главная / банк технологий / бурение / колтюбинговое бурение

Методология технико-экономической оценки проектов


ВВЕДЕНИЕ
В последнее время на мировом, а также на российском рынке нефтегазопромысловых услуг особый интерес вызывает возможность применения гибких труб (колтюбинга) для бурения пластов на депрессии. Распространено мнение, что данная технология является более эффективной не только с точки зрения временных показателей бурения, но и с учетом воздействия на пласт в силу создания депрессии во время бурения и отсутствия кольматации из-за отсутствия потерь буровых растворов в пласт. Отдельные независимые добывающие компании уже закупили необходимое оборудование и начали бурение, рекламируя, таким образом, возможности данной технологии во всей отрасли. Считается, что бурение на ГНКТ может найти свое место на российском рынке (в особенности в карбонатных пластах, пластах, состоящих из высокопроницаемых песчаников, а также в водонапорных горизонтах, в которых невозможно применение гидроразрыва и обычного наклонно-направленного бурения) и стать услугой высокой ценовой категории и ценовых надбавок.

Несомненно, бурение на гибких НКТ представляет собой отдельную нишу на рынке услуг, для предполагаемого применения которого требуется всесторонняя оценка, готовность оператора и поставщика (поставщиков) услуг предоставить соответствующие ресурсы, а также четкое понимание необходимости мириться с постепенным ростом показателей по мере обучения персонала в процессе работы. Очевидное преимущество этой технологии для заказчика состоит в возможности оценки ее потенциальной эффективности без необходимости проведения полевых испытаний и без сбоев. Поскольку в настоящее время в работах с применением гибких НКТ продолжает наблюдаться расширение технических возможностей, дальнейшее развитие метода не вызывает сомнений, в особенности в том, что касается накопления знаний для технического и коммерческого обоснования услуги в новых областях и появления дополнительных, производных сфер ее применения.

Необходимо пояснить, что, несмотря на очевидные преимущества данного метода, внедрение БКТ потребует большого количества ресурсов и времени. Проект должен основываться на большом количестве скважин, а также удовлетворять определенным критериям выбора именно этого метода разработки. Проект должен удовлетворять определенным техническим требованиям, начиная с разработки и проектирования и заканчивая соответствующим оборудованием и обученными кадрами.

В данной статье рассматриваются особенности подхода к технико-экономической оценке потенциальных проектов по бурению на колтюбинге (БКТ) и указаны основные показатели для такой оценки.
ПОКАЗАНИЯ К ПРИМЕНЕНИЮ БКТ
Рассматривая бурение на колтюбинге, представляется важным сделать оценку показателей к его применению, проверенных в ходе уже выполненных и ведущихся в настоящее время работ. Возможность технического и коммерческого успеха того или иного проекта по применению БКТ существует в случае, если есть возможность обоснованного выявления хотя бы одного из перечисленных ниже показателей:
1) Возможность бурения без подъема НКТ. Конструкция скважины должна предусматривать наличие НКТ диаметром 3-1/2дюйма (8,89 см) или большего диаметра, обсадная колонна и НКТ находятся в хорошем состоянии.
2) Очевидная необходимость бурения на депрессии, обусловленная возможным повреждением пласта и/или пониженным давлением коллектора (к примеру, когда при бурении имеет место интенсивный дифференциальный прихват, сильное неустранимое поглощение, или другие затруднения, препятствующие достижению проектной глубины объекта). Закрытая циркуляционная система колтюбинга предусматривает возможность входа КНБК в скважину под давлением, в том числе при бурении на депрессии. Применение трубы без соединений позволяет добиться низких и устойчивых показателей забойного давления (например, бурение с применением аэрированных азотом жидкостей), которые невозможно получить при роторном бурении.
3) Упрощение условий бурения (т.е. высокая скорость проходки) в сочетании с необходимостью производительного бурения вертикальных скважин на уже разрабатываемом месторождении с диаметром ствола (приблизительно) 6-3/4дюйма (17,15 см) на глубину до 1000 метров включительно. Экономия времени и снижение издержек при БКТ в таких случаях становятся особенно заметными по мере возрастания показателей скорости проходки до значений свыше 45 метров в час. Быстрота бурения обеспечивается за счет исключения непроизводительного времени, которое при использовании обычного инструмента тратится на наращивание.
4) Особые случаи применения в условиях повышенных требований к безопасности и охране окружающей среды, в особенности в условиях ограниченного рабочего пространства. Такое показание к применению БКТ может присутствовать как при береговых, так и при морских работах. Использование БКТ на суше в таких случаях может быть обусловлено необходимостью применения менее мощного и менее громоздкого оборудования, чем то, которое имеется на роторном станке; либо просто в случаях, когда в силу существующего или допустимого размера площадки или подъездных дорог использование роторного станка невозможно. В случаях повторного входа в скважину на платформах БКТ часто рассматривается как альтернатива высоким затратам на завоз платформенного станка или случаям, когда существующие темпы бурения самоподъемной буровой установкой отрицательно сказываются на прибыльности проекта.

