Высокотехнологичное крепление скважин с технологической оснасткой обсадных колонн ЗАО "АРТ-Оснастка"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Высокотехнологичное крепление скважин с технологической оснасткой обсадных колонн ЗАО "АРТ-Оснастка"

И. Асфандиаров

Закрытое акционерное общество «АРТ-Оснастка» на протяжении более десяти лет занимается разработкой и производством технологий и технических средств для крепления нефтяных и газовых скважин на месторождениях с различными геолого-техническими условиями. Представленная продукция апробирована и широко применяется при строительстве скважин на территории Российской Федерации, стран ближнего и дальнего зарубежья.

Closed Joint Stock Company «ART-OSNASTKA» for more than ten years of experience in the development and production of technologies and means for securing oil and gas wells in different geological and technical conditions. The presented products are approved and widely used in the construction of wells in the territory of the Russian Federation, CIS and far abroad.

Крепление скважин - завершающий, наиболее сложный и ответственный технологический процесс, от качества выполнения которого в значительной степени зависит успешность строительства скважины, ее продуктивность и долговечность.

В настоящее время тенденции, связанные с увеличением объемов эксплуатационного бурения, освоением месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, а также новых месторождений со сложными геолого-техническими условиями, указывают на необходимость решения существующих проблем в области качества крепления нефтяных и газовых скважин, и этот вопрос становится все более актуальным. Отсутствие качественного и долговременного разобщения пластов, межколонные и межпластовые нефтегазоводопроявления и перетоки, поглощения и недоподъем цементного раствора на заданную высоту - все эти осложнения приводят к снижению продуктивности построенных скважин и в целом эффективности разработки месторождения, увеличению затрат на ремонтные работы в процессе освоения и эксплуатации скважины.

Для проведения качественного крепления скважины необходимо на всех этапах, от подготовки ствола скважины до спуска обсадной колонны и ее дальнейшего цементирования, обеспечить грамотный подбор применяемых для осуществления данных операций технологий, оборудования и материалов.

Закрытое акционерное общество «АРТ-Оснастка» на протяжении более десяти лет занимается разработкой и производством технологий и технических средств для крепления нефтяных и газовых скважин на месторождениях с различными геолого-техническими условиями. Представленная продукция апробирована и широко применяется при строительстве скважин на территории Российской Федерации, стран ближнего и дальнего зарубежья.

Цементирование обсадной колонны с применением муфты или пакера двухступенчатого цементирования

С целью предотвращения поглощений при цементировании эксплуатационных колонн и как следствие - недоподъема тампонажного раствора на заданную высоту применяют способ ступенчатого цементирования скважин с подъемом тампонажного раствора за обсадной колонной в несколько ступеней. Сущность способа заключается в том, что в результате уменьшения интервала цементирования в один прием на пласты действует меньшее давление, в связи с чем уменьшается опасность поглощений. Для проведения цементирования по данной технологии специалистами ЗАО «АРТ-Оснастка» разработан комплекс технических средств, включающий в себя муфты и пакеры двухступенчатого цементирования. крепление нефтяной газовый скважина

Производственный комплекс ЗАО «АРТ-Оснастка» оснащен новейшим высокопроизводительным металлообрабатывающим оборудованием, высокоточными станками с числовым программным управлением (ЧПУ), собственным автономным производством изделий из современных эластомерных и полимерных материалов.

Муфта гидромеханическая двухступенчатого цементирования тип?820 (рис.?1) предназначена для проведения цементирования обсадной колонны в две ступени с целью снижения репрессии на пласт, при наличии неизолированных зон поглощения. Муфта может применяться в комплексе с другими устройствами - пакерами, устройствами селективной изоляции и т.п. Конструкция муфты предусматривает гидравлический способ открытия циркуляционных окон путем создания избыточного давления в обсадной колонне, что обуславливает возможность ее применения как в наклонно-направленных, так и горизонтальных скважинах. Закрытие циркуляционных окон производится запорной продавочной пробкой при посадке в седло муфты и дальнейшем создании избыточного давления в обсадной колонне. Для проведения данных операций в комплект поставки входят: две управляющие продавочные пробки с алюминиевыми наконечниками и патрубок со «стоп»-кольцом, причем первая проходная продавочная пробка оснащена фиксатором, позволяющим пробке жестко и герметично фиксироваться в «стоп»-кольце патрубка, тем самым дублируя работу обратного клапана. Еще одной отличительной особенностью данной муфты является наличие дополнительной третьей - промежуточной пробки, предназначенной для исключения возможности возникновения зоны смешения с образованием цементного стакана ниже муфты в процессе цементирования второй ступени. Муфта тип?820 является базовой комплектацией, может оснащаться дополнительными опциями и выпускаться в следующих модификациях:

* тип?821 с опцией «дополнительная нижняя пробка первой ступени с разрывной диафрагмой» - данная пробка обеспечивает очищение внутренней поверхности колонны обсадных труб от остатков бурового раствора и разделяет в период движения по колонне обсадных труб буферную жидкость или буровой раствор и продавливаемый в затрубное пространство тампонажный раствор, с целью исключения образования зоны смешения, что позволяет существенно повысить качество крепления скважины;

* тип?822 с опцией «фиксируемые от вращения продавочные пробки» - предусмотренный механизм фиксации от вращения предотвращает проворачивание продавочных пробок в процессе разбуривания, что позволяет облегчить разбуривание и сократить затрачиваемое время.

