А. А. Молчанов Санкт-Петербург


Работы в скважинах на гибких трубах (ГТ)



страница29/33
Дата26.10.2016
Размер3.24 Mb.
ТипОтчет
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   33

6.6 Работы в скважинах на гибких трубах (ГТ)


Работы в нефтегазовых и геотермальных скважинах с различными применениями гибких труб начались в Канаде в 70-х годах. Пока общий объем применения ГТ составляет небольшую часть работ в скважинах. Однако сфера применений ГТ и объемы работ растут лавинообразно.

Вместе с тем эта технология работ в скважинах крайне скудно освещена в отечественной литературе.

ГТ - это металлические тонкостенные трубы, гибкость которых позволяет наматывать их на барабан (отсюда английское название Coiled Tubing) разумного диаметра, допускающего транспортировку по автомобильным дорогам. Вместе с тем они обладают необходимой жесткостью, препятствующей их схлопыванию внешним давлением, прочностью на продольное растяжение, позволяющей опускать на них достаточно тяжелое оборудование. У них достаточно высокая прочность на разрыв, позволяющая прокачивать жидкости под давлением, необходимым для работ в скважинах. Они выдерживают продольные сжимающие нагрузки, что позволяет проталкивать в горизонтальный ствол буровое и каротажное оборудование. Точные цифры этих параметров, к сожалению, не публикуются, составляя коммерческую тайну. Очевидно, они должны сильно зависеть от материала, технологии изготовления, покрытий и т.д. ГТ принципиально не допускают вращения в скважине, т.к. происходит их скручивание. Поэтому роторное бурение на ГТ невозможно.

Трубы изготавливаются из сплавов стали, титана и возможно других металлов. Составы и технологии изготовления не сообщаются. Упомянуты даже самые современные технологии, например, аморфные металлы и сплавы (isotropic alloys).

Справка: Как известно из физики металлов и сплавов, пределы прочности металлов и сплавов определяются микрокристаллической структурой, образующейся при застывании расплава. Если с помощью специальных технологий ее удается избежать, получающийся аморфный металл или сплав обладает в десятки раз более высокими прочностными характеристиками.

ГТ могут быть покрыты антикоррозийными покрытиями и композитами. Для скважинных работ выпускаются ГТ диаметром от 2,54 до 9 см (трубы большего диаметра не удается наматывать на барабан приемлемого диаметра для транспортировки по общедоступным дорогам, а спецрейсы сильно удорожают работы).

Для скважинных целей созданы даже коаксиальные ГТ различной конструкции, а также трубы с размещенным внутри электрическим кабелем, например, каротажным, коаксиальным, оптоволоконным и т.д.

Последнее обстоятельство позволяет проводить на ГТ традиционный каротаж горизонтальных стволов скважин любыми традиционными комплексами ГИС без ограничения длины и перфорацию.

Первый форум по ГТ проведен SPE (обществом инженеров-нефтяников) в 1992 г. Он интересен тем, что позволяет оценить расширение сферы применения ГТ за последние 4-5 лет, представляющие интерес для специалистов ГИС.

Бурение на ГТ применяется для проходки одного или несколь­ких горизонтальных стволов из имеющегося вертикального или наклонного ствола эксплуатационной скважины. Преимуществом является возможность создать малый радиус кривизны (до 10 м), не достижимый роторным бурением. Все детали технологии бурения не сообщаются. Отдельные элементы технологии таковы.

На проектную отметку бурения горизонтального ствола опускается пакер, на него опирается ориентированный отклонитель (Whipstock). Далее на него опускается устройство для вырезания окна в обсадке (длина около 1 м). Далее опускается буровой инструмент на ГТ. Очевидно, что все операции невозможны без непрерывного инклинометрического контроля и управления траекторией. Скорости проходки ГС порядка 30 м/час, хотя рекордные величины существенно выше. Рекорды длины горизонтального ствола постоянно растут и уже превышают 1 км. Для точной привязки глубин при проходке ГС становятся распространенными радиоактивные репера (радиоактивные пули в стенке скважины на заданной глубине).

Одним из объектов горизонтального бурения являются коллекторы с низким пластовым давлением, а также сильнотрещиноватые и гидрофильные коллекторы (повреждаемые традиционной технологией бурения). Они проходятся на депрессии (когда гидростатическое давление раствора ниже пластового).

