Помимо естественного смещения, при использовании стандартных буровых технологий возможны участки со значительным отходом или другими отклонениями профиля или направления, которые также могли оставаться незамеченными до тех пор, пока не приводили к возникновению проблем при последующих операциях. Технологии наклонно-направленного бурения и измерений в процессе бурения обеспечили гораздо более высокую степень контролируемости траектории. Методы бурения также постоянно совершенствовались за счет синхронизации по времени, подбора долот, оптимизации нагрузки на долото, более эффективных методов очистки скважины.
Появление управляемых роторных систем бурения дополняет этот арсенал усовершенствований, появившихся за последнее десятилетие. При этом технология управляемого роторного бурения (УРБ) продолжает развиваться [1]. Новейшие системы УРБ облегчают бурение протяженных горизонтальных участков, обеспечивая полный контроль направления, возможность бурения с применением бицентричных долот, а также бурения в сложных условиях в рыхлых и неустойчивых породах. Кроме обеспечения возможности проведения сложных и специальных буровых
операций, системы роторного управляемого бурения повышает эффективность обычных буровых работ.
Новая управляемая роторная система вертикального бурения, разработанная в компании Schlumberger, позволяет исключить отход ствола от вертикали или обеспечить возврат к вертикали. Существуют различные модификации системы для широкого диапазона диаметров ствола. Все они обеспечивают высочайшее качество ствола и эффективную очистку скважины при непрерывном вращении системы, что снижает риск прихвата и предоставляет возможность поддерживать высокую скорость проходки. В настоящей статье приводится описание системы вертикального бурения PowerV и примеры ее применения на углеводородных месторождениях Италии.
Прямолинейность траекторий ствола Ежегодно в мире бурится около 70 тыс. простых вертикальных скважин [2]. Как правило, нефтяные компании стремятся максимально сократить затраты на строительство таких скважин и зачастую игнорируют специальные мероприятия по обеспечению вертикальности траектории. Тем не менее, в некоторых ситуациях бурение строго вертикальных скважин с сохранением максимальной прямолинейности ствола скважины не имеет альтернативы.
В большинстве случаев предпочтительным вариантом для вертикального вскрытия продуктивного горизонта является вертикальный ствол [1]. Так, в строго вертикальную скважину легче спустить обсадную колонну с минимальным зазором, обеспечив при этом возможность спуска дополнительных обсадных труб на более поздних этапах строительства скважины. Ствол же скважины, отклоняющийся от вертикали, может исключать такую возможность. Дополнительным преимуществом строго вертикальной скважины является возможность использования минимального диаметра ствола и кондуктора. Скважина меньшего диаметра бурится быстрее, требует меньших затрат на удаление шлама, трубы и цементирование.
При кустовом бурении сохранение вертикальности верхних секций крайне важно для исключения опасности пересечения стволов, забуриваемых с морской платформы или со стесненного основания наземной площади. Даже небольшое отклонение скважины от вертикали на участке от устья до точки начала набора кривизны может затруднить использование окон для бурения.
Помимо этих ограничений существенное влияние на конструкцию скважины могут оказывать геологические условия. Например, при наличии разломов, проходке горизонтов с крутым падением или тектонически-активных зон нередко требуются специальные мероприятия для контроля траектории [4]. Применение технологии вертикального бурения является одним из средств обеспечения попадания ствола скважины в заданный круг допуска. Технологии вертикального бурения могут также успешно применяться в специальных проектах. Примером здесь является проект Kontinentales Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik Deutschland (KTB), Программа сверхглубокого бурения в Германии, предусматривающая бурение 9101-метровой вертикальной скважины до кристаллического фундамента земной коры [5]. Система вертикального бурения ограничивает угол набора, а также позволяет свести к минимуму диаметр ствола и трение.
Вертикальность бурения верхних участков ствола важна для успеха буровых операций, предусматривающих значительный отход последующих секций. Значительное искривление верхних секций ствола вызывает увеличение моментов и сопротивления при бурении последующих, что приводит к износу бурильных и обсадных труб.
Осложнения траектории создают опасность возникновения таких проблем, как ухудшение очистки скважины, кратковременные прихваты или невозможность достижения проектной глубины из-за высоких крутящих моментов и трения при подъеме. Прямолинейность траектории ствола способствует более качественному проведению каротажа и, как следствие, упрощает оценку пластов. Все эти аргументы, несомненно, указывают на важность обеспечения прямолинейности траектории бурящихся скважин.
В прошлом для обеспечения минимального отхода ствола применялись простейшие маятниковые компоновки, но их эффективность значительно ограничивалась при прохождении твердых пород или крутопадающих горизонтов. Коррекция отхода от вертикали была дорогостоящей и не исключала возникновения повторных отклонений. Появление новой системы управляемого роторного бурения позволило решить проблему обеспечения вертикальности скважины. Новая система обеспечивает сохранение вертикальности ствола при высокой механической скорости проходки, а непрерывное вращение уменьшает вероятность прихвата при наличии не вращающихся частей компоновки.
Новая технология вертикального бурения В табл. 1 приведены характеристики новой управляемой роторной системы PowerV. Система используется для поддержания вертикальной траектории ствола скважины и программируется на поверхности перед спуском. После спуска в скважину она самостоятельно без участия оператора управляет процессом бурения, сохраняя вертикальность траектории.
PowerV снабжена трехосевой системой датчиков, регистрирующих любые отклонения от заданной траектории, а также азимут и величину отклонения. При возникновении отклонения система автоматически определяет направление, необходимое для возврата к вертикали. Возврат осуществляется с помощью от-клонителей, отталкивающихся от стенок скважины. Именно такой режим исключает необходимость контроля и регулировки работы PowerV с поверхности.
Работа PowerV также не зависит от наличия системы измерений зенитного угла и азимута в процессе бурения. Тем не менее, использование несложной системы для измерения зенитного угла в процессе бурения обеспечивает возможность получения данных об отклонении ствола в режиме реального времени.
Скорость вращения может регулироваться для обеспечения оптимальной эквивалентной плотности раствора и параметров очистки скважины. Вращение всех компонентов обеспечивает высокую эффективность очистки и позволяет достичь оптимальной эквивалентной плотности раствора даже при бурении вертикальных скважин, когда мощности насосов имеют ограничения по давлению. Эти факторы играют важную роль при бурении глубоководных скважин, где возможны ограничения по удельному весу бурового раствора, а также при проходке напряженных,трещинноватых или неустойчивых пород [6].
Надежная система PowerV обеспечивает также высокую точность размещения скважины, высокое качество ствола, высокую скорость проходки и эффективную очистку скважины. Помимо повышения эффективности бурения при использовании системы возможно сокращение численности буровой бригады, что позволяет снизить затраты и создает дополнительные преимущества при ограниченной площади буровой площадки.
Использование новейшей технологии вертикального бурения позволяет поддерживать угол отклонения в пределах 0,18° при глубине 2,796 м [9,173 ft] и секциях 16 и 121/4 дюйма (рис. 1). Так, при бурении 16-дюймовой секции за один рейс и 121/4-дюймовой секции за 8 рейсов с помощью PowerV скорость проходки скважины Eni Мильянико-2 была на 20% выше, чем при бурении соседних скважин обычным методом.
ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Реферат | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальное задание