Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

НЕФТИ И ГАЗА ИМЕНИ И. М. ГУБКИНА» В Г. ТАШКЕНТЕ

РЕФЕРАТ

По дисциплине: «Реконструкция и восстановление скважин»

На тему: «Бурение с обсаживанием»

Ташкент, 2016 год



Бурение с обсаживанием

В технологии бурения с обсаживанием (DwC) обсадная колонна используется в качестве бурильной с тем, чтобы обсадные трубы спускались на забой в процессе бурения, а не устанавливались в ходе отдельной операции.

Бурение с обсаживанием и использованием раздвижных долот проводилось в 1920-х годах в Польше и Франции. С 1950-х годов оно стало применяться и в других районах мира, в том числе и в России, в городе Саратове при вскрытии продуктивного пласта ПОСЛЕДНЕЙ колонной насоснокомпрессорных труб, которые скрепляются в пласте цементным раствором вместе с установленным буровым долотом. Современное бурение с обсаживанием не ограничивается только последней колонной буровой скважины. В действительности самые современные разработки DwC предусматривают бурение под кондуктор и техническую колонну. За исключением немногих экспериментальных скважин, обсаживание использовалось для бурения определенных участков, а не всего ствола скважины.

Бурение с обсаживанием может быть выполнено с помощью систем двух типов:

· В одной системе забойный двигатель, расширитель ствола скважины и компоновка бурового долота установлены на самом нижнем соединении обсадных труб при помощи съемного пакера. По мере бурения обсадная труба опускается в скважину в режиме скольжения или вращения. По достижении проектной глубины захваченная КНБК извлекается из скважины специальным возвратным устройством. Затем в скважину спускается система клапанов, помещаемых в башмак обсадной колонны до начала цементирования.

· Компания Weatherford разработала другую систему. Компоновка включает специальное буровое долото, названное DrillShoe™ и крепящееся к нижней части первого звена обсадных труб, обычно между муфтой с обратным клапаном и звеном обсадных труб. Крутящий момент при бурении передается от верхнего силового привода на обсадную колонну и на DrillShoe™ через привод обсадных труб. В качестве последнего может служить труболовка, устройство внутреннего привода обсадных труб (ICDT), TorkDrive™ или переводная муфта.

Уникальная особенность системы Weatherford состоит в том, что DrillShoe™ является полностью разбуриваемым. Здесь отсутствует необходимость извлечения бурового долота через обсадную колонну по достижении проектной глубины. Поскольку муфта с обратным клапаном уже находится в обсадной колонне, можно сразу начинать цементирование. Следующая КНБК работает и разбуривает башмак точно так же, как и при обычной операции. В настоящее время система Weatherford DrillShoe™ применяется для пород от мягких до средних категорий буримости в прямолинейных участках ствола скважины, которые могут быть пробурены за один проход бурового долота.

Преимущества бурения с обсаживанием

Основным преимуществом бурения с обсаживанием (DWC) является снижение затрат времени. Исключается время, затрачиваемое на спускоподъемные операции с бурильными трубами и на спуск обсадных труб, в том числе на промывку. Экономия времени, затрачиваемого на наращивание инструмента, исходя из 3,5 мин для 90футовой (27,4 м) бурильной трубы и 5 мин для 40-футовой (12,2 м) обсадной трубы, при скорости проходки 50 м/час, составляет 12%. Если скорость проходки составляет 100 м/час, то экономия времени увеличивается до 18% (рис.1).

Это чистая экономия времени на наращивание инструмента. DwC™ также сокращает другое непродуктивное время, затрачиваемое на такие операции, как расширение ствола скважины, периодическая закачка высоковязких тампонов, разбуривание под направление и т.п.. Имеются и другие потенциальные возможности экономии на непредвиденных ситуациях, таких как внезапное обрушение скважины. Обычная экономия суммарного времени при DwC находится в диапазоне 30%-50% периода от забуривания до испытания на утечку. Пример уменьшения продолжительности периода без проходки показан на рис.2.

Установка обсадной трубы на забой

DwC исключает спускоподъемные операции бурильных труб и спуск обсадных труб и тем самым косвенно сокращает ухудшение качества ствола скважины со временем, которое зачастую препятствует достижению обсадной трубой забоя. Тот факт, что обсадная труба всегда находится на забое, гарантирует обсаживание пробуренного долотами DrillShoe™ ствола. При использовании DwC можно совершенно не волноваться по поводу того, достигнет ли обсадная труба забоя.