В последние годы абсолютное большинство запросов по БКТ делается из-за необходимости сократить издержки. Несмотря на это похвальное стремление, в отношении БКТ часто бытует мнение, что оно является более дешевой альтернативой роторному бурению. В некоторых случаях это, безусловно, верно, но, как правило, это не так (и существует множество условий, в которых пытаться применять бурение с помощью гибких НКТ не следует). Если имеется хотя бы одно (а лучше - несколько) из перечисленных выше показаний, шансы на успех при использовании БКТ повышаются. Благодаря устойчивому развитию технологии и методологии, а также росту потребностей операторов, нет сомнения в том, что данный перечень показаний к применению БКТ в ближайшие годы увеличится.
БУРЕНИЕ НА ДЕПРЕССИИ ИЛИ БУРЕНИЕ НА РЕПРЕССИИ?
Бурение на депрессии (БД) как с помощью спуска обычных, так и гибких НКТ уже стало стандартным методом, занявшим свое место на нескольких "нишевых" рынках в разных странах мира (в особенности в Канаде). Чтобы оценить потребность в БД в том или ином случае, а также возможность его использования, необходимо проанализировать его потенциальные преимущества и недостатки с точки зрения безопасности и объема затрат.
Если обычное бурение на репрессии считается базовым случаем, то при анализе возможности применения БД должны существовать причины для выбора именно этого способа. Основных причин две:
• бурение на репрессии невозможно (например, прогнозируется неконтролируемое поглощение бурового раствора);
• использование БД снижает удельные издержки на добычу текучих сред из скважины на протяжении срока ее эксплуатации.

Основным фактором успеха БД в отдельных случаях стало снижение масштабов повреждения пласта при бурении и, как следствие, последующая более высокая продуктивность скважины и сокращение затрат на вызов притока после бурения. Само собой разумеется, возможность реализации этих потенциальных преимуществ в значительной степени зависит от особенностей конкретного пробуриваемого коллектора.
Ниже приводится краткое описание некоторых из потенциальных преимуществ и недостатков БД с точки зрения издержек и риска при ведении работ.

+ СНИЖЕНИЕ ИЗДЕРЖЕК НА БУРОВОЙ РАСТВОР
Раствор для БД в большинстве случаев проще и дешевле, чем обычные буровые растворы. Однако, в зависимости от метода, используемого для достижения депрессии, деньги, сэкономленные на растворе, иногда приходится потратить на дополнительное оборудование и материалы.

+ ПОВЫШЕННАЯ СКОРОСТЬ ПРОХОДКИ
На примере бурения скважин с использованием БД была показана значительно более высокая скорость проходки, чем при бурении обычным способом. В некоторых случаях полученная таким образом экономия времени может существенно повлиять на общие издержки.

+ ДОБЫЧА ПРИ БУРЕНИИ
Возможность получения добычи в процессе бурения в некоторых случаях также относят к достоинствам БД.

- ТРЕБОВАНИЯ К НАЗЕМНОМУ ОБОРУДОВАНИЮ
В соответствии с обычно предъявляемыми требованиями, для закрытой циркуляции при выходе из скважины многофазного раствора требуется значительное количество дополнительного оборудования. Это сильно отражается на затратах и требованиях к материально-техническому обеспечению, что может оказаться одним из основных факторов, определяющих отказ от БД при выборе способа бурения.

- УСТОЙЧИВОСТЬ СТВОЛА
При первоначальном выполнении БД в определенном пласте одним из неизвестных факторов является устойчивость ствола.

