главная / банк технологий / бурение

Инновационные мероприятия


Дмитрий Лубяный, к.т.н.; Евгений Шафиркин, ОАО "РИТЭК"
Доля месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти от общего числа разрабатываемых нефтяных месторождений в России на современном этапе уже велика и с каждым годом продолжает стремительно возрастать. Обеспечить достаточную рентабельность их освоения можно только за счет применения современных инновационных мероприятий. ОАО "РИТЭК" специализируется на разработке техники и технологии добычи нефти из месторождений с трудноизвлекаемыми запасами. К их числу относятся продуктивные объекты с низкими значениями пластовых давлений и низкопроницаемыми коллекторами.
В настоящее время все инновации в области строительства скважин, реализуемые на промыслах компании, условно разделены на два основных направления:
• инновации, направленные на сокращение сроков и стоимости строительства скважин;
• инновации, направленные на повышение качества заканчивания добывающих скважин.
При этом под заканчиванием добывающей скважины понимается этап строительства скважины, начинающийся с подготовки к первичному вскрытию продуктивного пласта и заканчивающегося работами по вызову притока пластового флюида из пласта.
Инновационные мероприятия, направленные на сокращение сроков и стоимости строительства скважин
Анализ современного состояния инноваций, направленных на сокращение сроков и стоимости строительства скважин показали, что перспективы развития существующей технологии бурения гидравлическими забойными двигателями не обещают в обозримом будущем существенного сокращения сроков и затрат на строительство скважин.
В этой связи наше внимание привлекли результаты заседания расширенного Экспертного совета нефтяной промышленности Минтопэнерго РФ 26 июня 1997г. с участием большого числа представителей производственных предприятий и научно-исследовательских институтов. На этом заседании обсуждались перспективные направления развития техники и технологии бурения в Российской Федерации.
Участники заседания пришли к выводу о том, что наиболее перспективным направлением развития технологии бурения является развитие технологии электробурения с использованием регулируемых электробуров.
Проведенный нами анализ этой проблемы подтвердил перспективность развития электробурения на основе самых современных технических решения в этой области. Наша точка зрения основана на следующем.
С начала промышленного использования электробура этим способом в бывшем СССР пробурено свыше 12 млн. метров горнах пород. Уже в то время технико-экономические показатели электробурения превышали показатели бурения ротором и гидравлическими забойными двигателями в схожих горно-геологических условиях. Тем самым электробурение практически доказало, что является перспективным способом бурения нефтяных и газовых скважин.
Кроме того, технология электробурения обладает целым рядом бесспорных преимуществ перед всеми существующими технологиями бурения.
К числу важнейших преимуществ электробурения относятся:
• возможность бурения скважин при любых значениях реологических параметров промывочной жидкости;
• наличие постоянного проводного канала связи, позволяющего непрерывно получать непосредственно с забоя скважины всю необходимую информацию о работе долота в процессе бурения и оперативно управлять параметрами режима бурения;
• возможность непрерывного контроля в процессе бурения параметров пространственного положения ствола скважины в реальном масштабе времени с помощью забойной телеметрической системы;
• возможность максимально быстро получать с забоя скважины оперативную информацию о геологических характеристиках горных пород в непосредственной близости от работающего долота;
• возможность автоматизации и компьютеризации всего процесса бурения;
• низкий уровень аварийности буровых работ благодаря возможности контроля характера износа долота и своевременного обнаружения начала возникновения прихвата бурильной колонны в процессе бурения.
Однако в настоящее время потенциальные возможности электробурения не могут быть в полной мере реализованы из-за низкой эффективности технических характеристик существующих электробуров, представляющих собой асинхронные электрические двигатели, разработанные в 60-х годах прошлого века. По этой же причине не удается кардинально решить проблему надежности и долговечности электробуров и их электрического токоподвода. Вследствие этого в настоящее время технология электробурения не выдерживает конкуренции с технологией бурения гидравлическими забойными двигателями.
Вместе с тем оценки, сделанные нами для условий бурения наклонно-направленных скважин в Западной Сибири, показываю, что указанные преимущества электробурения по сравнению с существующей технологией бурения гидравлическими забойными двигателями, в случае их реализации, позволят не менее чем на 40% сократить сроки строительства скважин и не менее чем на 20-30% сократить капитальные вложения на их строительство.
Особенно коммерчески привлекательно применение электробурения при бурении скважин глубиной свыше 3000 в осложненных условиях со сложным профилем ствола скважины, а также при бурении горизонтальных и разветвленно-горизонтальных скважин на месторождениях с тонкими продуктивными пластами мощностью 2-3 метра.
В связи с этим в ОАО РИТЭК начаты работы по совершенствованию существующей технику и технологию электробурения. С этой целью в качестве электрического забойного двигателя предполагается использовать так называемые регулируемые электробуры.
В настоящее время в РИТЭК ведутся теоретические и экспериментальные исследования различных вариантов конструкции регулируемых электробуров нового поколения.
Инновационные мероприятия, направленные на повышения эффективности и качества заканчивания скважин
Для решения задачи повышения качества заканчивания скважин ОАО РИТЭК привлекает практически все научно-исследовательские и проектные институты и фирмы России, работающие над этой проблемой. Активно сотрудничаем с ведущими иностранными компаниями.
