|
Комплекс специальных технологий и технических средств
для проводки горизонтальных стволов при восстановлении
и строительстве скважин
В настоящее время разбуривание нефтяных и газовых месторождений горизонтальными скважинами является одним из эффективных методов формирования оптимальной системы разработки и восстановления продуктивности месторождений на поздней стадии эксплуатации. К таковым месторождениям относится Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение, которое эксплуатируется вот уже 35 лет. Вскрытие продуктивной толщи горизонтальным стволом увеличивает площадь фильтрации, тем самым повышая дебиты скважин, исключает возможность поступления пластовой воды в процессе эксплуатации, увеличивает степень извлечения углеводородов на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки, позволяет вовлечь в разработку пласты с низкими коллекторскими свойствами, осваивать труднодоступные нефтегазовые месторождения.
Разработка Оренбургского НГКМ с использованием горизонтальных скважин и вовлечением в разработку трудноизвлекаемых запасов газа в настоящее время является основным и одним из приоритетных направлений в ООО "Бургаз".
Строительство скважин с горизонтальным стволом начато филиалом "Оренбургбургаз" в 1990 году. Было пробурено три горизонтальных технологических скважины №№ 1ГТ, 2ГТ, 3ГТ с коммерческими скоростями соответственно 521, 350, 356 м/ст.мес. при длине горизонтального участка соответственно 432, 457, 525 м.
Первые горизонтальные скважины были пробурены под руководством специалистов фирмы «Тобус», с использованием разработанных ею технических средств и технологии с привлечением специалистов Оренбургского УБР. Основным новым техническим элементом разработанной технологии являлась шарнирная муфта – устройство, позволяющее передавать крутящий момент и осевые усилия под углом – 2-2.5º в любой плоскости, а также упругие центраторы. Остальные элементы – калибраторы, ВЗД применялись в повседневной практике строительства наклонно-направленных скважин.
При пробной эксплуатации горизонтальных скважин получено увеличение дебита газа и нефти в 5-10 раз по сравнению с вертикальными скважинами, находящимися в сходных условиях. Все это делает перспективным строительство горизонтальных скважин, особенно при наличии низкопоровых коллекторов и при восстановлении обводненных скважин.
В настоящее время филиалом "Оренбургбургаз" восстановлено горизонтальным стволом 131 эксплуатационная скважина. Сегодня весь объем строительства филиал "Оренбургбургаз" осуществляет собственными силами при сервисном сопровождении филиала "Центр горизонтального бурения".
"Центр горизонтального бурения" с декабря 1994 года по апрель 1999 года организационно входил в состав филиала "Оренбургбургаз", а с апреля 1999 года выделен в самостоятельную структуру (после объединения с Н. Уренгойским участком). В составе филиала работают высококвалифицированные специалисты, прошедшие обучение за рубежом. Филиал укомплектован высокоэффективным оборудованием и инструментом зарубежного и отечественного производства, позволяющим эффективно управлять траекторией горизонтальных стволов эксплуатационных скважин.
Строительство горизонтальных скважин
Геологическая эффективность первых скважин, вскрывших горизонтальным стволом отложения артинского яруса налицо; дебиты скважин превышают дебиты ранее пробуренных рядом с ними вертикальных скважин в 5-15 раз.
Филиалом "Центр горизонтального бурения" закончено строительство шести 2-х ствольных скважин. Технология бурения 2-х ствольной скважины до спуска эксплуатационной колонны Ø177,8 мм, в основном, не отличается от технологии бурения обычной горизонтальной скважины. Башмак эксплуатационной колонны Ø177,8 мм устанавливается в кровле продуктивного горизонта.
Бурение 1-ого ствола осуществляется долотом Ø120,6 мм, 2-го ствола, после наработки уступа и зарезки нового ствола, осуществляется долотом Ø149,2 мм.
Восстановление старого фонда эксплуатационных скважин
методом бурения бокового ствола
Вырезание "окна" в эксплуатационной колонне осуществляется как при помощи клина-отклонителя, так и с помощью универсального вырезающего устройства УВУ. Наиболее эффективным способом является вырезание "окна" с помощью клина – отклонителя.
