Применение колтюбинга в бурении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Применение колтюбинга в бурении

Технология колтюбинга заключается в использовании длинномерной колонны гибких труб, размещенной на барабане колтюбинговой установки. В процессе спуска труба сматывается с барабана, а при подъеме снова наматывается на него. Кроме колонны труб в состав установки входят разные виды основного и вспомогательного оборудования, закрепленных на раме шасси или на полуприцепе, комплекс наземного оборудования, состоящий из бурового насоса, компрессоров для нагнетания инертного газа, генератор инертного газа, устьевое оборудование и ПВО. В состав внутрискважинного оборудования входят различные насадки, в зависимости от выполняемых операций, породоразрушающий инструмент, режущий инструмент, забойные двигатели и отклонители, а также оборудование для исследования скважины, каротажа и инклинометрии.

Рисунок 1. Общий вид колтюбинговой установки

Рисунок 2. Установка колтюбинговая тяжелого класса МК30Т-60 производства "Фидмаш"

Основными техническими характеристиками колтюбинговых установок являются: наружный диаметр трубы, емкость барабана, развиваемое инжектором тяговое усилие (для бурения используются установки с тяговыми показателями не ниже 27,3 т), развиваемое инжектором заталкивающее усилие (обычно 50 % от тяговой характеристики) и рабочее давление (в настоящее время большинство установок выпускается на рабочее давление 68,9 Мпа).

Основными мировыми производителями колтюбинговых установок являются National Oilwell-Varco (NOV), Stewart & Stevenson, Foremost Industries, Hydraco Industries. Около 90 % использующихся в России и странах СНГ установок произведены белорусской компанией «Фидмаш», входящей в состав National Oilwell-Varco. На сегодняшний день в мире эксплуатируется более 1000 колтюбинговых установок, более половины из которых - в США и Канаде.

Существуют два основных класса колтюбинговых установок: традиционные и гибридные. Традиционные предполагают работу только с гибкими трубами, при этом для подготовки к бурению и для заканчивания скважины используются обычные буровые вышки. Гибридные позволяют объединить буровые работы на трубах с резьбовыми соединениями с плюсами применения колтюбинговой установки. Например, установка М-50 производства «Фидмаш».

Известно около 60 операций, выполняемых с помощью колтюбинга, однако наиболее освоены только некоторые из них.

Это вызов притока флюида;

шаблонирование эксплуатационной колонны;

ликвидация пробок (солевых, песчаных, гидратных, пропантовых, парафиновых); обработка призабойной зоны пласта;

перфорация эксплуатационной колонны;

ловильные и ремонтно-изоляционные работы в скважинах и промысловые геофизические исследования.

Самым интенсивно развивающимся и перспективным направлением на сегодняшний день является бурение с использованием гибких труб. Колонны гибких труб при бурении применяют для бурения новых неглубоких скважин до 1800 м с диаметром ствола до 216 мм, забуривания второго или нескольких стволов, бурения части ствола скважины с обеспечением режима депрессии на забое и для повторного вскрытия пластов при углублении скважины. Однако наиболее эффективно применение КГТ при бурении горизонтальных и наклонно-направленных ответвлений из основного ствола, КГТ обеспечивает набор кривизны до 10°/10 м.

Колтюбинговая труба не предполагает наращивания колонны, тем самым сокращается время свертывания и развертывания бурового комплекса, трудоемкость работ и численность персонала, увеличивается скорость проводки скважины, и улучшаются экологические показатели процесса бурения, так как исключен разлив нефти. Также бурение КГТ в основном ведется на депрессии (отрицательном перепаде давления в системе скважина-пласт), поскольку для увеличения скорости проходки создается минимальное давление на долото. Это освобождает от необходимости проведения работ по вызову притока и освоению скважины, сокращая срок окупаемости ее строительства. Бурение на депрессии сводит к минимуму ухудшение свойств продуктивного пласта, при этом вскрытие пласта и бурение скважины совместимы с процессом добычи.

При бурении колтюбингом применяются гибкие трубы начиная с диаметра 44,5 мм и выше. Трубы меньшего диаметра имеют более высокий срок службы, но большие гидравлические потери давления по длине трубы и меньшую стойкость к реактивному крутящему моменту от винтового забойного двигателя. Наиболее широкое применение нашли гибкие трубы диаметром 60,3 мм. Труба такого диаметра имеет оптимальные характеристики по расходу и потерям давления бурового раствора. Кроме этого, габариты барабана с трубой диаметра 60,3 мм не накладывают существенных ограничений на передвижение колтюбинговой установки. В настоящее время большинство гибких труб изготавливают из стали обычной малоуглеродистой, низколегированной и нержавеющей. Небольшое количество труб производят и из других металлов, например, сплавов титана. К малоуглеродистым относится сталь А-66 с химическим составом, приведённым в таблице 1.

Таблица 1. Химический состав малоуглеродистой

Прочностные и деформационные показатели малоуглеродистой стали приведены в таблице 2.

колтюбинговый внутрискважинный бурение труба

Таблица 2. Характеристики малоуглеродистой стали

Применение высокопрочных низколегированных сталей может улучшить прочностные показатели трубы. Эффект достигается добавлением в состав стали хрома и молибдена. Эти добавки позволяют закалить сталь термообработкой.

Установка колтюбинга не позволяет вращать бурильную колонну непрерывных труб, поэтому для вращения долота применяется винтовой забойный двигатель. ВЗД эксплуатируются с использованием воды и буровых растворов с максимальной плотностью 2000 кг/м³, включая аэрированные буровые растворы и пены с содержанием песка не более 1% и с размером частиц не более 1 мм, при забойной температуре не выше +100 °С.

Характеристики забойных ВЗД для колтюбинговых операций приведены в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики ВЗД для колтюбинга

Выбор долота обуславливается режимом работы забойного двигателя. Поскольку ВЗД характеризуются малой осевой нагрузкой и большой частотой вращения, для колтюбингового бурения подходят долота истирающего типа с армированием алмазами или вставками из карбида вольфрама. Для ориентации долота при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин используется ВЗД с регулируемым искривленным переводником.

На рисунке 3 изображена компоновка низа бурильной колонны (КНБК) при бурении колтюбингом. В ее состав входят ВЗД с искривленным переходником, переводник с обратным клапаном, немагнитная УБТ с системой телеметрии и гамма-каротажа, центратор и муфта-соединитель с колонной гибких труб. При бурении гибкими трубами в КНБК обязательно включается центратор, поскольку уменьшает амплитуду колебаний колонны, тем самым снижая циклические напряжения, действующие на участке трубы над двигателем.

Рисунок 3. КНБК

Развитие колтюбинговых технологий для бурения и других внутрискважинных операций обеспечивает качественный прорыв в выполнении важных задач на всех этапах строительства и эксплуатации скважин. На сегодняшний день большое внимание уделяется совершенствованию операций и внедрению установок колтюбинга на российских месторождениях.

Размещено на Allbest.ru