Бурение с коротким радиусом кривизны

Скважины с коротким радиусом кривизны бурят для того, чтобы избежать проблем в вышележащих пластах, которые пришлось бы перекрывать хвостовиком, или когда приходится забуриваться ниже спущенного в скважину оборудования, например, из-под башмака обсадной колонны. В некоторых пластах криволинейный и горизонтальный участки можно полностью разместить в продуктивной зоне, не вскрывая глинистых пропластков и снижая риск прихвата труб (рис. 25)

Рис. 25. Вид сверху

Искривленный участок бурят специальными КНБК для короткого радиуса кривизны. Такая КНБК включает долото, шарнирный забойный двигатель, немагнитную УБТ уменьшенной жесткости и телеметрическую систему. Высокопрочные бурильные трубы располагаются непосредственно над КНБК, что делает более безопасным прохождение колонны через криволинейный участок скважины. В вертикальной части скважины используются бурильные трубы обычной прочности.

Рис. 26. Вертикальный профиль бокового ствола

Бурение скважин с коротким радиусом кривизны в Техасе. Зачастую, ввиду малых размеров эксплуатационных объектов приходится бурить боковые стволы с коротким радиусом кривизны, чтобы не выйти за границы лицензированной территории и углеводородной залежи. В соответствии с законами штата и границами лицензионного участка для данной скважины был выделен узкий 35-метровый коридор для первых 213 м отхода от вертикали с последующим разворотом против часовой стрелки. Уипсток был установлен на глубине 1572 м. радиус кривизны скважины в точке вскрытия кровли продуктивного пласта составил 23 м. Бурение горизонтального участка продолжили без смены КНБК. Возможность вращения забойной компоновки, применяемой компанией Анадрилл для бурения скважин с коротким радиусом кривизны, обеспечило надежный контроль за траекторией горизонтального участка. Кроме того, что скважина не вышла за граниты лицензионного участка, горизонтальный ствол почти по всей 488-метровой длине разместился в пределах продуктивного пласта.

При бурении скважин с большим и средним радиусом кривизны интенсивность искривления определяется тремя элементами КНБК, находящимися в контакте со стенками скважины: долотом, наддолотным стабилизатором и первым стабилизатором над забойным двигателем. При искривлении по короткому радиусу все элементы, контактирующие со стенками скважины, должны быть расположены ниже шарнира забойного двигателя. Этот шарнир, не влияя на интенсивность искривления, обеспечивает проходимость двигателя через участки скважины с большой кривизной. Конструкция шарниров рассчитана на бурение с вращением бурильной колонны. По усмотрению оператора и в зависимости от проходимых пород, для бурения могут быть использованы шарошечные или алмазно-твердосплавные долота.

Для искривления по короткому радиусу компания Анадрилл использует жесткую 1,2-метровую секцию забойного двигателя с изменяемым (над столом ротора) вылетом упорной пяты, являющейся верхней из трех контактных точек, определяющих радиус кривизны (рис. 27). Такая компоновка за счет постоянного контакта со стенками скважины обеспечивает предсказуемость интенсивности искривления и относительную простоту контроля за проводкой горизонтального участка. Исключается необходимость замены двигателя при переходе от одного участка профиля скважины к другому. Контроль за траекторией скважины осуществляется с помощью извлекаемой телесистемы СЛИМ-1 с прибором гамма-каротажа для привязки к геологическому разрезу. Телесистему можно извлекать из скважины без подъема бурильной колонны. Конструкция телесистемы позволяет передавать по гидравлическому каналу информацию на поверхность при наборе кривизны по радиусу более 12 м. Для повышения качества контроля траектории датчик угла расположен в нижней части телесистемы прямо над силовой секцией забойного двигателя.

Рис. 27. Схема расположения месторождения Алтуритас в Венесуэле (Южная Америка)

Недавно за счет бурения скважин с коротким радиусом кривизны компания ОКСИ увеличила добычу на месторождении Алтуритас в 48 км к востоку от озера Маракаибо в Венесуэле (рис. 27). Над продуктивным горизонтом Марселина лежит пропласток каменного угля, который создает трудности при прохождении его наклонными стволами, что делало горизонтальные скважины экономически неэффективными, пока не появилась возможность набирать кривизну по короткому радиусу.

Скважина Алтуритас 22 работала с дебитом 47 м^З/сутки. Решили увеличить дебит за счет бурения горизонтального ответвления с помощью системы компании Анадрилл для искривления по короткому радиусу. Планировалось установить съемный уипсток в 244,5-мм обсадной колонне, вырезать боковое окно, пробурить криволинейный и горизонтальный участки бокового ствола, после чего передать скважину в эксплуатацию. Съемный уипсток позволил бы вернуться в старый ствол ниже окна и при необходимости пробурить еще несколько ответвлений.

С уипстока A-Z PackStock, установленного на глубине 3321 м, вырезали окно длиной 6 м, из которых 3 м бурили частично по породе. Для улучшения выноса стружки скважину промывали гелеобразующим буровым раствором. На глубине 3327 м зенитный угол увеличился до 3°. После этого перешли на буровой раствор на углеводородной основе и спустили КНБК для искривления по короткому радиусу. Пробурили 26 м и набрали зенитный угол 90, разместив горизонтальный участок ответвления в проектном коридоре 3349 - 3354 м (рис. 28).

Дальнейшее бурение вели по продуктивному горизонту, состоящему из ряда пропластков песчаника. Первая половина горизонтального участка скважины шла от нижнего пропластка вверх, пересекая все вышележащие пропластки. Потом скважину повернули вниз, не выходя за пределы продуктивной зоны. Бурение закончили, когда скважина пересекла сверху вниз все пропластки при отходе от вертикали 589м.

У спешность этого проекта можно оценить, исходя из текущего дебита и затрат. Боковой ствол не стали обсаживать и получили дебит 318 м^З/сутки, что почти в семь раз превышает дебит типичной вертикальной скважины на месторождении. Дополнительные затраты составили 3,2 миллиона долларов США при исходной стоимости скважины 2,4 миллиона долларов США, то есть стоимость возросла незначительно в сравнении с увеличением дебита. Компания ОКСИ планирует продолжить бурение скважин такого типа.

Рис. 28. Компоновка для бурении скважин с коротким радиусом кривизны

Применяемая компанией Анадрил шарнирная КНБК для искривления по короткому радиусу включает забойный двигатель-отклонитель, PowerPack и телесистему Слим-1, извлекаемую из скважины без подъема бурильной колонны. Угол искривления компоновки изменяется за счет регулирования вылета опорной пяты, расположенной под силовой секцией забойного двигателя.