Спуск клина-отклонителя с его ориентированием по проектному азимуту с применением телесистемы или гироскопа, осуществляется на бурильном инструменте. Вырезание "окна" производится специальным инструментом. В связи со вскрытием Филипповского горизонта, в составе которого имеются "плойчатые доломиты" с пластовым давлением 19,6 МПа, бурение данной компоновкой осуществляется на тяжелом буровом растворе плотностью 1,45-1,55 г/см3.
Кабельная телеметрическая система «Зонд»
для управления бурением скважин
Для управления и контроля траектории скважин применялись кабельные телеметрические системы СТТ производства харьковского завода "Потенциал". В этих телесистемах используются механические датчики маятникового типа, точность измерений которых оставляет желать лучшего. Опыт работы показал, что эти телесистемы по своим техническим показателям не соответствуют современным требования.
В 2003 году специалистами филиала "Центр горизонтального бурения" была разработана конструкция, технология изготовления и программное обеспечение телесистемы с кабельным каналом связи "Зонд". Разработана программа тарировки и изготовлено несколько приборов.
Эта телесистема характеризуется применением новейших малогабаритных датчиков на основе феррозондов и акселерометров, что повышает точность снимаемых показаний и моторесурс. Данные телесистемы имеют следующие характеристики и достоинства:
- точность измерений по углу установки отклонителя - ±10, по азимуту ±1,50 и зенитному углу ±0,150. Меньшая погрешность измерения параметров позволяет более точно соблюдать проектный профиль скважины;
- поскольку телесистема "Зонд" является извлекаемой из корпуса, это уменьшает количество спускоподъёмных операций;
- высокая надёжность подземной части, выполненной на элементной базе SMD-технологии, ведёт к уменьшению простоев;
- отсутствует сбросная муфта с электрическим контактом, что повышает надёжность работы телесистемы;
- замеры параметров кривизны можно проводить во время спуска телесистемы (т.е. действует как многоточечный инклинометр);
- с телесистемой "Зонд" можно применять самый простой персональный компьютер (от i 286);
- транспортировка телесистемы на забой на г/ф кабеле позволяет оперативно (20-30) произвести замену глубинного электронного блока;
- электрические параметры наземного блока позволяют работать с любым типом стандартного геофизического кабеля;
- прибор весьма удобен для транспортировки, благодаря малым габаритам (Æ36 мм, L= 1,84 м) и небольшому весу (до 10 кг);
- для изготовления корпуса телесистемы используются титановые трубы с толщиной стенки 4 мм, что повышает надёжность работы телесистемы и позволяет применять её при давлении до 100 МПа;
- использование в верхней стыковочной части узла герметизации, что предохраняет телесистему от задавливания со стороны геофизической головы;
- использование сменной нижней и верхней стыковочных частей, что позволяет применять телесистему в трубах с различным внутренним диаметром, меняя диаметры центраторов.
Телесистема обеспечивает:
- измерение угловых параметров траектории скважин;
- измерение температуры;
- определение угла установки отклонителя;
- контроль достоверности измерения угловых параметров по относительным величинам силы гравитации и напряженности магнитного поля Земли.
Перечень измеряемых параметров и основные погрешности:
|
- магнитный азимут, угл. град. |
0…360° |
|
- зенитный угол, угл. град. |
0…180° |
|
- угол установки отклонителя, угл. град. |
0 ± 180° |
|
- температура |
0…120°С |
|
- ускорение по продольным и поперечным осям, м/с |
± 500 |
|
- определение тока утечки кабеля от номинального потребляемого тока (в том числе из-за повреждения изоляции кабеля) |
до 30% |
|
- определение модуля вектора напряжённости магнитного поля Земли (в относительных еденицах) |
|
|
- контроль измеренного значения модуля вектора гравитации
(в относительных еденицах) |
|
В сентябре 2004 года данная телеметрическая система прошла сертификацию Госстандарта России. Сертификат № 6385343. В декабре 2004 года получено разрешение на применение от Федеральной службы по технологическому надзору № РРС 00-14695.