Среди преимуществ бурения на ГТ названа компактность транспортируемого оборудования - отсутствие необходимости в вышке, компактное устьевое оборудование (инжектор, стойка и направляющая дуга (Guide-arch) или «гусиная шея» (Gooseneck)), устанавливаемое на специальную стойку или поддерживаемое автокраном. Далее имеется лебедка и барабан, на который уложено 2-3 км ГТ (в зависимости от диаметра).

Отмечено, что бурение на ГТ особенно интенсивно развивается в регионах, где имеется широкий фронт работ, позволяющий быстро окупить дополнительные расходы на новое оборудование и обучение персонала (северный склон Аляски, Северное море, свита писчего мела Техаса).

Приводятся примеры, когда реанимированная с помощью горизонтальных стволов эксплуатационная скважина увеличивала дебит в 3 и более раз при одновременном снижении обводненности продукции.

Среди новых технологий бурения на ГТ упомянуто абразивное бурение (струей жидкости с абразивным материалом), обеспечивающее особенно малые радиусы кривизны ствола, а также струйное бурение (гидроразмыв породы).

Начаты работы по стандартизации технологий и элементов оборудования для бурения на ГТ (например, испытания на прочность ГТ). При Американском нефтяном институте API, разрабатывающем стандарты в нефтяной промышленности, создана рабочая группа, которая в 1995 г. должна дать первые проекты.

Упоминаются работы по завершению скважины, выполняемые на ГТ (промывка забоя реагентами, установка фильтров, например, в случае, когда предполагается эксплуатация горизонтального участка открытым стволом и т.д.), каротаж на ГТ, однако технология не раскрыта (расчленение ГТ с прибором, заделка кабеля, конфигурация средств на устье, замеры глубины т.д.), обсуждаются вопросы информационного обеспечения работ на ГТ. В конце 1993 г. в мире было 570 установок для работ с ГТ, 75% которых принадлежало крупнейшим сервисным компаниям. Поэтому со стороны представителей малых компаний и развивающихся стран после докладов по ГТ был типичным вопрос: «Правда ли то, что изложено в докладе?»

Столь детальное изложение основных направлений первой тематической конференции по технологии ГТ в скважинах позволяет сравнить те направления, которые были обозначены в 1993 г. и три года спустя (конец 1996 г.).

Известно, что в настоящее время ежегодно проходит несколько семинаров и форумов, посвященных тематике ГТ и проводимых различными подразделениями SPE, не считая учебных школ для персонала и заказчиков, проводимых главными сервисными компаниями Schlumberger (Anadrill, Dowell), Halliburton, Baker-Hughes, Sperry-Sun ets. Однако сбор этих материалов из России требует огромных усилий и средств.

Известны лишь программы нескольких последних конференций и семинаров по тематике ГС и ГТ: Вторая международная выставка и конференция в Амстердаме (27-30.06.94), семинар-рабочая группа в Абердине (16-17.05.96), система школ семинаров в Абердине (3-6.06.96).

Наиболее полное описание технологии ГТ (среди других технологий) предоставила компания Halliburton. Информация размещена в Интернете.

Важные замечания: Поскольку материалы этой и других компаний носят, в основном, рекламный характер, в них всячески выпячиваются новые достижения и тщательно скрываются технологические и аппаратурные параметры (если это не является специальной рекламной целью компании). Поэтому составить представление об основных элементах технологии на ГТ можно лишь по совокупности всех изученных материалов.

Несмотря на внешне большой объем (более 500 Мбайт), занимаемый, в основном, картинками, содержательной научно-техни­ческой информации очень мало. В этом уже проявляется крайне отрицательная сторона развития Интернет: на 99% это десятки мегабайт рекламы.

Поэтому замечание автора в начале текста обзора о жемчужных зернах в высшей степени справедливо.

