Особливості геолого-технологічного контролю проводки свердловин на депресії з застосуванням колтюбінговой технології

Гібадуллін Н.З. (АНК «Башнефть»)

Лугуманов М.Г. (НПФ «Геофізика»)

Іконніков І.І. (ДОГО «БашНІПІнефть»)

В останні роки практично всі нафтові компанії Росії велику увагу приділяють якості будівництва свердловин і розкриття продуктивних пластів. Для цього широко залучають нові прогресивні технології буріння. Однією з таких технологій є буріння на рівновазі або при депресії на пласти. Розтин пластів в умовах депресії створює передумови для збереження природного стану розкриваються продуктивних порід. Традиційно буріння здійснюється на репресії, коли тиск рскв промивної рідини в свердловині вище пластового тиску РПЛ. Наслідком цього є проникнення промивної рідини (ПЖ) в пласти і їх кольматації (рис.1). Буріння в умовах депресії, коли рскв <РПЛ, навпаки, викликає приплив пластового флюїда в свердловину, зберігаючи при цьому природні колекторські властивості порід. Режим буріння на депресії найбільш оптимальний також для проведення геолого-геохімічних досліджень.

Рис. 1. Взаємодія в системі «свердловина - пласт» при бурінні на депресії та репресії

Одним з найбільш технологічних способів буріння, що забезпечують розтин продуктивних пластів на депресії, є застосування колтюбінга. Колтюбінговий спосіб буріння (coiled tubing), заснований на використанні безмуфтових гнучких труб, знаходить широкий розвиток під час буріння нових свердловин і нових стовбурів зі старих свердловин. Висока технічна та економічна ефективність досягається при бурінні похилих і горизонтальних бічних стовбурів з існуючих свердловин. Особливо ефективним колтюбінг може опинитися на родовищах, що знаходяться в пізній стадії розробки, для реанімування старого фонду свердловин шляхом зарізання бічних стовбурів.

Для буріння бічних горизонтальних стовбурів малого діаметра в АНК «Башнефть» розпочато реалізація проекту з розробки та освоєння технології буріння на депресії з застосуванням полегшених ПЖ і колтюбінгового способу буріння. Проект реалізується переважно на вітчизняному обладнанні. На замовлення АНК «Башнефть» розроблені і виготовлені колтюбінговая установка, закрита циркуляційна система з керованою системою дроселювання на виході із свердловини, апаратурно-програмний комплекс для контролю параметрів ПЖ в циркуляційної системі. Розроблено також компоненти спеціалізованого КНБК малого діаметру, в т.ч. вибійний двигун, керований отклонітель та інше. Гнучка безмуфтовая труба, внутрішній діаметр якої 60,3 мм, має вбудований 7-жильний каротажної кабель, який використовується для передачі інформації з забійній телеметричної системи «Надир», розробленої в ВАТ НПФ «Геофізика». Система «Надир» дозволяє контролювати наступні забійні параметри: зенітний і Азимутальний кути, положення отклонітеля, тиск у трубі і в засурмив, навантаження на долото, виконувати гамма-каротаж.

Буріння здійснюється із застосуванням закритої циркуляційної системи, а в якості промивних рідин використовуються декілька типів промивних рідин, у тому числі розчин на нафтовій основі, розведений азотом. Для підтримки необхідного тиску ПЖ в призабійної зоні і регулювання його значення на гирлі свердловини створюється надлишковий тиск, який підтримується керованою системою дроселювання. Таким чином, забійні тиск регулюється двома способами: збільшенням або зменшенням надлишкового тиску на гирлі або забезпеченням необхідної щільності ПЖ, яка досягається її аерацією інертним газом (азотом). Процесом буріння керують два фахівці: оператор колтюбінговой установки і оператор з режиму буріння і промивної рідини. Оператор колтюбінговой установки розміщується в кабіні управління, в якій на екрані комп'ютерів відображається інформація з усіх контрольно-вимірювальних приладів. Кабіна розміщена за барабаном з гнучкою трубою на одній лінії з гирлом свердловини. Оператор по режиму буріння відповідає за роботу циркуляційної системи, контролює параметри циркулюючої ПЖ і забезпечує заданий рівень депресії. Оператор по режиму буріння розміщується в окремій кабіні, де на інформаційному табло комп'ютера відображається інформація з усіх наземних датчиків.

Інформація з забійній телеізмерітельной системи і наземних датчиків дозволяє визначити положення долота щодо продуктивного інтервалу, а керований з гирла отклонітель дозволяє оперативно вносити корективи в траєкторію стовбура свердловини.