Сегодня ЗАО?«АРТ-Оснастка» освоено производство муфт тип?820 для оснащения обсадных колонн от 114?мм до 340?мм c присоединительными резьбами ОТТМ, ОТТГ, Батресс, а также по специальному заказу - с премиальными резьбами типа TMK FMC, TMK GF, TMK PF, TMK PF ET, VAM TOP.

Надежная конструкция муфты тип?820 зарекомендовала себя при строительстве уже более 1100?скважин. Основными потребителями данной продукции на сегодня являются: ОАО АНК «Башнефть», ГУП РК «Черноморнефтегаз», ООО «ИНК-Сервис», АО «ИНК-Запад» ООО «Интегра-Сервисы», ЗАО «ССК», ООО «Газпром-Бурение», ТОО «Юго-Восточная сервисная группа», АО «ОнтустикМунайГаз», ОАО «Оренбургнефть», РУП «ПО «Белоруснефть», Международная сервисная группа ERIELL, Halliburton, ООО «СК «ПетроАльянс» и многие другие.

Для проведения двухступенчатого цементирования с одновременным разобщением пластов специалистами ЗАО?«АРТ-Оснастка» разработан пакер заколонный гидромеханический двухступенчатого цементирования тип?950 (рис.?2). Это техническое средство включает в себя заколонный пакер и муфту ступенчатого цементирования, выполненные в едином корпусе. Раскрытие уплотнительного элемента пакера происходит гидравлическим способом, путем создания избыточного давления в обсадной колонне. Открытие и закрытие циркуляционных окон происходит по аналогии с муфтой ступенчатого цементирования тип?820. Для проведения данных операций в комплект поставки аналогично входят три пробки и патрубок со «стоп»-кольцом. Пакер тип?950 является базовой комплектацией и может оснащаться дополнительной опцией «фиксируемые от вращения продавочные пробки», выпускаясь в модификации тип?951.

Существенным преимуществом применения технологии двухступенчатого цементирования обсадной колонны с применением пакера тип?950 и его модификаций является отсутствие необходимости ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ) первой ступени, что способствует сокращению цикла строительства скважины. Проведение процесса цементирования второй ступени возможно сразу после раскрытия уплотнительного элемента пакера, открытия циркуляционных отверстий и дальнейшей срезки излишков тампонажного раствора и вымывания их на устье скважины.

Цементирование обсадной колонны с применением заколонного гидравлического пакера

Современный анализ состояния фонда нефтяных и газовых скважин показывает, что основными причинами низкого качества крепления скважин по-прежнему является отсутствие герметичности заколонного пространства. Отсутствие герметичной и надежной крепи, качественного и долговременного разобщения пластов рано или поздно приводит к образованию межколонных и межпластовых нефтегазоводопроявлений и перетоков, осложнениям, способным привести к снижению дебита построенных скважин, их частичному или полному обводнению.

В 2014 - 2015?гг. специалистами ЗАО?«АРТ-Оснастка» проделан большой объем работы в области разработки, испытаний и запуска в серийное производство заколонного пакера гидравлического типа с надувным уплотнительным элементом. В процессе создания данного технического средства был проведен тщательный анализ вариантов исполнения аналогичной продукции известными зарубежными производителями оборудования для бурения скважин, лидерами в этой области. Полученные знания позволили ЗАО?«АРТ-Оснастка» разработать продукт, по многим показателям не имеющий аналогов в Российской Федерации.

Пакер заколонный гидравлический проходной тип?1010 (рис.?3) предназначен для качественного разобщения близко расположенных пластов при креплении нефтяных и газовых скважин, исключения межпластовых перетоков, оптимизации условий формирования и службы цементного камня в прилегающих зонах. Надежная конструкция обеспечивает безотказную работу пакера при креплении как наклонно-направленных, так и горизонтальных скважин. Срабатывание пакера происходит путем создания избыточного давления в обсадной колонне после окончания процесса цементирования и получения сигнала «стоп». Передача давления из внутритрубного пространства в клапанный узел пакера происходит через канал, образующийся после среза цементировочной пробкой срезной заглушки, герметично установленной в корпусе пакера и являющейся элементом системы защиты от преждевременного срабатывания. Еще одной функцией, которую выполняет этот элемент пакера, является защита от засорения шламом в процессе спуска и цементирования обсадной колонны клапанного узла пакера. Специально разработанный клапанный узел является отличительной особенностью пакера тип?1010.