Среди описанных технологий Halliburton на ГТ следующие:



  1. бурение на ГТ (конфигурация бурового инструмента, систем ориентации и коммуникации не раскрыта). При бурении упомянуты принципиально новые технологии бурения стволов малого диаметра с помощью гидроразмыва (струей жидкости высокого напора) и абразивное бурение (поток жидкости с абразивными частицами). Основные объекты бурения - проводка горизонтальных стволов в действующих скважинах через специально вырезанные окна. Режим бурения, как правило, на депрессии (чтобы предотвратить повреждение коллектора), проводимый на максимально возможной скорости проходки. Упомянуто использование специального устьевого оборудования (превентеров), исключающего аварийные выбросы;

  2. каротаж и прострелочно-взрывные работы на кабеле в ГТ. В числе преимуществ данной технологии каротажа на ГТ отмечены непрерывность, возможность проведения на достаточно высокой скорости, есть намеки на возможность использования любой традиционной каротажной аппаратуры без ограничения длины сборки (ограничения есть наверху и касаются максимального вылета стрелы подъемного крана). Среди дополнительных преимуществ перфорации (помимо использования перфоратора любой длины) является возможность работать в режиме депрессии на пласт, что, как правило, увеличивает притоки. Вместе с тем невнятно упомянуто о возможности проводить каротаж и перфорацию на ГТ без кабеля (с записью в память прибора по гидросигналам с поверхности);

  3. технология Hydra-BlastTM (высоконапорная струя жидкости, возможно с некоторыми реагентами), причем направление струи может изменяться: вдоль оси скважины, радиально и т.д. Отмечено очень много разнообразных применений технологии. В открытом стволе - очистка забоя, промывка продуктивного интервала, удаление шлама, промывка буровой и иной поверхностей обсадки, перфорационных отверстий, наружных и внутренних поверхностей насосно-компрессорных труб, фильтров, удаление налетов и пробок из парафина, сульфатов, карбонатов, смол и т.д. без подъема оборудования и других ремонтных работ.

Рекламируется успешное применение этой технологии в подземных хранилищах газа:

  • смена промывочной жидкости, отработка забоя реагентами (кис­лоты, ПАВ, пены) для интенсификации притока. Имеется огромное разнообразие приемов, выполняемых точечно (для закупоривания трещиноватых зон) или с одновременным подъемом ГТ (для равномерной обработки длинных горизонтальных интервалов забоя). Обозначен огромный набор реагентов и разнообразие технологий (включая последовательное дозированное нагнетание различных реагентов или для сложной обработки одного интервала, или для последовательной обработки большого участка продуктивного интервала различными реагентами без подъема ГТ);

  • сложный гидроразрыв с использованием наборов реагентов и точечным или непрерывным воздействием (в движении). ГТ позволяют создавать требуемые перепады давлений. Упомянуто устройство RSCT-Stimulation Tool, создающее перепад давлений в 34,5 МПа;

  • установка, промывка и контроль гравийно-песчаных фильтров (возможно с вспененными реагентами) для закрепления слабосцементированных коллекторов (технология PropLok*). Многие фирмы указывали на трудности установки таких фильтров в скважинах малого диаметра. Заметим также, что наблюдается бурный прогресс в конструировании сеток для фильтров (много­слойные конструкции из различных долговечных материалов). Упомянута технология закрепления слабосцементированных коллекторов различными реагентами, смолами Sand-control;

  • испытания различных участков ствола, включая установку пакеров или без них. Насколько можно судить из отрывочных намеков, эти работы являются аналогом традиционных испытаний как на кабеле, так и на трубах. Упомянут прибор с фирменным названием X-line Hydraulically Activated Running Tool (по-видимому, бескабельная система, запускаемая гидроимпульсом сверху);

  • совокупность мероприятий, называемая PRODUCTION LOG (измерения температур, давлений и их градиентов, расходометрия многофазных потоков). Известно, что в отличие от вертикальных стволов расходометрия ГС осложнена расслоением трехфазного флюида на компоненты по плотности. В этих условиях расходомеры вертушечного и иных типов работают неверно. Известно также из самых последних работ, что термометрия длинных продуктивных горизонтальных стволов часто имеет аномалии, показывающие, что реально работают лишь несколько коротких участков. Неизвестно, как фирма преодолевает эти трудности;

  • комплекс работ по креплению наклонного и горизонтального стволов (или его участка), цементирование ствола, анализ качества крепления с помощью специальных приборов (возможно, традиционных цементомеров на кабеле - уточнений не сделано), повторное цементирование дефектных участков ствола;

  • установка различных конфигураций эксплуатационного оборудования, включая мосты, пакеры и несколько ГТ малого диаметра в качестве эксплуатационных НКТ. Здесь существует огромное разнообразие инструментов. Упомянуты: НСТ-service connector универсальная насадка (головка), позволяющая соединять ГТ с различным скважинным оборудованием и (по-видимому) с геофизическими приборами, НСТ-Hydraulic Disconnector - система отсоединения в аварийных ситуациях. Из приведенных рисунков следует, что на ГТ можно установить пакер, выдерживающий перепад давлений в 10 МПа (съемный или постоянный), причем ГТ будет выполнять роль насосно-компрессорной трубы;

  • использование ГТ с различными насадками для разного рода ловильных работ (Fishing Job) при авариях. Упомянут X-line lock mandrel замок (захват) на ГТ для ловильных работ и другие инструменты.