Цілком очевидно, що переваги даної технології можуть бути повністю реалізовані тільки при строгому дотриманні в заданих інтервалах технології буріння і точному підтримці режимів буріння і параметрів циркулюючої ПЖ. Тому вкрай важливі оперативний контроль параметрів в режимі реального часу і безперервний аналіз зареєстрованої інформації. Традиційні технічні та програмно-методичні кошти ГТВ для вирішення цих завдань малопридатні, так як виносний обладнання (датчики, дегазатор, табло бурильника і т.д.) неможливо встановити на установці колтюбінга і на вузлах закритою циркуляційної системи. Багато алгоритми і методи (наприклад, вимірювання ваги колони, навантаження на долото, глибини свердловини тощо) не придатні для даної технології буріння, тому для контролю наземних параметрів колтюбінгового буріння розроблений спеціалізований апаратурно-програмний комплекс.

Апаратурно програмний комплекс включає:

комплект датчиків;

пристрій збору інформації та сполучення з датчиками (ПЗО);

модуль управління виконавчими механізмами бурового обладнання й циркуляційної системи;

комплект сполучних кабелів;

робоче місце оператора колтюбінговой установки;

робоче місце оператора по режиму буріння.

На рис. 2 схематично зображені технологічне обладнання, що входить до складу закритою циркуляційної системи, і місця встановлення датчиків. У цілому циркуляційна система складається з ряду ємностей і механізмів, з'єднаних між собою відповідними трубопроводами. Циркуляційна система починається від відвідної лінії превентора, на якій встановлено блок дроселювання. З блоку дроселювання промивна рідина надходить у шламоотделітель, де вона відділяється від твердої фракції. Частина ПЖ направляється до блоку пробовідбірником, який вловлює шлам із свердловини для геологічного аналізу. Після очищення від твердої фази промивна рідина потрапляє в сепаратор, в якому відбувається поділ газу і рідини. Газ через регулятор тиску надходить на смолоскипову лінію або в атмосферу, а рідина зливається в приймальну ємність. Тиск у системі "шламоотделітель - сепаратор - приймальна ємність" становить від 0,1 до 0,3 МПа, що забезпечує подальшу подачу ПЖ на вхід бурового насоса.

Рис. 2. Схема розміщення датчиків в закритій циркуляційної системи для розтину пластів на депресії

На вході в свердловину в лінії високого тиску циркуляційної системи встановлені наступні датчики ПЖ: тиску, витрат, щільності і температури. Датчики встановлені в спеціальному блоці маніфольда, який монтується в лінію високого тиску за допомогою швидкоз'ємних з'єднувачів БРС-60. Для контролю витрати азоту в нагнітальному лінії азотної установки монтується газовий витратомір.

На виході зі свердловини в лінії низького тиску після блоку дроселювання встановлені датчики ПЖ: тиску, витрат, густини, температури та електропровідності. Датчики також змонтовані на спеціальному блоці, який встановлюється в циркуляційних систем через швидкоз'ємні з'єднувачі БРС-73.

На сепараторі встановлюється датчик тиску, а на факельної лінії, що з'єднує сепаратор з факельної установкою, вмонтований датчик сумарного газосодержанія. З цієї ж лінії, при необхідності, газ знімається для покомпонентного аналізу його складу.

На приймальні ємності встановлені контактний датчик розділу середовищ води і нафти, датчик рівня і датчик тиску. На компенсаційної ємності встановлений датчик рівня.

Сигнали з датчиків через розподільні коробки, встановлені в місцях компактного розміщення датчиків, що надходять на пристрій збору інформації та сполучення з датчиками (ПЗО), що знаходиться в кабіні оператора колтюбінговой установки, і далі через СОМ порт в комп'ютер оператора. Програмне забезпечення дозволяє реєструвати та візуалізувати на екрані комп'ютера всю інформацію в зручному для сприйняття вигляді. Воно має багато віконному структуру, що дозволяє одночасно контролювати інформацію з забійній телеметричної системи і з датчиків, змонтованих на колтюбінговой установці. Комп'ютер оператора колтюбінговой установки з'єднаний в єдину мережу з комп'ютером оператора по режиму буріння; реєстрована інформація дублюється на двох комп'ютерах одночасно.

Програмне забезпечення дозволяє контролювати і підтримувати заданий рівень ПЖ в приймалень і компенсаційних ємностях. При збільшенні або зменшенні рівня ПЖ в приймальні ємності в порівнянні з заданим комп'ютер видає керуючий сигнал на модуль управління виконавчими механізмами, який включає перекачують насоси на закачку або на відкачування.

Слід відзначити, що ця робота є одним з перших спроб розробки вітчизняної апаратури та технології геолого-технологічних досліджень у процесі буріння на полегшених ПЖ із застосуванням колтюбінгових установок. Слід очікувати, що роботи в цьому напрямку будуть продовжені, а технічні засоби і методи контролю й керування процесом колтюбінгового буріння будуть розвиватися й удосконалюватися.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://npf-geofizika.ru/