Колтюбинговое бурение: новые показания к применению

Руководитель группы разработки систем повторного захода в скважину BakerHughes (по материалам доклада«Развитие технологии зарезки вторых стволов колтюбинговымиустановками. Опыт применения на северном склоне Аляски для вовлечения в разработку дополнительных запасов»)

Однако ничто не стоит на месте в мире технологий, и на сегодняшний день для каждой из названных проблем разработаны альтернативные решения, каждое из которых, с одной стороны, снимает часть «тради­ционных» ограничений, а с другой — открывает возможности для дальнейшего технологического совершенствования. В настоящей статье речь пойдет о новой модификации управляемого двигателя, новых приборах для каротажа при КБ, беспроводной передаче данных в процессе КБ и о гирометрии при зарезке боковых ство­лов с колтюбингом.

Итак, рассмотрим традиционные подходы к решению четырех,ос-новных проблем при бурении с колтюбингом.

Задача переноса веса на долото кол-тюбинговой компоновки может быть в некоторых случаях решена за счет техно­логии бурения на депрессии, если пла­стовое давление позволяет эффективно удалять шлам и, соответственно, решать проблемы трения. Однако это не всегда бывает так. Ограниченную примени­мость имеют и другие методы, снижаю­щие статическое трение — планирование траектории с учетом минимизации ис­кривлений ствола, а также искусственно создаваемая вибрация.

Проблемы с получением геофизиче­ской информации в процессе КБ сопря­жены с малым диаметром стволов. Тради­ционным подходом в данном случае слу­жит применение гамма-каротажа. Одна­ко этот способ позволяет распознавать лишь глинистые и песчаные интервалы, тогда как непосредственная информация о водонефтяных контактах отсутствует.

Третья проблема, проявляющаяся при цементировании скважин после бурения с колтюбингом, связана с использовани­ем кабеля для передачи данных при КБ и необходимостью замены комплектов гибкой трубы с кабелем на бескабель­ные бунты для цементирования. А это и спуско-подъемные операции (СПО), и дополнительное место на площадке.

Наконец, невозможность использо­вать оборудование с магнитометрами в обсаженном стволе обычно приводит к необходимости корректировки направ­ления бокового ствола «постфактум», тогда как дополнительные искривления ствола особенно нежелательны при КБ. Традиционной и, конечно же, не лучшей альтернативой служат многочисленные СПО с гироскопом.

Для более успешной реализации тех­нологии КБ необходим иной инструмент.

Одной из основных причин неопти­мального переноса веса колонны на до­лото при КБ является то, что при постоян­ном для гибкой трубы бурении в режиме скольжения (слайдирования) значитель­ная часть веса тратится на преодоление трения на изгибах. Большое число по­следних при КБ, в свою очередь, объяс­няется сложностью ориентирования до­лота. Однако эта проблема в существен­ной степени снимается с использовани­ем новой разработки забойного двигате­ля для колтюбинговой компоновки низа бурильной колонны (КНБК), оснащенно­го специальными отклонителями (RibSteerMotor, RSM). RSM снижает трение скольжения благодаря пониженной ис­кривленности ствола, в результате чего появляется возможность бурить более длинные боковые стволы. В свою оче­редь, более эффективное управление КНБК с RSM позволяет проводить ствол в узком продуктивном интервале, не вы­ходя за его границы за счет близкого рас­положения RSM к долоту.

Новый двигатель представлен в двух вариациях — 2 3/8 дюйма и 3-х дюймо­вой. При работе устройства выдвигают­ся клинья или отклонители, которые от­талкиваются от стенок скважин и поз­воляют соответствующим образом на­правлять компоновку.

На стадии полевых испытаний компо­новка с RSM прошла 1300 футов (400 м) за первую СПО с поддержанием задан­ной траектории. При этом средняя ин­тенсивность набора кривизны снизи­лась почти в три раза в сравнении с рас­четным стандартным показателем — с 12 до 4,4 гр. на 100 футов, что позволило провести ствол большей длины. Фактическая глубина скважины по стволу со­ставила 17640 футов при максимально возможной 18200 футов, тогда как стан­дартные компоновки и бурение с искус­ственной вибрацией дают соответствен­но 16850 и 17400 футов. Суммарная глу­бина и нагрузка на долото при стандарт­ной интенсивности набора кривизны равняется 300 фунтам (140 кг), а при ис­пользовании новой технологии на доло­то передается до 1600 фунтов (725 кг). Понятно, что с бицентрическими доло­тами, которые используются в основном для повторного захода, все гораздо слож­нее: изначально технология работала нестоль эффективно, как в случае с обычны­ми долотами. Поэтому двигатель, а вместе с ним и навигационный механизм, были подвергнуты серьезной доработке. В ре­зультате был существенно улучшен меха­низм и оптимизирована конструкция от-клонителей. Таким образом, сейчас техно­логия дает возможность с тем же успехом задавать направления даже при исполь­зовании с бицентрическими долотами.