Каждая из этих групп технологий далее иллюстрируется на примерах применений.

Важное замечание: Достоинством технологий ГТ в сравнении с технологиями на секционных (стандартных) буровых трубах является их непрерывность. Действительно, например, каротаж MWD или LWD принципиально является дискретным (прибор останавливается на время отсоединения секции). Поэтому системы с записью информации ГИС в память имеют сложные блоки преобразования, их квантования по времени в квантование по глубине и сложные блоки увязки этих данных. Однако при описании технологий MWD, LWD вы нигде не найдете упоминания этих трудностей.

В компании Schlumberger основной объем работ с ГТ выполняет подразделение Dowell. Тем не менее, некоторые сведения о ГТ-технологии Anadrill имеются в ее проспектах. Отмечено, что в 1994 г. пробурено 120 горизонтальных скважин с помощью технологии ГТ (не ясно, идет ли речь о горизонтальных стволах из имеющегося фонда скважин и учитываются ли усилия всех основных фирм, входящих в Schlumberger).

Основными объектами бурения являются горизонтальные участки из действующих стволов, проходимые с большим радиусом кривизны, а также так называемые повреждаемые (damaged) коллекторы. Последние проходятся, как правило, с большой скоростью на депрессии (давление бурового раствора не компенсирует пластового давления).

Используемое специальное оборудование предотвращает возникновение нежелательных последствий такого режима. Диаметр бурения не превышает 130 мм, на ГТ монтируется отклонитель, забойный двигатель, долото, инклинометрическая система, гидроимпульсная телеметрия и, возможно, другие геофизические зонды. Набор геофизических зондов для этих систем постоянно расширяется.

Поскольку вращение ГТ недопустимо, ориентация отклонителя управляется импульсами давления бурового раствора сверху вниз и проверяется инклинометрией (кодовой последовательностью импульсов снизу вверх).

Компания Dowell Schlumberger рекламирует технологию использования гибких труб (ГТ) под фирменным названием CoilCAT с компьютерным контролем всех элементов работы (OGJ, dec2,1996). Компания в своем проспекте сообщила интересную деталь: на каждую ГТ ведется база данных учета объемов и условий работ, при проведении работ измеряются коэффициенты трения и изгибающие усилия на разных участках, существует дефектоскопия ГТ, определяющая сроки замены. Выполнены большие объемы математического моделирования различных элементов технологии ГТ: потери напора различных жидкостей в трубах, оценки прочностных характеристик и т.д.

К сожалению, в настоящее время мы не располагаем подробным описанием технологий ГТ этой фирмы.

В качестве одного из примеров применения ГТ в горизонтальных скважинах НЕФТЯНОЕ ОБОЗРЕНИЕ (Шлюмберже, осень 1996) приводится кислотная обработка забоя горизонтального участка скважины длиной примерно 300 м. Проблема состояла в очистке всего забоя (кольматированной зоны) и блокировании зоны высокой проницаемости. Задача была решена закачкой кислоты объемом 875-636 м2 в сутки с одновременным равномерным подъемом ГТ. Каротаж продуктивности и термометрия, проведенные до и после обработки, показали, что одновременно с увеличением дебита приток стал более равномерным по горизонтальному участку.

Буровая компания Sperry-Sun Drilling Service, имеющая солидный опыт работ по наклонному бурению, является в настоящее время подразделением Dresser Industry. По информации, полученной через Internet, можно составить представление о применяемых технологиях работ на ГТ.

Сборка для бурения на ГТ состоит из двухсекционного забойного двигателя Sperry-Drill, блока амортизации Egualizer Sub, системы ориентации Orienter, системы соединения ГТ с буровым агрегатом CT-Connector.