- ТЕХНИЧЕСКАЯ СЛОЖНОСТЬ (РЕГУЛИРОВАНИЕ ЗАБОЙНЫХ УСЛОВИЙ)
Важным условием максимальной реализации преимуществ данного метода является поддержание необходимых условий для бурения на депрессии в течение всего процесса бурения. В зависимости от метода достижения депрессии, на величину забойного давления влияют несколько параметров, которые может быть трудно или вообще невозможно напрямую регулировать с поверхности:
• скорость расхода азота (сжимаемая жидкость);
• дебит пласта;
• количество твердой фракции в затрубе.

- СЛОЖНОСТЬ ВЕДЕНИЯ РАБОТ (РАБОТА НА СКВАЖИНЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ)
По сравнению с бурением с положительным перепадом давления, БД связано с дополнительным риском, так как наземное оборудование находится под давлением со стороны потенциально опасных текучих сред. Для надлежащего снижения этого риска требуется проведение тщательного анализа.
Кроме того, необходимо учитывать особенности спуска КНБК и подвески заканчивания, поскольку для полной реализации преимуществ БД в смысле предохранения пласта от повреждений все работы должны проводиться в режиме депрессии.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ОСУЩЕСТВИМОСТЬ БКТ
Несмотря на то, что благодаря колоссальному совершенствованию услуг БКТ сфера его применения значительно расширилась, ограничения в его применении по-прежнему существуют. Это особенно относится к бурению, в котором доля оборудования на колтюбинге по сравнению с обычной буровой установкой очень мала. Чтобы убедиться в том, что с помощью гибких НКТ можно выполнить поставленные задачи по бурению, требуется проведение тщательного анализа.
Основными критериями, которые необходимо учитывать на предварительных этапах подготовки технико-экономического обоснования использования БКТ, являются:
• устойчивость ствола скважины;
• скорость потока в затрубе;
• давление;
• силы трения при изгибе, действующие на КНБК и нагрузка на долото;
• растягивающее напряжение;
• крутящий момент;
• срок эксплуатации гибких НКТ.

УСТОЙЧИВОСТЬ СТВОЛА СКВАЖИНЫ
Прежде чем делать какие-либо выводы в отношении начала проекта, необходимо понять, позволяют ли пластовые условия выполнить бурение с помощью гибких НКТ. Первое, что необходимо изучить - это геомеханическую модель пласта. На этом этапе ставятся следующие основные задачи:
• определение наиболее стабильного азимута и угла отклонения ствола скважины при бурении u1085 на депрессии путем построения геомеханической модели, а также оценки режима и направления основных напряжений;
• оптимизация диапазона плотности бурового раствора с целью минимизации неустойчивости ствола скважины, предотвращения выбросов и минимизации потерь циркуляции путем определения удельного веса бурового раствора, необходимого для обеспечения стабильности ствола скважины и контроля эквивалентной плотностью циркулирующего и статического бурового раствора (ECD, ESD) во избежание затяжки бурового инструмента и прихвата долота/труб при обрушениях и недостаточной очистке скважины;
• точный прогноз градиента порового давления вдоль разреза скважины на основании представлений о локальном напряжении, напряжении в перекрывающей толще пород, наклоне пластов и калибровки модели порового давления по имеющимся по давлению данным;
• точный прогноз градиента давления разрыва пластов вдоль разреза скважины путем калибровки по имеющимся данным по бурению и разрыву пласта;
• допуски для выбросов в условиях депрессии на основании определения порового давления и градиента давления разрыва пласта с целью предотвращения подземных выбросов;
• определение параметров бурения, способствующих минимизации неумышленного воздействия на устойчивость ствола скважины;
• оценка неопределенности прогноза моделирования и определение необходимых замеров для уменьшения неопределенности в режиме реального времени.

По завершении данного этапа принимается решение о достаточности объема информации для перехода ко второму этапу. На втором этапе для анализа выбирается наиболее перспективная для проведения планируемых работ скважина.

МЕХАНИЧЕСКАЯ СТРАТИГРАФИЯ
В пределах стратиграфического разреза по скважинам проводится петрофизический анализ. Основная цель такого анализа - классификация стратиграфических единиц на зернистые и глинистые фации. Для получения наилучшей оценки общей пористости и глинистости привлекается геологическая информация.

УПРУГИЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОД
С использованием соответствующей модели среды и на основе механической стратиграфии, а также акустических характеристик, плотности и пористости рассчитываются профили параметров упругости и прочности горных пород. В процессе выбора модели используются имеющиеся данные и текущее представление о коллекторе и бассейне. По возможности, профили будут откалиброваны по данным керна.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ ДЕФОРМАЦИИ
Проводится оценка изменения давления перехода "хрупкость-пластичность" с глубиной. Механические фации классифицируются по следующим категориям: ломкие, переходные или пластичные. Классификация уточняется с использованием заключения по осложнениям в процессе бурения, данных каверномера и данных сканерных изображений ствола скважины.

ПРОФИЛЬ ГРАДИЕНТА НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕКРЫВАЮЩЕЙ ТОЛЩИ ПОРОД
Градиент горного давления рассчитывается путем интеграции плотностей надлежащих толщ пород. Интегрированный профиль плотности строится с использованием любых соответствующих данных, измеренной и синтетической плотностей разрезов, рис. 1 - Величина подачи насоса, необходимая для достижения необходимой скорости потока в затрубе, для обсадных колонн различного диаметра пористости, акустических и сейсмических данных. В сложных случаях может потребоваться моделирование гравитационной нагрузки конечных элементов.



РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ
Строится профиль порового давления по данным бурения, сейсмической скорости, данным акустического каротажа и каротажа сопротивления. При наличии, подключаются результаты бассейнового моделирования и моделирования пластов-коллекторов. Это может быть очень сложной задачей. Не существует какого-либо единственного метода расчета распределения порового давления в произвольной геологической обстановке, особенно в случае присутствия вторичных механизмов образования избыточного давления. В процессе работы анализируются основные данные методов PLT, RFT/MDT и радиоактивных исследований с целью получения характеристик коллекторов, гидродинамических объектов, параметров скважины, притока и давления.

НАПРАВЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Строится карта направления максимального/минимального горизонтальных напряжений в виде функции от местоположения на месторождении или в бассейне. Направление напряжений лучше всего определяется путем анализа и интерпретации сканерных изображений стволов вертикальных скважин. Следующий по эффективности метод определения направления напряжений - интерпретация данных ориентированных многорычажных каверномеров. Карта направлений напряжений показывает медианное направление и дисперсию для максимального горизонтального напряжения по скважинам или по месторождению.

ПРОФИЛЬ МИНИМАЛЬНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ГН)
Строится профиль ГН с использованием либо трехмерной пористо-упругой модели, разрушения Мора-Кулона, либо другого критерия, который можно применить для бассейна. Проводится настройка модели по данным бурения или прямые измерения напряжения (мини/микро трещины, многоуровневые испытания, данные MDT).



ПРОФИЛЬ МАКСИМАЛЬНОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Определяются верхняя и нижняя границы ГН, таким образом, чтобы прогноз стабильности ствола скважины соответствовал состоянию заданного критерия разрушения. Проводится построение и калибровка профиля ГН с использованием трехмерной пористо-упругой или заданной пользователем модели. Прямые измерения ГН отсутствуют, однако, можно использовать анализ геомеханических свойств, чтобы инвертировать некоторые индикаторы величины максимального напряжения.