Обратимся теперь к проблемам каро­тажа при КБ. Минимальный диаметр электрокаротажной компоновки (ResistivityLWD), которого удалось добиться разра­ботчикам BakerHughes, составляет 2 3/8 дюйма. Как в дальнейшем показала прак­тика испытаний, данный размер идеаль­но подходит для колтюбингового бурения: ведь при прохождении глинистого интер­вала с пониженной стабильностью ство­ла необходимо особенно внимательно от­носиться к осуществлению навигации. Скорость передачи данных (6 бит/сек), ко­торую обеспечивает измерительный ин­струмент, достаточно высокая, что позво­ляет оперативно принимать решения по ориентированию. Теперь больше не суще­ствует никаких ограничений при переда че — при необходимости информация мо­жет передаваться каждые две секунды.

К настоящему моменту с использова­нием данной технологии уже пробурено несколько скважин. При этом инстру­мент успешно использовался совместно с прибором, создающим искусственную вибрацию, что подчеркивает дополни­тельную надежность конструкции.

Еще один положительный момент — отпала необходимость проведения не­скольких не­скольких спуско-подъемных операций. Однако есть у технологии и свои недо­статки. Например, малый размер ин­струмента позволяет разместить на нем только два измерительных передатчика, что, в свою очередь, означает 16 кана­лов, вместо стандартных 32. Отсутству­ет и возможность замера азимутально­го сопротивления, что не позволяет от­слеживать изменения положения водо-нефтяного контакта (ВНК).

Впрочем, работы по устранению этих недостатков и общему совершенствова­нию технологии не прекращаются ни на минуту. Основная цель — добиться сбо­ра максимального количества данных в режиме реального времени с тем, чтобы можно было потом внести необходимые изменения в геологическую модель и определить дальнейшее направление

бурения. Также одной из первостепен­ных задач является возможность коли­чественной оценки кривых (при помо­щи данных по параметрам отхода от вертикали) для того, чтобы опять-таки можно было актуализировать получен­ную информацию в геологической мо­дели в режиме он-лайн.

Использование кабеля при бурении с колтюбингом снимает ограничения по скорости передачи данных. Однако в этом случае по завершении бурения перед этапом цементирования необходи­мо менять трубу на бескабельную, что не всегда можно себе позволить, осо­бенно на морских платформах.

Для преодоления этой проблемы бы­ла разработана система беспроводного обмена данных в двух направлениях — с поверхности к инструменту и, наоборот, от инструмента на поверхность с исполь­зованием гидравлического канала связи. Измерительное устройство в данном слу­чае небольшое и для его питания доста­точно встроенных турбин.

С данной технологией точно известно положение бурового инструмента, и мож­но с поверхности задавать нужные на­правления бурения. Также несомненный плюс технологии заключается в возмож­ности автоматической корректировки траектории. Кроме того, снижается уста­лостное воздействие на гибкую трубу.

Из минусов технологии можно отме­тить, во-первых, более низкую плот­ность передачи данных, поскольку это уже не кабельная телеметрия, а телемет­рия с использованием гидравлическо­го канала связи. Во-вторых, технология недостаточно эффективно работает со сжимаемыми жидкостями.

Последняя из рассматриваемых раз­работок направлена на оптимизацию зарезки боковых стволов из обсажен­ных вертикальных интервалов при по­мощи колтюбинга. Стандартная техно­логия предполагает «слепое» вырезание окна с последующей корректировкой траектории, поскольку магнитная ори-ентация внутри обсадной колонны невозможна. В свою очередь, корректировка траектории увеличивает искривленность ствола, тем самым увеличивая трение и снижая нагрузку на долото. Решение проблемы было найдено путем встраивания гирометра в КНБК. Технология позволяет за одну СПО установить и сориентировать клин-отклонитель. Недостаток технологии заключается в том, что при зарезке боковых стволов в присутствии вибрации снижается ка­чество гироизмерений, что, все-таки, обуславливает необходимость некото­рой дальнейшей корректировки траек­тории и соответствующую меру трения. Так или иначе, главный вывод состоит в том, что дальнейшее совершенство­вание технологии КБ может позволить отказаться от стандартного бурения во многих случаях.