7. Буровые работы

Проведение буровых работ с использованием колтюбинговой тру­бы разрешает выполнять процесс в режиме депрессии, при котором дав­ление бурового раствора на забое скважины меньше пластового давле­ния. Подобный режим разрешает интенсифицировать процесс разруше­ния породы, снижает вероятность поглощения бурового раствора, ис­ключает кольматацию пор вскрываемого продуктивного пласта

Изменение функций бурового раствора разрешает отказаться от использования классических глинистых растворов и использовать рас­творы на углеводной основе.

Колтюбинговые буровые установки существенным образом ком­пактнее традиционных.

Комплекс внутрискважинного оборудования включает породо-разрушающий инструмент, забойный двигатель, управляемый отклони-тель, комплекс приборов для измерения расхода бурового раствора, осе­вого усилия на долоте, частоты вращения долота, систему ориентации, комплект каротажного оборудования, систему передачи информации на поверхность, разъединитель и немагнитные переводники.

Обычно для буровых работ употребляются колтюбинговые трубы с условным диаметром 60, 73 и 89 мм. Основным ограничением диа­метра труб является размер барабана для их транспортирования.

Схема циркуляции бурового раствора, в общем, отвечает традицион­ной — из ствола скважины с помощью уплотнителя колтюбинговой трубы буровой раствор направляется через дроссельное устройство, на котором сбрасывается избыточное давление, имеющееся на устье скважины.

Система приготовления и очистки бурового раствора содержит в себе газовый сепаратор, вибросито, гидроциклоны, илоотделитель и центрифугу.

Для увеличения нагрузки на долото и обеспечения стойкости кол-тюбинговая труба, обеспечивается тяжелым низом из утяжеленных бу­рильных труб. Аналогичный прием применяется при бурении с исполь­зованием традиционных буровых установок, однако замена основной части колонны бурильных труб на колтюоинговую трубу разрешает ис­ключить все операции, связанные с наращиванием колонны, а также вести бурение в режиме депрессии.

В результате становится возможным:

• увеличить скорость проводки скважины;

• сократить время развертывания и свертывания комплекса для бурения;

• сократить трудоемкость буровых работ и численность персонала;

• повысить безопасность ведения работ;

84

• существенным образом улучшить экологические показатели процесса бурения;

• полностью исключить разлив нефти, химических реагентов и другие виды загрязненителей окружающей среды;

• сократить площадь поверхности, затронутой буровой установкой;

• сократить общее время обустройства скважины и ускорить ее введение в эксплуатацию.

Бурение боковых стволов с наклонным или горизонтальным про­филем выполняется в уже существующей вертикальной скважине через предварительно прорезанное окно в эксплуатационной колонне.

После прорезывания бокового окна (или нескольких окон) бу­рильная труба извлекается, и в скважину спускается колонна лифтовых труб. Эта колонна по окончании бурения используется для эксплуата­ции скважины.

В процессе бурения колтюбингговая труба спускается через лиф­товую колонну. Совместимость бурового раствора с пластовой жидко­стью и бурение в режиме депрессии исключают кольматацию пор про­дуктивного пласта и разрешают периодически исследовать скважину на приток. После бурения ствола заданной длины в скважину спускается перфорированная эксплуатационная колонна.

Ограниченная гидравлическим сопротивлением колтюбинговой трубы и ее прочностью максимальная подача бурового раствора может привести к снижению эффективности выноса частиц выбуренной поро­ды восходящим потоком жидкости. Особенно актуальной данная про­блема становится при бурении горизонтальных участков скважины. Для преодоления этого применяются разные добавки в буровой раствор или использование пен.

По окончании процесса бурения начинается эксплуатация сква­жины без проведения каких-нибудь мероприятий по вызову притока. Применяемое оборудование и материалы:

• колтюбинговая буровая установка;

• противовыбросовое оборудование;

• регулировочный штуцер с манифольдом;

• система приготовления и очистки бурового раствора;

- комплект забойного оборудования, включающий систему ориентации, управляемый отклонитель, скважинные расходометры жидкости, измерители усилия на долоте и т. п.;

• азотный агрегат (или генератор нейтрального газа);

• насосная установка;

• силовой привод;

• система управления оборудованием и контроля процесса бурения;

• буровой раствор;

85

• ингибитор коррозии (необходимо добавлять в буровой раствор при наличии сероводорода);

• пенные жидкостные системы (альтернатива азота).