ОЦЕНКИ СТАБИЛЬНОСТИ БУРЕНИЯ
После калибровки модели устойчивости ствола скважины для выбранной соседней скважины, проводится прогноз стабильности для одной запланированной траектории.
КРИТЕРИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА В ЗАТРУБЕ
Поведение жидкости в затрубе является главным фактором, влияющим на показатели очистки ствола, и имеет важнейшее значение для удаления бурового шлама. Расход флюида в основном зависит от диаметра гибких НКТ, их длины, параметров двигателя и КНБК, свойств флюида и, как следствие, потерь давления на трение. Характеристики шлама, образующегося при работе высокооборотных электродвигателей, обычно применяющихся при бурении с использованием гибких НКТ, значительно отличаются от характеристик шлама, образующегося при обычном роторном бурении. При БКТ преобладающая часть твердой фракции мельче 50 микрон, так что "обычные" критерии скорости потока в затрубе и удаления шлама применить невозможно.
Исходя из опыта работы компании "Шлюмберже" в БКТ мы можем установить два основных ограничения скорости потока в затрубе, в зависимости от угла наклона ствола скважины:
• для скважин с большим наклоном ствола (>40°) и горизонтальных стволов требуется u1083 линейная скорость не менее 30 м в минуту;
• для вертикальных скважин или скважин с "небольшим" наклоном ствола (<40°) приемлемым обычно является более низкий предел скорости - примерно 10 м в минуту.
Необходимо отметить, что это не более чем общие рекомендации, основанные на применении "типовых" буровых растворов. В случае необходимости, в условиях использования "оптимизированных" систем растворов и моделирования потока в стволе скважины, могут приниматься и более низкие пределы.
Из рисунка 1 видно, что при БКТ минимальной подачи насоса приблизительно от 2 до 2,5 баррелей в минуту (318-398 л/мин) в большинстве случаев должно хватать для обеспечения очистки ствола скважины. При таких значениях подачи насоса участки колонны диаметром 7" и 95/8" (17,78 см и 24,45 см) оказываются на нижней группе кривых, причем соблюдается требование минимальной скорости в 10 метров в минуту, необходимой в вертикальных скважинах или скважинах с небольшим наклоном ствола. Верхняя группа кривых - для участка с большим углом наклона ствола - показывает, что при подаче от 2,0 до 2,5 баррелей в минуту (318-398 л/мин) требование необходимой скорости потока в затрубе выполняется только для колонны с внутренним диаметром приблизительно 5,5" (13,97 см) и менее.
КРИТЕРИЙ ДАВЛЕНИЯ
Максимально допустимое давление циркуляции в гибких НКТ часто оказывается фактором, ограничивающим возможность выполнения тех или иных работ с их применением. Одним из факторов, который следует учитывать, является не только сама способность труб выдерживать давление, но также и то вредное влияние, которое оказывают высокие значения давления на допустимую затяжку, степень усталости труб и срок их эксплуатации. Все это также необходимо учитывать с точки зрения техники безопасности и экономической целесообразности.
При штатных работах гибкими НКТ с типовым сужением подвески приняты следующие нормативы по максимальному давлению на входе в гибкие НКТ:
- 4 000 psi (272 атм.) - при движении трубы;
- 5 000 psi (340 атм.) - в статике.

Эти значения основаны главным образом на финансовых соображениях, связанных с усталостью труб, а не на абсолютной их прочности. Для БКТ трубами более крупного диаметра иногда бывает желательно превысить эти установленные ограничения. В приведенной таблице 1 представлены значения максимального давления, существующие для НКТ определенного типа, толщины стенки и диаметра.
Общее давление на входе в гибкие НКТ представляет собой сумму следующих значений (в примере даны значения для гибких НКТ диаметром 23/8" (6 см), причем в скобках указана простая система бурового раствора на водной основе):
• потеря давления в подвеске гибких НКТ (2 400 psi или 163,2 атм.) (расчет выполнен с помощью CoilCADE*);
• потеря давления на направленной КНБК (700 psi или 47,6 атм.);
• потеря давления на двигателе (300 psi или 20,4 атм.);
• потеря давления на долоте (30 psi или 2 атм.);
• потеря давления на трении в затрубе до поверхности (80 psi или 5,4 атм.) (расчет выполнен с помощью CoilCADE);
• гидростатический дифференциал между затрубом и внутренним пространством гибких НКТ (200 psi или 13,6 атм.);
• противодавление в затрубе на поверхности - штуцер (100 psi или 6,8 атм.);
• общее давление на входе в гибкие НКТ = (3 810 psi или 259 атм.).

Результаты сравниваются с максимальным допустимым давлением разрыва гибких НКТ (60% от давления опрессовки жидкостью или максимальное допустимое давление по данным CoilLIMIT*).



Основными факторами, влияющими на общее давление, являются: подача насоса, свойства раствора (реологические свойства и плотность), геометрические параметры гибких НКТ, характеристики электродвигателя, геометрические параметры КНБК, а также геометрические параметры ствола скважины. Если скважина бурится на депрессии, то необходимо также принимать во внимание эксплуатационные характеристики коллектора.
КРИТЕРИЙ НАГРУЗКИ НА ДОЛОТО
Крайне важно установить, что на различных этапах работ можно будет применять достаточные нагрузки на долото, чтобы быть уверенными в возможности успешного выполнения фрезерования и бурения. Для выполнения необходимого анализа компанией Шлюмберже используется пакет программного обеспечения CoilCADE. Модуль Усилий в НКТ (TFM*), определенный в рамках CoilCADE, рассчитывает ожидаемые усилия, как на забое, так и на устье - это делается с учетом характеристик гибких НКТ и геометрии ствола, результатов скважинных исследований, параметров жидкостей в НКТ и в стволе скважины, величин давления и условий в стволе скважины.