Устранение проблем, связанных со спуско-подъемными операциями

Спуско-подъемные операции с бурильной колонной могут сопровождаться рядом различных проблем, как например пульсация и эффект свабирования, поглощение бурового раствора, образование желобов в стенках скважины, проблемы стабильности ствола скважины и потеря управления скважиной. Исключение спускоподъемных операций предотвращает появление этих проблем.

Бурение в истощенных скважинах и устранение поглощения бурового раствора

Поглощение бурового раствора является наиболее серьезной проблемой, возникающей в разработанном месторождении и слабосцементированной породе. Оно вносит значительный вклад в возникновение еще одной весьма серьезной проблемы - прихвата труб.

Снижение амортизационных затрат

При бурении с обсаживанием необходимость в компонентах стандартной компоновки низа бурильной колонны (КНБК) отпадает и можно исключить потребность в одной или нескольких колоннах бурильных труб.



Улучшенные гидравлические параметры

В DwC уменьшена площадь сечения кольцевого канала между КНБК/наружным диметром обсадной трубы и внутренним диаметром ствола скважины, следовательно, при одинаковых рабочих режимах DwC обеспечивает более высокую скорость в затрубном пространстве, чем обычное бурение. Увеличение колеблется в диапазоне от 81% до 134%, средняя величина - 110% (табл.1); следовательно, в грубом приближении можно заключить, что скорость в затрубном пространстве DwC равна двукратной стандартной скорости в затрубном пространств.

Основные принципы конструирования обсадной колонны

Обычно для бурения скважины в газовом или нефтяном коллекторе требуются две операции. Одной из них является бурение ствола, а второй - периодическое крепление скважины обсадной колонной из стальной трубы, или установка обсадной колонны. Сразу после монтажа эта колонна цементируется на месте, чтобы обеспечить дополнительное крепление и герметичное уплотнение.

В скважине обсадная колонна выполняет несколько важных функций:

• Предохраняет скважину от обрушения стенок

• Позволяет сдерживать пластовое давление, предотвращая образование трещин в верхней части и на более слабых участках

• Дает возможность присоединения наземного оборудования буровой установки (противовыбросовое устройство и фонтанная арматура)

• Удерживает добываемый флюид в стволе скважины

• Обеспечивает разобщение пластов, тем самым предотвращая межпластовые перетоки и позволяя осуществлять добычу из определенной зоны

• Дает возможность смонтировать оборудование для механизированной добычи

• Гарантирует постоянство зафиксированного диаметра ствола для проведения дальнейших операций

Для каждой скважины потребуется одна или несколько из следующих обсадных колонн:

• Направление

• Кондуктор

• Техническая колонна

• Хвостовик

• Эксплуатационная колонна

При конструировании обсадной колонны нужно полностью учитывать ее следующие три важные прочностные характеристики.

• Предел текучести

• Расчетная прочность

• Прочность на разрыв

Система DwC

Имеются две базовые установки, используемые для бурения с обсаживанием (рис.3).

В первой системе используется КНБК, в состав которой входят объемный двигатель, буровое долото и расширитель. Узел фиксируется на первом звене обсадных труб. Когда сборка выполняет бурение, обсадная труба опускается в скважине в статическом или вращательном режиме. По достижении проектной глубины КНБК извлекается из скважины специальным возвратным устройством. Спускается система клапанов, устанавливаемая до начала процесса цементирования.

Во второй конструкции (DwC™), внедренной Weatherford, используется только обсадная труба для передачи вращающего момента от ротора и нагрузки на буровое долото. При этом не требуется наличие какой-либо сложной КНБК. На первом звене обсадной колонны устанавливаются разбуриваемое буровое долото и компоновка клапанов. Обсадная колонна вращается в процессе бурения с помощью системы привода колонны. Система привода передает вращающий момент от верхнего привода непосредственно на саму колонну. Обсадная колонна может сразу цементироваться по достижении проектной глубины. При этом не требуется извлечение какого-либо бурильного оборудования или долота.

бурение обсадной колонна скважина

В табл.2 указаны основные преимущества и недостатки конструкции DrillShoe™ по сравнению с конструкцией, имеющей фиксацию



Конструкция разбуреваемого долота DrillShoe™

Конструктивно DrillShoe состоит из двух частей:

· Стальной корпус, который имеет разъем для соединения обсадных труб, и калибровочная секция из карбида вольфрама.



· Носовая часть из алюминиевого сплава, на которой установлена режущая конструкция, "поддающаяся разбуриванию". Отверстия стружколома на режущей кромке инструмента служат для того, чтобы алюминиевые обрезки в виде длинной стружки не запутывались в буровом долоте, когда оно будет разбуриваться сквозь носовую часть.



Фрезер бурового башмака



Дополнительные сведения о системе DwC

Управление скважиной

Часто нештатные ситуации, связанные с управлением скважиной, возникают в ходе спуско-подъемных работ. При использовании системы DwC™ такие ситуации исключены, поскольку отсутствует сам процесс спуска и подъема труб. При выбросах в ходе работы системы DwC™ применяется обычный механизм контроля с упрощенным расчетом потери давления и повышенной стабильностью забоя в ходе циркуляции газа.

Для закрытия затрубного пространства плашками превентора в ходе выброса требуется меньше времени по сравнению с обычными системами.

Прихват труб

Прихват труб обычно возникает при выбросах или потере возвратного раствора рядом с отметкой спуска обсадной колонны.

Необходимость удержания герметичности превентора при накачке выброса означает, что труба должна находиться в статическом положении в ходе работ по глушению. Система DwC™ позволяет сохранить скважину, и не предполагает поднятия инструмента после восстановления контроля. Буровые работы можно продолжать сразу по окончанию цементирования без потери времени на прихваченные трубы. Традиционная технология бурения не имеет таких преимуществ.

Ловильные работы с использованием обсадных колонн

Система DwC™ позволяет доставать металлические обломки из забоя, используя традиционные ловильные работы.

Для проведения работ можно использовать традиционный инструмент (ловители, магниты и пр). Единственное различие состоит в том, что для запуска инструмента используется трос. При этом не требуется опускать и вынимать буровую колонну каждый раз, когда требуется провести ловильные работы. Обсадную колонну здесь можно использовать аналогично промывочной колонне.

Геофизические исследования

При использовании системы DwC™ исследование необсаженного ствола можно проводить несколькими способами, включая каротаж во время бурения и каротажные диаграммы (Tesco). В настоящее время ведется исследование возможности проведения оценки пласта только при помощи диаграмм обсаженных скважин.

Каротаж открытых стволов скважины проводится следующим образом.

Система Tesco & Baker: бурить до планируемой глубины пр помощи обсадных колонн диаметром 4-1/2 дюйма, извлечь компоновку и расширить ствол под башмак диаметром 7 дюймов. Далее инструмент спускается в скважину через колонну диаметром 4-1/2 дюйма так же, как и при традиционном способе (см. рис. 4). После того, как каротаж завершен, обсадная колонна расширяется до забоя и цементируется.

Система Weatherford: извлечь разборное долото для установки каротажного зонда. Далее проводить работы в соответствии с описанием, приведенным.

Наклонно-направленное бурение

Система Tesco: ЗК для наклонно-направленного бурения спускается и извлекается при помощи троса, что не представляет особых трудностей. При расчете характеристик наклонного бурения необходимо учитывать жесткость обсадной трубы.

При использовании данной технологии направленное бурение производится с надлежащим качеством, но чуть с меньшей скоростью, чем при традиционной работе с инструментом.

Управление обсадными колоннами не представляет труда, поскольку после центровки двигателя между поверхностью и забоем биение минимально.

При разработке профиля с резким изменением направления (выше 4 градусов на 100 футов или 30,5 метров) начать бурение можно при помощи традиционной направленной забойной компоновки, после чего она извлекается и в дело вступает система DwC™, проводящая бурение до нужной глубины установки секции и работающая в фиксирующей секции.

Цементирование

При цементировании через насадки долота существует вероятность смачивания раствора, что может привести к его преждевременному затвердеванию. Этот факт необходимо учитывать при разработке состава раствора и схемы проведения работ, что позволит успешно провести цементирование.

Износ обсадной трубы

При бурении до следующей отметки и использовании системы DwC™ с вращением обсадной колонны могут возникнуть серьезные проблемы с износом. При отсутствии защиты трубы соединения обсадной колонны будут тереться о зацементированную часть.

Износ обсадной колонны сводится к минимуму, когда DwC™ с запирающим механизмом забойной компоновки скользит по внутренней части зацементированной колонны.

Необходимо разработать надежную защиту обсадных колонн. Обычно защита требуется в случае, если применяется технология, связанная с вращением колонн, особенно в течение длительного времени. При кратковременном бурении износ будет минимальным и защита не требуется.

Центровка

Центровка направляющей и поверхностной колонн DwC™ не требуется. Жесткие центраторы устанавливаются в систему при направленном бурении, контроле износа, управлении посадочными гнездами и цементировании. Они оснащаются жесткими упрочненными резцами и монтируются внатяг для вращения вместе с колонной. Также при направленном бурении для снижения момента используются неповоротные цинковые центраторы.



Описание рисков



Блок-схема последовательности выбора скважины



Список использованных источников

DwC Product Champion Training (Учебное пособие по бурению с обсаживанием) 2009 год

Размещено на Allbest.ru