и решений в процессе бурения скважины. Однако они не могут устранить абсолютно все проблемы, с которыми могут столкнуться операторы в процессе бурения. Довольно часто плановые параметры (например, пластовое давление, давление обрушения горной породы, давление начала поглощения и давление гидроразрыва) отличаются от фактических значений, что может привести к отклонениям от плана работ, незапланированным операциям, НПВ, дополнительным затратам и т. д. В конечном итоге специалисты по цементированию скважин постоянно принимают все новые вызовы для обеспечения надежной и долговечной изоляции пластов.
В процессе цементирования эквивалентная циркуляционная плотность (ЭЦП) должна поддерживаться на необходимом уровне между пластовым давлением и давлением гидроразрыва породы. При наличии данных геомеханики этот диапазон сужается при вводе новых переменных (например, давление обрушения горной породы и давление начала поглощения). ЭЦП регулируется следующими параметрами:
— плотность (гидростатическое давление);
— реологические параметры (давление трения);
— производительность насосов (регулировка скорости восходящего потока).
Эти параметры подбираются для обеспечения качественного замещения бурового раствора и формирования прочного цементного кольца. К сожалению, эти параметры не могут быть изменены без ущерба для качества в случае изменении скважинных условий непосредственно перед выполнением работ либо во время их выполнения. 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 (ВПЦ). 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.
Технология МРС помогает выполнять работы по цементированию в сложных геологических условиях. Во-первых, с противодавлением на устье можно цементировать скважины с аномально высокими пластовыми давлениями, сохраняя при этом устойчивость стенок ствола скважины в течение всей операции, что обеспечивает большее количество вариантов для создания рецептур цементных растворов и буферных жидкостей. Технология МРС также позволяет решить проблему низких градиентов давления гидроразрыва и давления начала поглощения и поэтому значительно снижает риск получения недоподъемов цементных растворов до проектных глубин и низкого качества цементирования. В целом этот метод цементирования обеспечивает точное регулирование ЭЦП при небольшом диапазоне между пластовым давлением и давлением гидроразрыва. Оборудование, применяемое в процессе выполнения этих операций, контролирует противодавление в узком диапазоне (вплоть до диапазона в 5 атм.), при этом процесс выполняется автоматически.
МРС используется в сочетании с технологией MPD, и работы по MPC требуют применения следующего оборудования MPD (рис. 3):
— противовыбросовое оборудование (стандартные или вращающиеся, в соответствии с областью применения);
— штуцерный манифольд;
— расходомер Кориолиса;
— распределитель потока.
Разработка гидравлической модели является наиболее важным элементом подготовки работ. Очень важно смоделировать процедуру цементирования с учетом всех данных и переменных. Автоматическая регулировка противодавления обеспечивает оперативную реакцию на изменения скорости потока и поддерживает скважину в состоянии равновесия. Расходомер Кориолиса помогает определить разницу скоростей потока — закачка жидкостей в скважину и их возврат на поверхность. Если эти два значения различаются, то величина противодавления корректируется. В процессе сброса и посадки пробок в конце продавки применяется дополнительное противодавление для обеспечения устойчивости скважины, пока закачанные жидкости в скважине находятся в статическом состоянии.
Использование технологии MPC позволяет выполнять работы различных типов и уровней сложности. Если для бурения определенного интервала используется технология MPD, то мобилизация дополнительного оборудования не требуется. В таких случаях для применения MPC требуется только обученный и опытный персонал и специализированное программное обеспечение, которое моделирует весь процесс цементирования с учетом всего задействованного оборудования и переменных, а также способное считывать данные с датчиков в режиме реального времени и реагировать на любые изменения в процессе работы.