CC BY
45
Технология локального крепления пластов при бурении скважин на месторождениях Восточной Сибири
С.И. Васильев, к.т.н., профессор, Е.Е. Милосердов, старший преподаватель, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (Красноярск); К.А. Чернокалов, аспирант, ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет» (Иркутск)_
Некачественное разобщение пластов, пересекаемых в процессе бурения нефтяных и газовых скважин, приводит к перемещению флюидов из пластов с большим давлением в пласты с меньшим давлением. Углеводороды, смешанные с водой, в этом случае могут быть потеряны для добычи.
Традиционная технология изоляции пластов промежуточными и эксплуатационными обсадными колоннами с закачкой цементного раствора в затрубное пространство имеет большие недостатки. На ряде площадей Восточной Сибири со сложными геолого-техническими условиями данная технология исчерпывает свои возможности.
Рассмотренный в статье метод локального крепления без цементирования и без уменьшения диаметра скважины позволяет изменить конструкцию скважины в любой момент ее строительства, не изменяя при этом проектного диаметра эксплуатационной колонны. Метод прошел широкую апробацию при бурении, а также при ремонте вертикальных, наклонно направленных и горизонтальных скважин (в том числе и боковых стволов из них) в ряде регионов страны и за рубежом. В данное время в восточных регионах страны за счет пробуренных по этому методу скважин сэкономлены многие тысячи тонн обсадных труб и цемента, сокращены сроки строительства скважин в большинстве случаев на 30-40%.
Геологический разрез нефтяных и газовых месторождений представлен в основном осадочными породами, в состав которых входят известняки, доломиты, мергели, алевролиты, песчаники, глинистые и доломитизированные известняки. Причем 70-80% разреза представлено прочными и устойчивыми к воздействию буровых растворов породами. Однако при чередовании пластов с низкими и высокими пластовыми давлениями, с различными градиентами гидроразрыва и неустойчивыми породами требуется изолировать их друг от друга обсадными колоннами. С увеличением глубин скважин увеличивается и количество пластов, которые несовместимы с условиями бурения [1].
На рис. 1 показаны типовые конструкции скважин в зависимости от их глубин. Анализ показал, что расход обсадных труб на 1 м проходки при бурении до глубин 2000, 3500 и 5000 м соответственно составляет 42, 62 и 179 кг, а цемента соответственно - 30, 46 и 115 кг.
Только по Министерству нефтяной промышленности до 1999 г. расходовалось более 1,2 млн т обсадных труб в год, в том числе 524 тыс. т (43%) применялись в качестве промежуточных обсадных колонн. Причем увеличение количества промежуточных колонн приводит к значительному снижению коммерческих скоростей бурения.
С каждым годом растут глубины пробуриваемых эксплуатационных скважин. Для их крепления требуются десятки млн т высококачественных обсадных труб и тампонажного
Рис. 1 Типовые конструкции скважин в зависимости от их глубин: а) до 2000 м; б) до 3500 м; в) до 5000 м.
1 - направление; 2 - кондуктор; 3 - эксплуатационная колонна; 4 - промежуточная колонна
цемента, почти половина из которых (от 26 до 77% в зависимости от глубины и осложненности разреза) расходуются для изоляции зон осложнений в процессе строительства скважин, т.е. на временное крепление стенок для возможности дальнейшего углубления забоя. Поэтому при все более возрастающем дефиците металла и цемента проблема упрощения конструкций скважин с одновременным увеличением качества разобщения пластов становится в ряд наиболее острых и сложных проблем, разрешением которой заняты специалисты многих стран.