Эти коэффициенты получены на основании всестороннего анализа фактического полевого опыта многих работ во всем мире, при которых гибкие НКТ применялись как для бурения, так и для выполнения обычных скважинных операций. Существует много факторов, которые могут оказывать отрицательное влияние u1085 на эти коэффициенты, с которыми можно бороться путем применения специализированных присадок и/или оборудования (распрямители труб, тягачи, различные КНБК, и т.д.). Требования к таким способам определяются на этапе составления уточненного плана работ. Помимо сил, действующих на всю подвеску НКТ, необходимо учитывать силы трения при изгибе, возникающие в процессе проталкивания относительно жесткой бурильной КНБК сквозь участки набора кривизны и искривления ствола скважины. При бурении стандартным способом эти силы обычно пренебрежимо малы, поскольку обычно для бурения имеется очень большой запас сил. При БКТ, где такой запас значительно меньше, необходимо принимать во внимание действующую на КНБК силу трения при изгибе, что особенно актуально для КНБК крупных диаметров, причем в наибольшей степени - при использовании КНБК крупных диаметров и в условиях высоких значений набора кривизны. Важнейшими критериями, которые следует оценивать во время анализа имеющихся значений нагрузки на долото, является вырез окна, бурение в конце участка набора кривизны, а также в конце траектории скважины. Также может применяться моделирование сил, действующих на НКТ с помощью TFM, чтобы установить возможность спуска после бурения в скважину хвостовиков, фильтров и/или каротажных инструментов.
Главным правилом для БКТ является обязательное требование, что минимальная нагрузка на долото должна быть 7-10 кг/см2 поверхности коронки долота, что считается необходимым для бурения пласта при разумных значениях скорости проходки. Ниже приводится таблица, в которой указаны значения нагрузки на долото для долот с коронкой различного диаметра.
Для определения фактических технических ограничений в любом будущем проекте с использованием БКТ может потребоваться проведение полного анализа с помощью CoilCADE. CoilCADE подходит для проектирования траектории в одной плоскости. При рискованном азимуте данные для моделирования с помощью CoilCADE должны предоставляться компанией по ННБ.
Могут моделироваться различные сценарии, причем рассматриваются:
• различные КНБК;
• различные траектории;
• параметры гибких НКТ (наружный диаметр и толщина стенки);
• коэффициенты трения в открытом стволе (0,34, 0,40 или на основании опыта).
Из результатов этого моделирования составляется таблица и/или график, на котором для сравнения указывается максимально допустимая сжимающая нагрузка до блокировки на разной глубине.
КРИТЕРИЙ РАСТЯГИВАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
В отдельных случаях растягивающие силы, действующие на гибкие НКТ на поверхности (создаваемые весом и затяжками гибких НКТ в скважине), могут являться фактором, ограничивающим возможность выполнения работ БКТ. Максимально допустимое растягивающее напряжение изменяется в зависимости от геометрии труб, предела текучести материала, а также значений внутреннего и внешнего давления. При рассмотрении критерия растягивающего напряжения необходимо учитывать два ограничения: физический предел текучести самих гибких НКТ и тяговое усилие инжекторной головки. В большинстве случаев, ограничение устанавливается на 80% от предела прочности на растяжение материала труб и тяговое усилие, равное для типовой инжекторной головки 45 тонн.
В зависимости от технических ограничений, накладываемых глубиной и траекторией скважины, действие критерия растягивающего напряжения можно преодолеть путем использования материала гибких НКТ с более высоким пределом текучести (а именно, стали на 100 000 psi или 6805 атм.), и/или НКТ с большей толщиной стенки и сужающихся к концу.
КРИТЕРИЙ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Максимальное значение крутящего момента пробуксовки для определенного двигателя необходимо подбирать в соответствии с максимально допустимым крутящим моментом гибких НКТ, выбранных для ведения работ. Если максимальный крутящий момент двигателя превышает номинальные значения крутящего момента конуса гибких НКТ, то следует либо уменьшить крутящий момент пробуксовки (путем уменьшения расхода через двигатель или путем подбора двигателя другого типа), либо изменить технические характеристики гибких НКТ (например, увеличить толщину стенки и/или наружный диаметр трубы).
Следует взять значение максимального рабочего крутящего момента выбранного забойного двигателя, умножить эту величину на 2 (главное правило для мгновенного крутящего момента пробуксовки). Эта величина должна быть меньше, чем номинальное значение крутящего момента гибких НКТ (80% от крутящего момента на пределе текучести). Например, для гибких НКТ 2 3/8" или 6 см (80 000 psi или 5440 атм., с толщиной стенки 0,204" или 0,52 см) максимально допустимый момент будет 5550 Нм (80% от минимального крутящего момента на пределе текучести). Эта величина более чем достаточна для работы с наиболее часто применяющимися конфигурациями двигателей при БКТ.
КРИТЕРИЙ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ГИБКИХ НКТ
Основными параметрами, влияющими на максимальный срок эксплуатации подвески гибких НКТ, используемых при БКТ, являются:
• количество циклов работы трубы с барабана, через гусак, сквозь инжектор, в скважину и обратно;
• внутреннее давление в гибких НКТ (чем ниже давление, тем дольше срок эксплуатации);
• геометрия закругления гусака и барабана (радиус);
• геометрические параметры гибких НКТ и свойства материала (диаметр, толщина стенки, предел текучести).