Забойные двигатели винтового типа имеют два наружных диаметра: 76,2 мм (3 дюйма) и 89 мм (3-3/8 дюйма). При этом отношения винтовых пар могут быть различными, что обеспечивает необходимый момент на долоте. Осевая нагрузка не может быть достаточно большой, что и ограничивает максимальную длину горизонтального ствола. Не сообщена важнейшая для каротажника информация, какой максимальный диаметр бурения возможен с помощью такой системы.

Принципы работы блока амортизации (русский термин условный) не раскрыты, однако известно, что из других источников, что при бурении на ГТ возникают значительные осевые (продольные) вибрации. Можно предположить, что блок предназначен для их гашения.

Ориентация буровой сборки на ГТ осуществляется иначе, чем при бурении на буровых трубах. Осевой угол отклонителя устанавливается различными способами, которые не детализируются. А азимутальный угол в отличие от варианта бурения на трубах, где он изменяется просто вращением свечи, здесь устанавливается специальным исполнительным механизмом, названным ориентатор (orienter). Ориентатор (название условное) работает следующим образом: имеется поршень, сжимающий пружину, подпирающую храповой механизм. Положительный импульс давления бурового раствора (величина и длительность специально подбираются) сжимает пружину. После снятия избыточного давления пружина посредством спирального привода поворачивает храповой механизм на величину 12 и фиксирует в этом новом положении. Исполнительные механизмы устройства заполнены маслом, устройство пропускает через себя большие объемы бурового раствора, давление которого зависит от глубины, и должно реагировать именно на фиксированный импульс давления.

Имеющийся в системе блок MWD датчиков, включающий инклинометрию, передает на поверхность (по гидроимпульсному каналу, о котором ничего не сказано) данные новой ориентацию. Многократное повторение этой операции позволяет получить, как сказано, любую требуемую ориентацию.

Буровой агрегат в работе обеспечивает максимальный перепад давлений порядка 10 МПа, параметры забойных двигателей таковы: при перепаде давления на входе и выходе порядка 6,9 МПа крутящий момент на долоте составляет 638 и 1220 Нм.

Ряд элементов бурового инструмента, геофизических зондов и гидроимпульсного канала связи заимствован из аналогичных систем малого диаметра, применяемых при бурении на трубах MWD.

Отмечено, что некоторые элементы системы сертифицированы по качеству и надежности в соответствии с международным стандартом ISO 9001.

Важный вопрос, остающийся без ответа, состоит в следующем. Гидроимпульсный канал в ГТ должен работать иначе, чем в обычных (жестких) буровых трубах. Очевидно, затухание импульса давления в ГТ должно быть более сильным. Это означает, что гидроимпульсные каналы связи должны быть настраиваемыми.

Устройство сочленения (головка?) СТ-connector играет важную роль в технологиях на ГТ. Оно позволяет подсоединять к ГТ разные устройства, обеспечивающие весь спектр применений ГТ, описанных ниже.

Среди применений этих технологий, упомянутых в Интернет-материа­лах Sperry-Sun, фигурируют следующие:


  • бурение на ГТ боковых стволов в действующих скважинах через предварительно выполненные в обсадке посредством специального фрезерного инструмента окна (указанные операции выполнены уже (1995 г.) в 67 скважинах по всему миру);

  • разработка месторождений с тяжелыми углеводородами посредством бурения нескольких горизонтальных стволов в двух этажах (biplanar well structure);

  • изоляция верхнего этажа посредством массивного гидроразрыва (давление 69 МПа), выполненного на нижнем этаже.

Указанные операции выполнены в экспериментальном порядке в норвежском секторе Северного моря для интенсификации притоков нефти паром (месторождение Экофиск, свита писчего мела).

Краткое описание применений ГТ, как и предшествующие материалы, оставляет нерешенным вопрос: ряд применений ГТ требуют наличия в них кабеля (каротаж, перфоляция, оценки притоков и т.д.), в других применениях кабель мешает (бурение, обработка забоя реагентами и т.д.). Используются ли в этих случаях разные ГТ? Компания Nowsco Well Service U.K. (сравнительно новый оператор на рынке услуг в области ГТ) приводит пример установки скважинного оборудования (эксплуатационной трубы диаметром 72 мм) ниже пакера в действующей газовой скважине (JPT may 94). Эта же компания предлагает сервисные работы: направленное бурение на ГТ, гидроразрыв на ГТ, газлифт (предположительно на азоте), обработка фильтров и забоя и ремонтные работы.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   25   26   27   28   29   30   31   32   33


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал