Бурение с коротким радиусом кривизны

Рисунок 5-13

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 (Рисунок 5- 13). 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.

Рисунок 5-14 Бурение скважин с коротким радиусом кривизны в Техасе. Зачастую ввиду малых размеров эксплуатационных объектов приходится бурить боковые стволы с коротким радиусом кривили)», чтобы не выйти за границы лицензированной террито­рии и углеводородной належи. 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 (рисунок справа). 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 КНЬК. 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 длинным 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 (Рисунок 5- 16). 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.

Рисунок 5-15 Схема расположения месторождения Алтуритас в Венесуэле (Южная Америка)

Недавно за счет бурения скважин с ко­ротким радиусом кривизны компания ОК-СИ увеличила добычу на месторождении Алтуритас в 48 км к востоку от озера Ма-ра­каибо в Венесуэле (Рисунок 5- 15). 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 м3/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 криво-линейный 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 А-Z РackStock, 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 (Рисунок 5- 17).

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.

Успешность этого проекта можно оце­нить, исходя из текущего дебита и затрат. Боковой ствол не стали обсаживать и по­лучили дебит 318 м3/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.

Рисунок 5-16 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.

Применение гибких труб

Использование гибких труб является одной из новых технологий при бурении боковых стволов (Рисунок 5-18). Этот способ особенно привлекателен при высокой стоимости мо­билизации буровой установки. Наиболее эффективным применением гиб­ких труб является бурение боковых стволов сквозь НКТ с поддержанием режима де­прессии в скважине. Гибкие трубы позволяют оперативнее контролировать состояние скважин с низкими пластовыми давлениями. Отпа­дает необходимость подъема труб и глушения скважины, что повышает привлека­тельность технологии.

Новые КНБК для бурения гибкими тру­бами улучшают качество контроля за тра­екторией скважины и повышают эффек­тивность работ. Одна из таких КНБК, названная системой VIPER, имеет кабель­ный канал связи с поверхностью для пере­дачи электро­энергии и информации и включает в себя телесистему для угловых измерений и уст­ройство для поворота КНБК. Управляющие электросигналы пе­редаются с поверхности по кабелю. При бурении с депрессией на пласт, когда про­мывка осуществляется рас­твором, вспе­ненным воздухом или азотом, невозможно передать информацию по гид­равлическому каналу, и его заменяет кабельный. В срав­нении с гидравлическим ка­бельный канал увеличивает скорость передачи информа­ции на несколько порядков и позволяет уп­равлять всеми датчиками с поверхности.

Еще одним преимуществом системы VIPER является повышение эффективнос­ти бурения гибкими трубами. Электродви­гатель над КНБК увеличивает вращающий мо­мент на долоте и способствует осуще­ствлению непрерывного и достаточно точ­ного контроля за траекторией скважины.

Постоянное медленное вращение сглажи­вает траекторию скважины и уменьшает потери на трение КНБК о стенки скважи­ны, что позволяет бурить скважины с большим отходом от вертикали. Возмож­ность постоянно контролировать забойное давление в процессе бурения, промывки и спуско-подъемных операций обеспечивает поддержание заданной депрессии на пласт.

Рисунок 5-17 Профиль ответвления скважины Алтурнтас. Согласно проекту, боковой ствол вывели на горизонтальное направление по короткому радиусу кривизны в по­дошве продуктивной зоны. затем развернули вверх и после пересечения всех песчаных пропластков повернули вниз и еще раз пересекли все пропластки. После вскрытия нижнего пропластка бурение прекратили при смещении по горизонтали 589 м от точки забуривания. Из бокового ствола получили приток с семикратным увеличением дебита в сравнении с первоначальной вертикальной скважиной.