Приставка "гамма-каротажа" к телеметрической системе "Зонд"
Для изучения геологического разреза скважины проводится её каротаж различными методами. Наиболее простым и эффективным методом является "гамма-каротаж", основанный на измерении интенсивности γ-излучения естественных радионуклидов (ЕРН), содержащихся в горных породах. Уран-, торий-калий- содержащие породы, фосфатные отложения имеют высокую радиоактивность. Сравнительно большой γ-активностью обладают сланцевые породы и глинистые пласты, песчаники имеют низкую радиоактивность. Минимальная радиоактивность у каменного угля и нефти.
В последнее время стандартный "гамма-каротаж", являющийся обязательным при геофизический исследованиях, становится также обязательным и в процессе бурения, то есть непосредственно при проводке самой скважины. Это позволяет улучшить корреляцию данных, повысить качество результатов оценки параметров продуктивного пласта и предоставляет возможность оперативного принятия решения в процессе бурения.
Исходя из этого филиалом "Центр горизонтального бурения" была поставлена и успешно реализована задача по созданию модуля "гамма-каротажа" к телеметрической системе "Зонд". Модуль применяется в составе с кабельной телеметрической системой "Зонд".
Система завода геофизического кабеля через вертлюг
Одним из недостатков сопровождения бурения направленных скважин телеметрическими системами с кабельным каналом связи является нахождения геофизического кабеля в затрубном пространстве (до 700м), что не редко приводит к его механическому повреждению. Для исключения этого фактора филиалом "Центр горизонтального бурения" был разработан лубрикатор, который позволяет надёжно герметизировать геофизический кабель, расположенный в трубном пространстве. Схема лубрикатора приведена на рисунке. Для реализации данной задачи в горловину вертлюга вваривается стакан на который и монтируется сальниковый узел. Герметизация резинового элемента сальникового узла достигается созданием давление (10 МПа) в полости узла при помощи ручного масляного насоса.
Данная технология позволяет:
- значительно сократить время наращивания;
- исключить возможность механического повреждения кабеля;
- вращать колону бурильных труб;
- исключает применение кабельного переводника.
"Мокрое соединение"
На начальной стадии использования телеметрических систем с кабельным каналом связи "Зонд" на Оренбургском НГКМ применялась технология бурения с кабельным переводником.
Процесс бурение направленных скважин КНБК с искривленным винтовым забойным двигателем, включает в себя как направленное бурение с "установкой", так и бурение прямолинейных участков с вращением бурильной колонны. На практике, как правило, после бурения 2-3м с установкой необходимо переходить на бурение 10-15м прямолинейного участка, затем опять бурение короткого направленного участка и т.д. Для перехода к процессу бурения (с вращением) прямолинейного участка необходимо было извлечь из скважины телеметрическую систему, что занимало значительное количество времени.
Для сокращения непроизводительного времени была разработана технология – "мокрое соединение", позволяющая не извлекая телеметрическую системы из скважины производить процесс бурения с вращением.
Перед началом работ в скважину спускается бурильный инструмент. За 300-500 м до забоя скважины в колонну бурильных труб монтируется специальный установочный переводник. В трубное пространство бурильного инструмента опускается телеметрическая система на проставке геофизического кабеля, оснащенного разъединителем, устанавливается в немагнитном корпусе и подвешивается в установочном переводнике. На верхнем конце проставки геофизического кабеля монтируется контактный электрод "мокрого соединения". Затем завершается процесс спуска бурильной колонны. Для получения контактной связи с телеметрической системой через сальниковый узел, установленный на горловине вертлюга, пропускается геофизический кабель, на конце которого установлен утяжелённый ловильный колокол с подпружиненным контактом. При бурении направленных участков стволов скважин "мокрое соединение" находится в контакте, а при необходимости вращения колонны бурильных труб колокол приподнимается на 10-50м. Тем самым, не зависимо от метода бурения, телеметрическая система всегда находится в немагнитном корпусе. Для наращивания колоны бурильных труб достаточно завести ловильный колокол в "квадрат".
Таким образом, строительство горизонтальных скважин и восстановление эксплуатационных скважин методом бурения бокового горизонтального ствола, поставлено на поток. Комплексная технология строительства горизонтальных скважин с применением телесистемы "Зонд" с приставкой гамма-каратажа, приспособления для завода кабеля через вертлюг, "мокрого соединения" позволяет качественно и с ускорением строить горизонтальные скважины. Данные элементы технологии рекомендованы к включению в проектно-сметную документацию.
|
