Анализ строительства скважины показывает, что с увеличением их глубины значительно осложняется процесс бурения из-за необходимости вскрытия нескольких зон с низкими и высокими пластовыми давлениями, с различными градиентами гидроразрыва, а также неустойчивыми породами, изоляция которых связана со значительными материальными затратами и с увеличением продолжительности бурения.
При бурении нефтяных и газовых скважин почти повсеместно и на различных глубинах встречаются пласты с аномально низким пластовым давлением, при их вскрытии происходит поглощение буровых и цементных растворов, часто с полной потерей циркуляции.
Стоит отметить, что поглощения бурового и цементного растворов являются труднопрогнозируемой и сложно решаемой проблемой в нефтегазовой отрасли на протяжении уже многих лет. И это, несмотря на многообразие применяемых технологий, специальных реагентов и методов для проведения изоляционных работ в процессе проводки ствола скважин.
Отсутствие выноса выбуренного шлама и осыпанной породы из скважины (из-за частичного или полного поглощения промывочной жидкости) значительно повышает вероятность прихвата бурильной колонны и, как следствие, возникает проблема вскрытия и крепления зоны осложнения на всю ее толщину.
Многолетний опыт применения оборудования локального крепления скважин (ОЛКС) для изоляции зон самых сложных осложнений, таких как полный уход промывочной жидкости, осыпания и обвалы горных пород подтвердил высокую эффективность технологии, которая успешно заменяет промежуточные колонны и летучки в конструкции скважин. Несмотря на это, технология применения ОЛКС и в настоящее время требует существенной теоретической и практической доработок, направленных на сокращение календарного времени и нестандартных ситуаций, возникающих при проведении изоляционных работ.
ООО «Перекрыватель» – единственное предприятие в России, которое оказывает сервисные услуги по изготовлению, поставке оборудования и инженерно-технологическому сопровождению технологии локального крепления для изоляции зон осложнений при строительстве скважин.
С целью повышения качества оказываемых услуг в области изоляции зон осложнений профильными перекрывателями на предприятии проводится комплекс работ, основным направлением которых является создание новых технологий в области применения расширяемых систем. Активно проводятся научно-исследовательские работы и конструкторские разработки по совершенствованию оборудования, лабораторные и промысловые испытания.
Наиболее отработанной системой расширяемых труб на сегодняшний день являются ОЛКС-216, ОЛКС-222, ОЛКС-295, которые устанавливаются в скважине за 2–4 спуско-подъемных операций, без уменьшения диаметра скважины.
Технология применения ОЛКС для изоляции зон осложнений в бурении состоит из двух основных этапов– подготовки ствола скважины и спуска профильного перекрывателя с последующим его расширением.
Этап подготовки включает расширение и геофизические исследования ствола скважины, при этом на эти операции затрачивают столько же, а иногда больше календарного времени, что и на первичное вскрытие проблемной зоны.
Предложенная новая технология почти полностью исключает потери времени на подготовку ствола скважины при применении ОЛКС и выполняется в следующем порядке.
При составлении проекта на бурение скважины методом прогнозирования устанавливают зоны возможных катастрофических поглощений промывочной жидкости, вскрытие которых осуществляют с одновременным расширением ствола скважины, по технологии разработанной институтом «ТатНИПИнефть». Данная технология требует проведения геофизических исследований параметров ствола скважины.
Геофизические исследования (ГИС) являются неотъемлемой частью изоляционных работ зон осложнений, проводимых при строительстве скважин, с применением профильных перекрывателей (ПП). Задачи ГИС заключаются в определении технического состояния ствола скважины, литологического расчленения разреза с выделением проницаемых пластов, а также зон осыпаний и обвалов горных пород.
В настоящее время для проведения ГИС (ГК, НГК, Каверномер) в зоне осложнения (перед спуском ПП) доставку приборов на забой производят на каротажном кабеле отдельной геофизической партией. На проведение таких работ, при штатном режиме, затрачивается не менее 24–32 ч календарного времени. При этом в глубоких (> 3000 м) скважинах в осложненных условиях приборы часто до проектной глубины не проходят. Требуются дополнительные проработки ствола скважины и дополнительные ГИС, на что тратится еще больше календарного времени.
Специалисты ООО «Перекрыватель» совместно с НПФ «ВНИИГИС-ЗТК» и АМК «Горизонт» разработали новый способ проведения ГИС при подготовке ствола скважины для изоляции зон осложнений с применением ПП.
В компоновку бурильного инструмента для вскрытия зоны осложнения или расширения ствола скважины в этой зоне включают автономный наддолотный модуль и акустический профилемер (рис. 1).
После выполнения операции при подъеме инструмента записывают параметры ствола скважины, осуществляя их интерпретацию после подъема инструмента, непосредственно на скважине, и продолжают работы по сборке и спуску ПП.
Применение данного способа позволяет:
– сократить календарное время на изоляционные работы за счет совмещения операций по вскрытию зоны осложнения, расширению и проведению геофизических исследований для ее изоляции;
– более точно определять диаметр ствола скважины за счет меньшей погрешности акустического профилемера по сравнени с рычажным каверномером;
– избежать осложнения и аварий, связанных с прихватом каротажного кабеля.
Предложение успешно внедрено в производство на скважинах № 901, № 821 АО «Самаранефтегаз».
Полученные параметры ствола скважины полностью соответствуют заданным по применению ОЛКС.
Технико-технологические параметры бурения: механическая скорость, проходка на долото, осевая нагрузка и т. д. соответствуют параметрам бурения обычной компоновкой бурового инструмента в данном интервале.
Проводится значительная работа в области НИОКР. Разработана расширяемая система, устанавливаемая в скважине, бурящейся долотом, диаметром 222,3мм, за одну спуско-подъемную операцию за счет совмещения технологических операций: по спуску профильного перекрывателя, гидравлическому и механическому его расширению (рис. 2).
Успешно продолжаются работы по освоению производства расширяемых труб с шестилучевым профилем, изготавливаемых из трубных заготовок 245х8.
Разработан расширитель РРМ-216/245, который успешно применяется для увеличения диаметра скважины до 245 мм.
Для механического радиального расширения цилиндрических участков профильных труб разработаны и внедрены в производство роликовые развальцеватели, в том числе – раздвижной развальцеватель РРР-180/226, который по выдвинутым, гидравлическим давлением, роликам имеет рабочий диаметр 226 мм, что обеспечивает успешное прохождение буровых компоновок с долотом 222,3 мм через перекрыватель.
Внедрена новая конструкция посадочного патрубка, которая позволяет исключить «концевой эффект» цилиндрических концов труб при развальцовывании роликовым развальцевателем.
Проводятся НИР и подготовительные работы по применению ОЛКС-222 с промывкой через профильный перекрыватель.
Разработана новая конструкция расширяемой системы из шестилучевых профильных труб с возможностью осуществления промывки скважины через профильный перекрыватель, в зонах шламообразования, устанавливаемая в скважине бурящейся долотом диаметром 222,3 мм за одну спуско-подъемную операцию. Все комплектующие изделия для осуществления данной технологии прошли неоднократные стендовые испытания и подтверждено их полное соответствие техническим требованиям.
Проведены итоговые стендовые испытания технологического процесса и комплекса оборудования на профильном перекрывателе ОЛКС-222 изготовленном в натуральную величину (рис. 3). Испытания проводили в условиях максимально приближенных к условиям применения ПП на скважине, используя цементировочный агрегат ЦА-320 с насосом со втулками диаметром 127мм. Для этого шестилучевой профильный перекрыватель оборудовали башмаком-клапаном, кольцами модели ствола скважины диаметром 237, 242, 245 и 250 мм, посадочным устройством и узлом соединения с агрегатом ЦА-320. Модель установили на подготовленную площадку, соединив с ЦА-320. На второй передаче ЦА-320 при расходе 4–5,0л/с осуществили промывку через ПП в течение 2 мин. На третьей передаче ЦА-320 при расходе 8–9 л/с осуществили промывку через ПП в течение 2 мин. При визуальном осмотре и инструментальных замерах изменение геометрических параметров ПП не обнаружено. Затем на четвертой передаче ЦА-320 при расходе 12–15л/с при давлении 6Мпа профильный перекрыватель расширился на величину, достаточную для прохождения шара диаметром 107мм до посадочного места башмака, что было подтверждено прекращением выхода жидкости через отверстие в башмаке-клапане. Далее давление довели до 15 Мпа, при этом ПП плотно прижался к кольцам диаметрами 242 и 245 мм, которые являлись моделью открытого ствола скважины с соответствующими диаметрами.
Подняли давление до 18Мпа. Компоновка герметична. ПП прижался еще плотнее к кольцам диаметром 242, 245 мм. Диаметр профиля составил по ребрам 249 мм по впадинам 242 мм. Кольцо диаметром 252 мм имело зазор на сторону 1 мм. Произвели разборку ПП, при визуальном осмотре на комплектующих элементах дефектов не было обнаружено.
Испытания показали возможность осуществления промывки скважины через профильный перекрыватель из шестилучевых труб, не превышая перепада давления 6–7 Мпа. Конструкция башмака с шаром диаметром 107мм полностью герметизирует профильный перекрыватель. Профильный перекрыватель надежно закрепляется в расширенном интервале ствола скважины диаметром 245 мм при внутреннем давлении 12–15 Мпа.
Опираясь на огромный практический опыт применения ОЛКС и на теоретические исследования последних лет, созданные новые технологии и технические средства позволят поднять на более высокий уровень качество сервисных услуг, увеличить объемы и расширить географию применения расширяемых систем в нефтяной отрасли в ближайшей перспективе.
