Введение

В настоящее время можно наблюдать за мировой тенденцией истощения природных запасов углеводородов и стремлением нефтяных компаний к применению более новых и совершенных техники и технологии бурения скважин, так как "традиционное" бурение уже не позволяет достичь необходимых результатов и в достаточной мере, чтобы удовлетворить потребности в качестве вскрытия продуктивных пластов. Во многих случаях лучшим и более выгодным решением является не новая технология, а новое применение уже известных технологий. Идея использования одной сплошной колонны гибких труб, собираемой из отдельных свинчивающихся бурильных труб или НКТ для выполнения бурения и операций ремонта скважин по сути не является новаторской. За рубежом данная технология используется уже достаточно давно.

Впервые массовое использование гибких труб большой длины было осуществлено при проведении операции по форсированию Ла – Манша при высадке союзных войск во Франции во время второй мировой войны, что бы обеспечить их горючим.

Область применения данной технологий постоянно расширяется. Сейчас у специалистов, работающих над созданием и совершенствованием оборудования, существует мнение, что нет таких операций или процессов при бурении и ПРС, где нельзя было бы применить колонну гибких труб. Предполагают, что в ближайшее время с помощью таких установок будут выполнять более половины всех подземных ремонтов скважин.

В нашей стране до сих пор не сформировалась и не устоялась терминология этой новой области нефтепромысловой техники и технологии. Основным применяемым термином у нас для обозначения этого направления является русифицированная транскрипция "coiled tubing" – колтюбинг, что означает трубу, наматываемую на катушку.

1 КОЛТЮБИНГОВОЕ БУРЕНИЕ

1.1 Развитие колтюбингового бурения в мире

Пионерами использования непрерывной колонны гибких труб для нефтяной промышленности были США. В конце 40-х годов было запатентовано несколько конструкций установок для спуска в скважины под давлением непрерывных колонн труб небольшого диаметра или кабелей.

Затем были запатентованы различные концепции бурения с использованием непрерывных армированных проволокой шлангов и гибких колонн НКТ. Они были запатентованы ещё в начале 50-х годов, но нет никаких данных, свидетельствующих о их практическом изготовлении или испытании данного оборудования в то время.

Современные конструкции головок для подачи в скважины гибких колонн НКТ базируются на использовании разработанного в начале 60-х годов устройства, дающего возможность развертывать антенны радиосвязи на поверхности моря с подводных лодок, находящихся в погруженном состоянии. Специалисты фирмы "Bowen Tools" создали вертикальное не­поворотное цепное устройство на тракторном ходу, названное A/N Bra – 18 A, позволяющее развертывать медную антенну, заключенную в полиэтиленовый корпус.

В 1962 году специалистами фирм "California Oil" и "Bowen Tools" был создан первый прототип облегченной установки для спуска в скважины на Северном побережье Мексиканского залива, КГТ специально для размыва песчаных пробок, а общая длина намотанной на катушку колонны составила 4500 метров. В 1963 и 1964 годах специалистами компании "Ca­li­fornia  Oil" были проведены испытания данной установки на нескольких скважинах на суше. В перечень выполненных при этом работ входили: промывка песчаных пробок и ловильные работы по извлечению скважинного штуцера. Затем, эта же компания продала установку фирме "Reel Pipe", действовавшей на побережье в штате Луизиана, с помощью этой установки на протяжении нескольких лет в скважинах с помощью гибкой колонны выполняли ремонтные работы. В том же году специалисты фирм "Brown Oil Tools" и "Esso" была разработана альтернативная установка для инжекции гибкой колонны НКТ с целью обслуживания скважин. В этой установке была предусмотрена намотка непрерывной колонны вокруг желобчатого шкива, удерживаемого на месте роликами с дугообразным цепным приводом. Последние дополнены коваными седлообразными блоками, подобными применяемым фирмой "Bowen Tools" в цепной передаче для центрирования спускаемой колонны относительно шкива. Инжекционный ме­ханизм включал в себя портативную раздвигаемую с помощью гидропривода мачту, на которой над скважиной подвешивалось цепное приводное устройство. С этой установкой использовалась гибкая колонна НКТ диаметром 19 мм, с её помощью провели обслуживание нескольких скважин на суше и море, в том числе очистку ствола.

В 1967 году первоначальный вариант инжекционной головки фирмы "Bowen Tools" был модифицирован ее специалистами для спуска в скважины гибкой колонны, установка "5М" была арендована фирмой "NOWSCO" для обратной продувки азотом скважин, предназначенных для сброса в пласты минерализованных вод. Эффективность описываемой технологии побудила руководство фирмы заказать у разработчиков 12 таких установок. В конце 1968 года специалисты фирмы "Bowen  Tools" разработали новую инжекционную головку "8М".

С конца 60-х и до середины 70 – х годов специалистами фирм "Bowen Tools" и "Brown Oil Tools" было создано несколько модификаций установок для спуска в скважины гибких колонн НКТ. За этот период времени диаметр используемых гибких колонн НКТ увеличился до 25,4 мм. В начале 70 – х годов масштабы применения таких установок с гидравлическим приводом в нефте- и газопромысловых операциях резко возросли. Фактическое число скважин для очистки скважин от песчаных пробок и продувки азотом составило более 200. Но следует отметить, что эффективность данных работ в скважинах с помощью описываемых установок была не столь уж и высока, из-за их недостаточной надежности.

В конце 70-х годов появились новые фирмы "Hydra Rig", "Uni-Flex"и "Otis Engineering", которые занимались разработкой установок для обслуживания скважин с использованием гибких колонн. Специалисты трёх этих компаний спроектировали инжекционные головки, сходные с устройствами фирмы "Bowen Tools". Конструкция головки фирмы "Uni-Flex" (1975 года) характеризуется более совершенной цепной системой с седлообразными бло­ками, а также более эффективной силовой установкой. Эти  проектные особенности были использованы и другими компаниями, работающих в данном направлении. Однако к 1978 году работы над дальнейшим совершенствованием установок по спуску в скважины гибких колонн НКТ фирмы "Uni-Flex" и "Brown Oil Tools" были остановлены.

В конце 70-х и начале 80-х годов были модифицированы разработанное фирмами "Hydra Rig", "Bowen Tools" и "Otis Engineering" оборудование для спуска гибких колонн НКТ и программы его обслуживания. Данные модификации привели к повышению эффективности, а так же и надежности наземного оборудования и значительному сокращению случаев выхода его из строя.

Основное внимание изготовителей труб было сосредоточено на отработке технологии, которая могла бы обеспечить как можно большую длину отдельных плетей и таким образом сократить число поперечных стыков, а также на совершенствовании конструкции самого стыка.

К 1983 году благодаря использованию заготовок ленты из Японии специалистам фирмы "Quality Tubing Inc" (США) удалось увеличить длину плетей до 900 м. Стыки отдельных плетей выполняли еще до поступления ленты в трубогибочную машину, что позволило существенно повысить качество труб. При этом наружный диаметр последних был увеличен до 89 мм.

К 1991 году глубина спуска КГТ увеличилась до 5200 м, а в 1995 году был начат выпуск труб с наружным диаметром 114,3 мм.