Исходя из допущения, что трубы подбираются с учетом параметров бурения и при условии оптимизации геометрии наземного оборудования, основным регулируемым параметром остается внутритрубное давление. Как правило, в процессе движения трубы (во избежание излишней усталости металла) его не поднимают выше 4 000 psi (272 атм.).
Программное обеспечение CoilLIFE* позволяет отслеживать жизненный цикл гибкой трубы для оптимизации срока ее службы, а также u1087 помогает осуществлять контроль работ с высокой нагрузкой (то есть, прорезание окна, бурение, ловильные работы) по мере их проведения, чтобы обеспечить длительный срок эксплуатации трубы. CoilLIFE может также применяться для прогнозирования последствий планируемых работ для гибких НКТ. Это может оказаться очень полезным на этапе планирования работ. В условиях непрерывной эксплуатации и при надлежащем управлении работой гибкими НКТ, одной подвеской гибких НКТ 2 3/8" (6 см) можно зарезать и пробурить 2-3 ствола длиной приблизительно 1000 метров каждый.
ОЦЕНКА ИЗДЕРЖЕК НА БКТ
При составлении технико-экономического обоснования БКТ важнейшим фактором является объем буровых работ, ведущихся этим способом в конкретном географическом регионе. Этот фактор может существенно влиять на издержки, снижая затраты на персонал, в силу его дополнительной подготовки, а также издержки на оборудование за счет работы на купленном (а не арендованном) оборудовании. В качестве иллюстрации, можно рассмотреть пример проекта по зарезке бокового горизонтального ствола длиной 2100 м из существующих скважин с помощью гибких НКТ диаметром 2 3/8 дюйма (6 см). На рисунках 2 и 3 показано распределение издержек для бурения одним и тем же персоналом 3-х и 15-и скважин, соответственно. При бурении трех скважин почти все специальное оборудование гибких НКТ было взято в аренду. При бурении серии из 15 скважин сервисная компания может купить большую часть специального оборудования гибких НКТ. В результате получается различная структура затрат и существенное снижение издержек.
Сравнение издержек на бурение гибкими НКТ с расценками обычных буровых станков дает лишь частичное представление о конкуренто-способности бурения гибкими НКТ. Для полной оценки жизнеспособности этого метода необходима общая оценка затрат. В общий перечень издержек входят затраты на мобилизацию, демобилизацию, материально-техническое обеспечение, издержки, связанные с охраной окружающей среды и техникой безопасности, стоимость рабочего времени на площадке, а также издержки, возникающие при использовании тех или иных технических приемов.
ПЕРВИЧНЫЕ ЗАТРАТЫ НА БУРЕНИЕ ГИБКИМИ НКТ
КАДРЫ
Как показано на рисунках 2 и 3, затраты на кадры в проектах БКТ составляют значительную часть в общей сумме издержек. Для таких проектов необходим персонал с опытом работы в бурении вообще и в БКТ, в частности. Поскольку БКТ еще находится в стадии зарождения, для большинства работ гибкими НКТ требуется тщательная перепись, просто по причине недостатка знаний в области как бурения, так и услуг гибких НКТ. В большинстве проектов в настоящее время работает один бурильщик и один оператор гибких НКТ в должности бурильщика. Операторы и компании БКТ начинают дополнительно обучать персонал, чтобы снять дефицит рабочей силы, а вместе с ним и издержки. Это также благотворно повлияет на общую производительность труда персонала и позволит сократить время работ на площадках. Тем не менее, для полного решения этой двойной задачи необходимы постоянные мероприятия.

АРЕНДОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Для БКТ в уже пробуренных и новых скважинах требуется специальное буровое оборудование, например, крупные противовыбросовые превенторы (ПВО), основание, система домкратов для подъема и спуска сборных обсадных колонн или НКТ, емкости для раствора и оборудование для его очистки, оборудование для разгрузки-погрузки и спуско-подъема труб, а также жилые модули. Сервисная компания гибких НКТ часто не имеет этого оборудования в собственности, так как для повседневных работ по капремонту гибкими НКТ оно не требуется. Поэтому, на данном этапе развития БКТ, такое оборудование часто арендуется. В результате, как показано на рисунке 2, затраты на него могут составлять до 32% всех издержек подрядчика, по сравнению с обычной цифрой 1 или 2% в обычном бурении. В связи с этим, из-за такого арендуемого оборудования, экономические показатели бурения гибкими НКТ с трудом конкурируют с обычным бурением, или даже совсем неконкурентоспособны. В случаях, когда имеется достаточный объем работ для обеспечения высокой занятости такого оборудования, некоторые компании, работающие с гибкими НКТ, начали приобретать его в собственность. Это может сократить издержки подрядчика на 25%.

ГИБКИЕ НКТ
Поскольку гибкие НКТ являются расходной позицией с ограниченным сроком службы, издержки на трубы могут составлять до 10% в общей структуре затрат на БКТ; в структуре затрат обычного бурового станка эти затраты составляют очень небольшую долю в общей стоимости станка, так как ими работают многие годы. Только одно это несоответствие может сделать экономические показатели БКТ неконкурентноспособными. В будущем, благодаря технологическому прогрессу в металлургии гибких НКТ и КНБК, срок эксплуатации гибких НКТ может вырасти вдвое.

ВНУТРИСКВАЖИННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ
КНБК, применяемые для бурения гибкими НКТ, несколько отличаются от используемых в роторном бурении; в результате, издержки на них могут быть несколько или значительно выше. При бурении вертикальных скважин в компоновку низа бурильной колонны входит забойный двигатель, который может составлять 20% от общей суточной стоимости работы буровой установки гибких НКТ. Часто это приводит к неконкурентоспособности БКТ, если только время работы станка или другие издержки не удается соответствующим образом сократить. При наклонно-направленном бурении бурильная компоновка гибких НКТ очень похожа на компоновку, применяемую при роторном бурении; основное различие состоит в ориентирующем устройстве, которое несколько увеличивает затраты на КНБК. В результате, БКТ чаще оказывается конкурентоспособным по сравнению с роторным бурением при ННБ.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТАМ БУРОВЫХ РАБОТ
В заключение хотелось бы коснуться общих желательных требований к проектам по БКТ. Они включают в себя следующее:
• Инфраструктура для проведения работ БКТ - возможность применения БКТ в условиях поддержки сложившейся инфраструктуры, подготовленной и оснащенной для ведения работ с применением гибких НКТ, не всегда легко осуществима. Даже несмотря на то, что в регионе есть в наличии отделение по работе с гибкими НКТ, требования к инфраструктуре системы обеспечения работ БКТ (в силу специализированного характера оборудования/персонала и необходимости круглосуточной работы) значительно выше и для их выполнения необходима структура, совершенно отличная от существующей в настоящее время.
• Накопление данных для всестороннего изучения и отбора кандидатов - количество, качество и формат данных для изучения и отбора кандидатов.
• Структура промыслового обеспечения работ - издержки на ежедневное БКТ будут высоки, и в них будет очень небольшой допуск на задержки или неэффективные действия основных вспомогательных служб.
• Поиск и испытание частей, изготовленных в России, а также российских услуг для снижения эксплуатационных издержек.
• Внедрение и систематическое осуществление программы обучения персонала для назначения на руководящие должности местных кадров.
Таким образом, проекты по БКТ требуют глубокого осмысления и изучения и предполагают тесное взаимодействие и заказчиков (в плане определения объемов работ) и подрядчиков (в плане привлечения ресурсов). Несомненно, БКТ займет свою нишу на рынке нефтегазопромысловых услуг в России, оставаясь узкоспециализированным сегментом, который будет расширяться с накоплением опыта сервисных компаний и компаний-операторов.
 

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