При первичном вскрытии продуктивных интервалов нами используются самые современные типы биополимерных, минерализованных и инвертно-эмульсионные промывочных жидкостей в комплексе с современными системами очистки промывочных жидкостей. Эти инновационные мероприятия на большинстве наших месторождениях в Западной Сибири и Татарстане позволили повысить коэффициент восстановления проницаемости призабойной зоны добывающих скважин до 0,8 и более.
Внедряются инновации, основанные на так называемых волновых технологиях. В частности, на наших месторождениях практически повсеместно внедряются гидродинамические излучатели для гидродинамической обработки стенок скважины высокоскоростными пересекающимися струями глинистого раствора. Эти простые и надежные устройства представляют собой наддолотные переводники с гидромониторными насадками, направленными на стенки скважины под определенным углом.
В процессе бурения, истекающие из насадок гидродинамического излучателя струи оказывают гидродинамическое воздействие на стенке ствола скважины создавая вблизи её поверхности тонкую, но практически непроницаемую зону кольматации. В результате в процессе бурения происходит укрепление стенок ствола скважины в интервале неустойчивых пород, склонных при набухании к обвалообразованию, снижается интенсивность поглощения промывочной жидкости.
При прохождении продуктивных пластов применение гидроизлучателей ограничивается проникновение фронта фильтрата промывочной жидкости в продуктивный пласт и тем самым сохраняется естественная проницаемость удаленной части призабойной зоны продуктивного пласта.
Повышается и качество крепления ствола скважины.
Данная разработка, созданная в Уфимском нефтяном институте под руководством профессора М.Р. Мавлютова, известна достаточно давно, но на наш взгляд не в полной мере оценена специалистами.
Преимущество гидродинамических излучателей заключается в простоте устройства и его надежности. Для качественной работы требуется только соблюдать условие многократной (как минимум двукратной) последовательной обработки стенок скважины.
На Средне-Хулымском месторождении в Западной Сибири применение гидроизлучателя позволило укрепить стенки скважины и тем самым сократить время на проработку ствола скважин. В результате удалось получить экономический эффект около 300 тыс. руб. на скважину.
На месторождениях Татарии вскрытие зон поглощения с применением гидроизлучателя позволило отказаться от дополнительных изоляционных работ.
Придавая большое значение повышению качества цементирования на нашем месторождении в Татарстане силами буровой подрядной компании ОАО “ЛУКойл-Бурение-Пермь” внедрена технология цементирования эксплуатационной колонны с циркуляцией цементного раствора за колонной по замкнутому циклу.
В результате этих работ (по данным АКЦ и СГДТ) удалось во всех без исключения скважинах достичь “хорошее” сцепление цементного камня с горной породой и эксплуатационной колонной по всему стволу скважины.
Решение этой проблемы значительно облегчило нам подготовку к реализации технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии на месторождениях ОАО РИТЭК в Татарстане.
Эти работы начаты нами в 2002 году на Черемуховском месторождении силами буровой подрядной компании ОАО “ЛУКойл-Бурение-Пермь”.
Согласно разработанной технологии бурение скважины до кровли продуктивного пласта, расположенной на глубине 950 метров, осуществлялось по обычной технологии с последующим креплением пробуренного ствола скважины эксплуатационной колонной диаметром 168мм. Дальнейшее вскрытие продуктивных отложений Башкирского горизонта мощностью 25-30 метров осуществлялось на аэрированной нефти на депрессии то есть при отрицательном значении разности гидростатического давления в призабойной зоне скважины и пластовым давлением. Величина депрессии изменялась от 1,5 до 2,0 МПа.
После вскрытия продуктивный интервал оставлялся открытым.
К настоящему времени на Черемуховском месторождении по этой технологии пробурено 9 эксплуатационных скважин.
Результатом явилось увеличение среднего дебита нефти из Башкирского горизонта более чем в 3 раза с 4,5 тонн/сутки до 14,3 тонн/сутки. При этом стоимость строительства скважин была только примерно в 1,7 раза больше стоимости аналогичных скважин, пробуренных по обычной технологии.
На Енорусскинском и Черемуховском месторождении НГДУ “ТатРИТЭКнефть” проведены в целом успешные скважинные испытания Инструмента селективного заканчивания скважин (ИЗС).
Это оборудование, спускаемое в составе эксплуатационной колонны, позволяет решить задачу защиты продуктивного пласта от контакта с цементным раствором в процессе цементирования эксплуатационной колонны. Однако главной особенностью этого оборудования является то, что оно позволяет на месторождениях с многопластовыми залежами осуществлять как совместную, так и раздельную эксплуатацию нескольких продуктивных горизонтов, вскрытых одной скважиной.
Комплекты ИЗС спускаются в скважину в составе компоновки эксплуатационной колонны. Количество спускаемых комплектов ИЗС должно быть равно количеству нефтяных пластов, вскрытых скважиной и подлежащих вводу в эксплуатацию.
