22 февраля 2016г.
Геологические условия современного бурения на нефть и газ, сравнительно большая глубина скважин, наличие в разрезе проницаемых пластов с аномально высокими и аномально низкими пластовыми давлениями диктуют необходимость постоянного совершенствования технологии и техники бурения скважин.
К сожалению, даже при использовании современных достижений в области конструирования и технологии сооружения скважин, зачастую не удается избежать осложнений, препятствующих скоростному и эффективному бурению.
Наиболее часто возникают такие осложнения, как поглощения бурового промывочного и тампонажного растворов, ГНВП, осыпи и обвалы стенок скважины, затяжки и посадки бурового инструмента при спускоподъемных операциях.
Однако, несмотря на то, что осложнения считаются в сущности ожидаемой ситуацией и для их преодоления предусмотрены технологические приемы, иногда они переходят в категорию аварий.
Затяжки и посадки бурового инструмента могут привести к его неосвобождаемому прихвату; пластовые флюидопроявления и поглощения бурового раствора могут перерасти в открытый аварийный фонтан и т.д.
Бурение скважин является одной из капиталоемких подотраслей ТЭК страны, на которую приходится до 40% от всех капиталовложений ТЭК. Доля затрат на ликвидацию осложнений в балансе календарного времени бурения скважин может быть весьма значительной и в основном определяется сложностью горно-геологических условий бурения. В среднем на борьбу с осложнениями в глубоком бурении затрачивается 20-25 % календарного времени.
Одним из резервов дальнейшего роста производительности ведения буровых работ является сокращение потерь рабочего времени на ликвидацию осложнений и их последствий. Хорошо известен тот факт, что ликвидировать осложнение значительно проще на ранней стадии его развития. Одно возникшее осложнение нередко влечет за собой другое, что значительно усложняет задачу их ликвидации. Неликвидированное осложнение может стать причиной аварии. Так, неосвобождаемый прихват бурового инструмента может быть результатом незамеченных своевременно затяжек или посадок, открытый фонтан - флюидопроявлений и поглощений бурового раствора и т.д.
Решение вопроса о борьбе с осложнениями и, как следствие – авариями, не теряет своей значимости на протяжении всей истории бурения скважин. Следовательно, и на сегодняшний день серьезной задачей является правильное и своевременное обнаружение и определение зачатков осложнений, привлечение современных средств обработки текущей информации и компьютерных технологий для оперативного контроля ситуаций в скважине в процессе бурения с целью нормального процесса строительства скважины.
В Томской области самым распространенным видом осложнений являются поглощения, затяжки и посадки и, как следствие, прихваты.
Так на скважине месторождения севера Томской области буровая бригада приступила к спуску кондуктора Ø244,5 мм. Далее приводятся выдержки из акта расследования: «…при дохождении до глубины 787,55м произошла посадка кондуктора величиной 5 т. Была вызвана циркуляция бурового раствора для промежуточной промывки продолжительностью 1 час. По окончании промывки был продолжен спуск ОК-245 со свободным прохождением кондуктора в стволе скважины.
По достижению глубины 988,24м приступили к монтажу допускной трубы. Сняв кондуктор с клиньев после допуска произошла посадка кондуктора величиной 6 т на глубине 991,24м. Далее демонтировали допускную трубу. Произвели промывку производительностью 30л/с насосом F-1300 с целью нормализации забоя от шлама в течение 40 мин. Вновь после монтажа допускной трубы приступили к допуску кондуктора на проектную глубину. В период допуска фиксировались периодические посадки 4-6т.
Вызов циркуляции произвели с минимальной подачей бурового насоса 8-10л/с. В течение 4 мин наблюдался полный выход бурового раствора на дневную поверхность, затем произошел резкий рост давления до 150атм. с поднятием кондуктора на 0,1м за счет нагнетания бурового раствора, с полной потерей циркуляции.
Расхаживание производили в диапазоне 20-135т, без выхода циркуляции и уменьшением уровня в рабочих емкостях… Бросив шар в ЦКОД и перейдя на агрегат, при расхаживании от 20 до 155 т, циркуляцию и хождение кондуктора восстановить не удалось.»
В ходе проведения расследования было установлено, что причинами аварии стали:
- Неучитывание поглощающих пластов;
- КНБК для шаблонировки скважины не соответствует КНБК последнего долбления;
- Отсутствие на объекте работ сертифицированного промывочного переводника Мз133*Н245 БТС.