Шлангокабельное бурение - колтюбинговая технология

Затраты времени на спускоподъемные операции (СПО) при буре­нии нефтяных и газовых скважин составляют почти половину произво­дительного времени в общем балансе времени проводки скважины. Ос­новным фактором, обусловливающим большие временные затраты на СПО, является дискретность процесса, связанная с тем, что бурильная колонна при замене инструмента разбирается и собирается отдельными отрезками - «свечами» длиной 20-30 м, устанавливаемыми внутри бу­ровой вышки. При этом средняя коммерческая скорость СПО, опреде­ляемая делением длины «свечи» на продолжительность машинных, ма­шинно-ручных операций и спуско-подъема незагруженного элеватора, составляет, как правило, не более 0,15-0,17 м/с.

Одним из путей радикального уменьшения времени на СПО явля­ется превращение дискретного процесса спуско-подъема разборной ко­лонны бурильных труб в непрерывный процесс намотки и размотки не­разборной гибкой колонны - шлангокабеля с укладкой его на барабан -шлангоприемник, снабженный вертлюгом для осевой подводки бурово­го раствора. Таким образом, наличие непрерывной трубы, барабана с упорядоченной укладкой трубы, осевого подвода раствора, возмож­ность герметизации устья скважины делают процесс шлангокабельного бурения практически полностью соответствующим колтюбингу, а точ­нее - прямым его предшественником.

Термин «шлангокабельное бурение» был предложен инициатором разработки нового способа бурения в России - управляющим разведоч­ным буровым трестом объединения «Куйбышевнефть» Л. Т. Папиров-ским (другие названия: бурение с использованием гибких труб, бурение через колонну НКТ, бурение с использованием длинномерной безмуф­товой трубы - БДТ, колонна гибких труб - КГТ).

Начало работ в нашей стране относится к 1958 году, когда по инициативе Л. Т. Папировского и инженеров бурового треста А. М. Изосимова, В. В. Ватрушкина, отдела бурения института «Куй-бышевНИИНП» - В. Л. Устенко, М. А. Фингерита и Куйбышевского индустриального института - профессора В. И. Тарасевич создается творческая группа специалистов, приступившая к конкретной разработ­ке нового способа бурения.

В 1963 году в «КуйбышевНИИНП» (позднее ВНИИТнефть) был создан отдел бурения на шлангокабеле, в котором под руководством Л. Т. Папировского в течение 1963-64 годов выполнены исследования

86

по выбору материалов силовых элементов шлангокабеля и разработке конструкций замковых соединений, позволивший перейти к конструк­торской проработке и изготовлению шлангокабеля. Значительный вклад в создание отечественного шлангокабеля внес Ю. А. Артемов, замести­тель главного технолога завода «Азовкабель» (г. Бердянск Запорожской области тогда Советского Союза), где было организовано производство отечественного шлангокабеля.

К разработке проблем шлангокабельного бурения привлекались также специалисты кафедры нефтепромысловой механики Уфимского нефтяного института, разработавшие поворотное устройство для ориен­тирования забойной компоновки и поворота инструмента, и специали­сты кафедры стальных канатов Севастопольского приборостроительно­го института, разработавшие и изготовившие опытный образец спира-ленавивочного станка оригинальной конструкции, необходимого для изготовления силового каркаса шлангокабеля. Конструкция станка ока­залась настолько удачной, что до настоящего времени успешно приме­няется в технологических линиях по изготовлению гибких полимерно-металлических труб.

В 1965-66 годах были проведены промысловые испытания шлан­гокабельного способа бурения на экспериментальном участке в городе Отрадном Куйбышевской области. Испытания проводились также при бурении неглубоких скважин в морских придонных грунтах Черного моря и при бурении скважин на воду.

Принципиальная схема установки шлангокабельного бурения представлена на рисунке 7.1.

Для испытаний использовалась буровая установка БУ50Бр-1 заво­да «Баррикады» (г. Волгоград), оснащенная промысловым стендом для работы со шлангокабельной бурильной колонной на глубинах до 500 м. Базой для стенда послужила стандартная установка беструбного буре­ния на кабель-канате УББ-2000, реконструированная с учетом особен­ностей шлангокабельного бурения: увеличена емкость барабана, добав­лен вертлюг для непрерывной подачи бурового раствора через вал ба­рабана в шлангокабель, спроектированы и изготовлены конструкции направляющего ролика на устье скважины и пульт управления. Верт­люг был соединен напорным манифольдом с насосной группой.