В состав каждого комплекта ИЗС входят: верхний заколонный пакер, один или несколько золотниковых клапанов, нижний заколонный пакер, а также набор трубных вставок различной длины.
Заколонные пакеры предназначены для предотвращения проникновения цементного раствора в продуктивный пласт.
Наличие в составе ИЗС управляемых золотниковых клапанов для сообщения внутренней полости эксплуатационной колонны с продуктивным пластом позволяет исключить необходимость перфорационных работ.
Сообщение внутренней полости эксплуатационной колонны и затрубного пространства скважины осуществляется путем перемещения цилиндрической втулки золотникового клапана до открытия сквозных отверстий в корпусе клапана.
Трубные вставки различной длины, входящие в состав ИЗС, предназначены для обеспечения требуемого расстояния между верхним и нижним пакерами собранного комплекта ИЗС, зависящего от мощности продуктивного пласта, напротив которого он будет установлен данный комплект.
Все заколонные пакеры, золотниковые клапаны и трубные вставки имеют наружный и внутренний корпусы, которые образуют кольцевой обводной (байпасный) канал для обеспечения движения цементного раствора в вверх по стволу скважины в процессе цементирования.
В процессе сборки и спуска комплекта ИЗС в составе компоновки эксплуатационной колонны кольцевые каналы указанных элементов ИЗС образуют сквозной кольцевой канал, обеспечивающий движение цементного раствора в процессе цементирования эксплуатационной колонны без контакта с продуктивным пластом, напротив которого он будет установлен.
Перемещение цилиндрической втулки производится с помощью специального механизма управления золотниковым клапаном, спускаемого на насосно-компрессорных трубах.
После спуска эксплуатационной колонны в скважину производится одновременная распакеровка заколонных пакеров ИЗС.
В процессе цементирования цементный раствор выйдя из внутренней полости эксплуатационной колонны и двигаясь вверх по затрубному кольцевому пространству, доходит до нижнего пакера первой компоновки ИЗС. Затем по кольцевому каналу компоновки ИЗС, не соприкасаясь с продуктивным пластом, цементный раствор продолжает двигаться вверх, доходит до верхнего пакера ИЗС, выходит из кольцевого канала ИЗС и продолжает свое движение в затрубном кольцевом пространстве через все компоновки ИЗС, включенные в состав эксплуатационной колонны, до устья скважины.
После окончания процесса цементирования эксплуатационной колонны в скважину на насосно-компрессорных трубах спускается механизм управления золотниковым клапаном. С его помощью производится открытие золотникового клапана путем осевого перемещения его подвижной втулки.
Отверстия золотникового клапана с помощью того же механизма аналогичным образом могут быть снова герметично закрыты.
Испытаны как механический, так и гидравлический варианты этого механизма.
В тех случаях, когда скважина вскрывает несколько продуктивных пластов применение ИЗС позволяет осуществлять совместную или раздельную эксплуатацию нескольких продуктивных пластов в любой комбинации.
В заключении несколько слов в отношении перспектив горизонтального бурения на месторождениях с трудно извлекаемыми запасами.
Без сомнения, это одно из наиболее перспективных стратегических направлений развития технологии бурения добывающих скважин, но широкому распространению горизонтального бурения препятствует целый ряд факторов.
Для того чтобы получить максимальный эффект от капиталовложений в горизонтальное бурение необходимо рассматривать его, как составную часть всей технологии разработки месторождения. Однако в настоящее время ни в России, ни за рубежом пока нет приемлемой методологии проектирования разработки месторождений с трудно извлекаемыми запасами на основе применения горизонтальных скважин. Систематические работы в этом направлении начались сравнительно недавно и необходимы работы по обобщению и развитию накопленного мирового и отечественного опыта в этой области.
Отсутствуют эффективные (не ухудшающие проницаемость призабойной зоны и надежно предотвращающие приток подошвенных пластовых в скважину в процессе эксплуатации) технологии заканчивания горизонтальных скважин в неустойчивых терригенных продуктивных отложениях, характерных для условий Западной Сибири.
В последние годы часто добыча нефти ведется на новых месторождениях с маломощными продуктивными пластами со сложным геологическим строением, когда отсутствует достаточный объем информации о характере распространения продуктивного пласта по всему месторождению. В этом случае слишком велик риск неудачных результатов дорогостоящего, в настоящее время, горизонтального бурения.
Как правило, имеет место острый дефицит результатов трудоемких и дорогостоящих гидродинамических исследований, позволяющих надежно оценить потенциальные экономические перспективы горизонтального бурения на данном месторождении в сравнении уже существующими технология бурения добывающих скважин.
Наконец не всегда, из-за отсутствия достаточного количества финансовых средств, удается обеспечить оптимальное сочетание объемов горизонтального бурения на месторождении и объемов бурения нагнетательных скважин для поддержания пластового давления в случае интенсивного отбора нефти из горизонтальных скважин.
Решение указанных проблем позволит решающим образом увеличить объемы горизонтального бурения в России.
OilCapital.ru
(по материалам научно-технической конференции
"Инновационные технологии бурения")
 

Вступить в Ассоциацию! Члены Ассоциации
Все права защищены
© АсБур 2005-2015