- При посадке инструмента на глубине 993,5м не производилось расхаживание колонны с промывками на длину трубы согласно Плана работ на крепление эксплуатационной скважины кондуктором ø 244,5 мм.;
- Отсутствия технической возможности спуска ОК с одновременной промывкой скважины: промывочный переводник Мз133*Н245 БТС не заводского исполнения; промывка через глухой переводник невозможна так как штропа, находящиеся на буровой, не удовлетворяют по длине.
- Превышение нормативного времени спуска кондуктора на 11:20ч.
Для предотвращения аварии были предприняты следующие мероприятия:
- Приготовление 10м3 раствора с вязкостью 180сек., и добавлением 2тонн кольматирующего материала (бикарб) закачка и продавка буровым раствором в количестве 66м3 производительностью 5-6л/с при одновременном расхаживании с весом 5-140тн.(выход раствора отсутствует);
- Попытка отворота секции ОК для ее подъема – результат отрицательный, отвернулась допускная труба.
После чего было принято решение законсервировать скважину, передвинуть буровую установку и начать бурение заново.
В связи с просрачиванием договорных сроков предлагается рассмотреть вариант усовершенствования компоновки низа бурильных труб с целью увеличения механической скорости и сокращения отставания от договорных сроков.
В обычном варианте в КНБК используется простая роторная управляемая система. Необходимо поменять ее на РУС для продуктивного бурения PowerDrivevortex компании Schlumberger, что несомненно приведет в удорожанию стоимости КНБК в разы.
Высокопроизводительная роторная система оснащена полностью интегрированной высокомоментной силовой секцией, которая преобразует гидравлическую энергию бурового раствора в механическую. Эта энергия, вместе с моментом и вращением буровой колонны, приводимой в движение буровым станком, значительно увеличивает полезный крутящий момент и скорость вращения долота. Дополнительный момент позволяет увеличивать нагрузку на долото, что приводит к увеличенной скорости проходки и экономически эффективному бурению.
Блок подшипников и трансмиссия системы специально разработаны для обеспечения надежной, беспрерывной работы при длительных рейсах с повышенной нагрузкой. В отличие от обычных РУС, PowerDrivevortex увеличивает крутящий момент и количество оборотов в минуту, трансформирующееся в увеличение скорости проходки, увеличение рентабельности бурения и продолжительности рейсов.
Интегрированная силовая секция вращает долото с высокой скоростью и позволяет снизить скорость вращения бурильной колонны. Уменьшаются крутильные и другие опасные для КНБК режимы вибрации, свойственные при бурении обычными РУС. Вся энергия расходуется на обеспечение эффективного бурения и увеличение скорости проходки. На участках интенсивного искривления ствола скважины уменьшается износ обсадных труб и бурильной колонны, уменьшая вероятность их повреждения. Все внешние элементы системы вращаются со скоростью вращения бурильной колонны, уменьшая затяжки и увеличивая скорость проходки. Вращение помогает эффективно очищать ствол от шлама, значительно снижая риск механических или дифференциальных прихватов.
PowerDrivevortex обладает функцией автоматического поддержания зенитного угла, что сводит к минимуму человеческий фактор при бурении транспортных или горизонтальных секций. Автоматизация контроля на забое позволяет бурить участок с высокой скоростью проходки и с большей точностью, чего не удается достичь при обычных методах бурения с контролем бурения с поверхности.
Итак, роторная управляемая система PowerDrivevortex позволяет:
· Сокращать время и стоимость бурения благодаря оптимальной производительности долота и, как следствие, оптимизирует скорость проходки;
· Оптимизировать скорость проходки при использовании PDC долот;
· Снизить риск повреждения КНБК за счет выбора режимов с меньшей вибрацией;
· Уменьшить износ обсадных труб и бурильной колонны на участках с высокой интенсивностью кривизны ствола скважины;
· Снизить риск прихвата и оптимизировать скорость проходки благодаря качественной очистке ствола от шлама;
· Снижение риска подклинки в сложных условиях бурения.
Пример бурения скважины в Северном море с помощью системы PowerDrivevortex:
· 2150 метров за 1 долбление в течение 4 дней;
· 50 % сокращение цикла строительства скважины.
При использовании РУС с силовой
секцией можно с уверенностью сказать, что скорость
проходки увеличится примерно в 1,5 раза и как следствие
уменьшит цикл строительства скважины на одно тех. СПО (шаблонировка ствола скважины). Исходя из выше сказанного
и графика строительства скважины делаем вывод, что срок строительства скважины сократится на 5 суток.
Список литературы
1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных
и газовых скважин: Учебник
для вузов – М. Недра,
2000, 679 с.
2. Наклонно-направленное бурение
– http://www.slb.ru/page.php?code=27
3.
Техническое задание
на оказание услуг по бурению
с силовой секцией.