Клапанный узел пакера (рис.?4), расположенный в неподвижном верхнем концевике, представляет собой систему каналов, сообщающих между собой внутритрубное, внутрипакерное и затрубное пространства при помощи двух смонтированных в нем обратных клапанов (впускной клапан и запорный клапан). Каждый обратный клапан оснащен срезным штифтом, при помощи которого регулируется значение давления активации и деактивации пакера. В комплект поставки пакера тип?1010 входит набор срезных штифтов для различных значений давлений. Таким образом, настройку пакера можно проводить в полевых условиях, что само по себе является большим преимуществом. При помощи данной системы каналов и обратных клапанов осуществляется открытие внутрипакерного пространства для входа жидкости и его надежное блокирование после того, как уплотнительный элемент пакера полностью надуется.

Пакер тип?1010 оснащен высокопрочным армированным уплотнительным элементом (рис.?5), длина которого составляет 1,2?м. Уплотнительный элемент включает в себя два слоя маслобензостойкого эластомерного материала, между которыми на всей длине размещен армирующий каркас, выполненный из множества стальных нитей, переплетенных между собой. Армирующий каркас и оба слоя эластомера прочно и герметично соединены с неподвижным верхним и подвижным нижним концевиками пакера. Такая конструкция исключает возможность разгерметизации уплотнительного элемента при воздействии на пакер высоких значений перепада давления в процессе пакеровки или при эксплуатации пакера в дальнейшем. Внутренний, тонкий слой эластомера предназначен для герметичного удержания жидкости внутри пакера. Армирующий каркас исключает излишнее осевое удлинение и радиальное расширение уплотнительного элемента пакера, способное привести к его разрушению, позволяет пакеру выдерживать значительные перепады давления между разобщаемыми зонами в процессе строительства и эксплуатации скважины, защищает пакер от повреждения ударной волной, возникающей при перфорации. Внешний, более толстый слой эластомера непосредственно контактирует со стенкой скважины, герметизируя затрубное пространство.

Отличительной особенностью пакера тип 1010 является высокий коэффициент пакеровки, для некоторых типоразмеров значение которого достигает Кп = 1,55. Это становится возможным благодаря особой конструкции уплотнительного элемента и наличию в пакере подвижного нижнего концевика, который перемещается, скользя по корпусу в процессе надувания пакера.

На данный момент специалистами ЗАО?«АРТ-Оснастка» разработана линейка пакеров тип?1010 с уплотнительными элементами длиной 1,2?м для обсадных колонн 146?мм, 168?мм и 178?мм. Ведется подготовка конструкторской документации для пакеров с уплотнительным элементом длиной 2?м и 3?м. Разработанные технические средства подверглись многократным стендовым испытаниям, для проведения которых было изготовлено несколько специальных стендов (рис.?6), имитирующих стволы скважин различного диаметра. Испытательный стенд позволяет проводить опрессовку пакера избыточным давлением до 300?кг/см².

Каждое испытание пакера включало в себя следующие этапы:

1. Создание внутри пакера избыточного давления, достаточного для среза штифта впускного обратного клапана. Фиксация полученного значения давления открытия клапанной системы.

2. Наполнение пакера жидкостью.

3. Создание внутри пакера избыточного давления, достаточного для среза штифта запорного обратного клапана. Фиксация полученного значения давления закрытия клапанной системы.

4. Создание перепада давления величиной 200 кг/см²* на пакер сверху.

5. Создание перепада давления величиной 200 кг/см²* на пакер снизу.

6. Создание перепада давления, достаточного для разрушения уплотнительного элемента и дальнейшей разгерметизации пакера. Фиксация полученного значения

*(По техническому заданию - значение максимального выдерживаемого пакером перепада давления между разобщаемыми зонами при Кп=1,24).

Разработанные технические средства успешно прошли стендовые испытания, полученные результаты показали высокую эксплуатационную надежность данного оборудования. Результаты испытаний на примере пакера тип?1010 для обсадной колонны 168?мм показаны в табл.?1. Технические характеристики пакеров тип?1010 для обсадных колонн 146?мм, 168?мм и 178?мм представлены в табл.?2.

В заключение для потенциальных клиентов, до сегодняшнего дня не имевших опыта работы с технологической оснасткой для крепления скважин производства ЗАО?«АРТ-Оснастка», хотелось бы отметить, наше предприятие - современная компания с командой настоящих профессионалов, мастеров своего дела. Будучи верными своим принципам постоянного повышения качества по всем направлениям, оригинального мышления во всем и нестандартного подхода ко всему, мы не боимся постановки перед собой сложных задач и с удовольствием занимаемся реализацией их решений, осознавая, что результат нашей деятельности способствует повышению доходности нефтегазовых активов клиентов компании. Производственный комплекс предприятия оснащен новейшим высокопроизводительным металлообрабатывающим оборудованием, высокоточными станками с числовым программным управлением (ЧПУ), собственным автономным производством изделий из современных эластомерных и полимерных материалов. На предприятии ведется круглосуточный входной контроль качества приобретаемого сырья и материалов. Разработана система и есть все необходимое для контроля качества выпускаемой и испытаний разрабатываемой продукции.

Наша главная цель - быть надежным партнером для клиентов в том, что мы умеем делать лучше всего, - производстве технологической оснастки для крепления нефтяных и газовых скважин. Всегда в нужных объемах и наивысшего качества!

Размещено на Allbest.ru