К основным направлениям в области упрощения конструкций скважин относятся:
1. Секционный спуск обсадных колонн и крепление стенок скважин колоннами - «летучками» (рис. 2а) и колоннами -«хвостовиками» (рис. 2б). Эти мероприятия сокращают расход металла при строительстве скважин. Однако при разгрузке на забой секций колонн «летучек» и «хвостовиков» создаются условия для продольного изгиба их под собственным весом с последующим повреждением, кроме того, из-за больших трудностей отсоединения бурильных труб от обсадных возникают аварийные ситуации. При этом все обсадные колонны, включая «летучки» и «хвостовики», располагаются в скважине коаксиально (от большего диаметра к меньшему), и при бурении глубоких скважин в осложненных условиях диаметр долота при за-канчивании скважин настолько мал, что часто становится основной причиной невозможности добуривания скважины до необходимой глубины.
«Горная Промышленность» №3 (127) / 2016 | 81
ö 6
Рис. 2 Основные способы упрощения конструкций скважин:
а) скважина, включающая колонну-«летучку»; б) скважина, включающая колонну-хвостовик»; в) конструкция скважины с уменьшенным зазором между колоннами.
1 - направление; 2 - кондуктор; 3 - колонна-«летучка»; 4 -эксплуатационная колонна; 5 - промежуточная колонна; 6 - колонна-«хвостовик»
2. Уменьшение зазоров между колоннами путем увеличения диаметра ствола под башмаком спущенной обсадной колонны раздвижными породоразрушающими устройствами (рис. 2в). Такая технология бурения скважин связана с большим расходом породоразрушающего инструмента при незначительных уменьшениях зазоров между обсадными колоннами.
3. Увеличение интервала бурения из-под башмака предыдущей колонны. Это направление - наиболее перспективное. Однако вскрытие нескольких зон с различными осложнениями путем регулирования параметров бурового раствора и отсутствие надежных методов изоляции пластов, несовместимых по условиям бурения и эксплуатации скважин, часто приводит к аварийным ситуациям и задерживает развитие этого направления.
Таким образом, применяемые в настоящее время способы упрощения конструкций скважин также связаны с общепринятой технологией крепления с коаксиальным (от большего диаметра к меньшему) расположением обсадных колонн, которые хотя и снижают расход металла и цемента, но не исключают значительного уменьшения диаметра скважины после крепления каждой зоны. Кроме того, не исключаются основные недостатки, связанные с такой технологией и применяемыми тампонажными материалами (возникновение каналов в затрубном пространстве из-за неполного вытеснения бурового раствора тампонажным и других причин, проникновение буровых и тампонажных растворов в продуктивные пласты), из-за которых возникают заколон-ные перетоки, а также закупоривание проницаемых каналов в продуктивных пластах.
Все указанные выше причины вызвали необходимость поиска нового направления развития техники и технологии для локального крепления стенок скважин и ремонта колонн [2].
Информационные источники:_
1. Басарыгин Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. -М: Изд-во ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 632с.
2. Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении. -М: Недра, 1988. - 279 с.
AGUUS 2016
15th World Conference. Saint Petersburg
12-15 сентября 2016 года
Россия ! Санкт-Петербург
15-я Всемирная конференция
Объединения исследовательских центров подземного пространства мегаполисов
Ключевая тема конференции:
Подземная урбанизация как необходимое условие устойчивого развития городов
Организатор: ф
CT ОБЪЕДИНЕНИЕ
Оператор:
Объединение исследовательских центров подземного пространства мегаполисов
Официальная поддержка:
д.,«,»
НП «Объединение подземных строителей* Тел.: +7 (812) 325 05 65
pnmexpo
Компания «ПРИМЭКСПО», в составе Группы компаний (ТЕ Тел,: +7 (812) 380 60 05/00
Ш аНОПРИЗ
щш
Партнер:
Ф
И1ТМСТРО*
Генерал оный infam ЛЗеМНЫе
информационной иГрсУрИЗОНТЫ
отраслевой партнер: U ЕйДОгдокдеянсыот
Условии участии на сайте: [■!НЬ/!■
acuu52016.com
info фа с и 115 201 б. com SSifTtS
82 | «Горная Промышленность» №3 (127) / 2016
