XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

доктор технічних наук, Коцкулич Я. С., канд. техніч. наук, Марцинків О. Б., Витвицький І. І. ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ ЯКІСТЬ КРІПЛЕННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ СВЕРДЛОВИН

Доктор технічних наук Коцкулич Ярослав Степанович, кандидат технічних наук Марцинків Олег Богданович, Витвицький Іван Іванович

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ ЯКІСТЬ КРІПЛЕННЯ ПОХИЛО-СКЕРОВАНИХ СВЕРДЛОВИН

Для ефективної експлуатації нафтогазових родовищ та підвищення коефіцієнта флюїдовилучення необхідно нарощувати обсяги буріння похило-скерованих свердловин. Однак, практика спорудження таких свердловин поставила перед фахівцями цілу низку проблем, серед яких і забезпечення необхідного рівня надійності кріплення свердловини, як інженерної споруди. Технологія буріння та кріплення похило-скерованих свердловин, характеризуються специфічними особливостями, які полягають в наступному:

•1)       ствол похило-скерованої свердловини може мати значне відхилення від вертикалі і практично завжди викривлений у просторі;

•2)       ствол свердловини завжди ускладнений жолобними виробками внаслідок руху колони бурильних труб та їх тертя об стінки свердловини. Орієнтація виробок у просторі зазвичай невідома, що ускладнює технологію поглиблення та кріплення свердловини;

•3)       викривлення ствола свердловини в більшості випадків сприяє підвищенню імовірності ускладнень за рахунок каверноутворення;

•4)       імовірність забезпечення чистоти ствола свердловини від твердої фази значно нижча у порівнянні з вертикальними;

•5)        обсадна колона в похило-скерованій свердловині під час опускання та обертово-поступальному русі піддається дії додаткових сил, які можуть спричинити її пошкодження.

При бурінні похило-скерованих свердловин особливе значення має допустима інтенсивність викривлення ствола, при якій забезпечується нормальна робота обсадних колон та якісне їх цементування.

На сьогодні розроблено велику кількість профілів, які застосовують в практиці буріння похило-скерованих свердловин. Тип профіля вибирають в залежності від геологічного розрізу, призначення свердловини, технічних можливостей забезпечення буріння окремих ділянок з таким розрахунком, щоб забезпечити мінімум витрат коштів та часу на вирішення задач конкретною свердловиною. Профіль похило-скерованої свердловини повинен забезпечити:

•-     доведення свердловини до проектної глибини без будь-яких ускладнень при існуючому рівні техніки та технології бурових робіт;

•-     якісне спорудження свердловини при мінімальних витратах коштів та часу;

•-     досягнення проектного зміщення вибою від вертикалі в заданому напрямку з урахуванням допустимих норм відхилень від проектного положення при мінімальному обсягу робіт з відхилюючим інструментом;

•-     мінімальну кількість перегинів ствола з радіусами викривлення, які не перевищують допустимих величин;

•-     можливість проходження по стволу свердловини різних компоновок, обсадних колон, елементів підземного обладнання;

•-     тривалу і безаварійну експлуатацію свердловини.

Всі типи профілів розділяють на дві групи. До першої групи належать профілі звичайного типу, які утворюють криву, розташовану в одній площині, до другої групи - профілі, вісь яких розташована в просторі. При інших рівних умовах перевагу необхідно віддавати звичайним профілям.

Жолобні виробки утворюються під час обертового та поступального руху бурового інструменту по стволу свердловини. За даними Е.П.Фролова [1], вони виникають навіть у тому випадку, коли кут викривлення не перевищує 2-3°. Найнебезпечніші з точки зору каверноутворення вважаються м'які глинисті породи з пропластками пісковика та алевроліта. В глинах жолобні виробки мають більші розміри, ніж в пісковиках та алевролітах. В утворенні жолобних виробок визначальне значення (крім притискуючої сили і руху бурильного інструменту) мають інтенсивність зміни зенітного та азимутального кутів на певній ділянці свердловини.

Одним з головних факторів підвищення якості цементування похило-скерованих свердловин є виключення умов утворення жолобних виробок при бурінні. Вони є однією з основних причин утворення каналів в заколонному просторі свердловин, оскільки їх заповнення тампонажним розчином в більшості випадків не забезпечується, особливо коли обсадна колона перекриває вхід або вихід (а часто і вхід і вихід) виробки.

Жолобоутворення, як супутній негативний процес, можна значно зменшити за рахунок збільшення  проходки за один рейс та механічної швидкості буріння, а також застосуванням спеціальних промивальних рідин, які закріплюють стінки свердловини. Позитивні результати дає встановлення на колоні бурильних труб протекторів, які при обертовому бурінні зменшують площу контакту колони зі стінками свердловини.

Зміна форми поперечного січення ствола свердловини за рахунок утворення жолобних виробок суттєво знижує якість цементування свердловин. Наявність промивальної рідини в жолобних виробках сприяє каналоутворенню в цементному каменю, а неврахування об'єму виробок може призвести до недопідйому тампонажного розчину на задану висоту.

За даними Н.А.Григор'єва [2] збільшення діаметра похило-скерованих свердловин відбувається під дією контактного тиску вигнутого низу колони бурильних труб на стінки свердловини в сукупності з вібрацією, яка виникає внаслідок переміщення долота по вибою.

Крім того, утворенню каверн сприяє похиле розташування стволів свердловин, застосування відхилюючих пристроїв та опорно-центруючих елементів, перетинання пластів по давній траєкторії та інше.

Досвід буріння показує, що викривлення стволів свердловин сприяє збільшенню кількості аварій та ускладнень. За даними [3] збільшення зенітного кута з 3 до 8° і більше призводить до зростання кількості негерметичних обсадних колон. В переважаючій більшості випадків герметичність обсадних колон порушувалась на ділянках перегину ствола свердловини (інтенсивне зростання чи зменшення кута нахилу ствола). Чим більша абсолютна величина та інтенсивність перегину ствола, тим частіше проявляється негерметичність з'єднань обсадних колон.

Викривлення свердловин також суттєво впливає на частоту виникнення ускладнень під час спуску обсадних колон та їх цементування.

Витіснення промивальної рідини з кільцевого простору похило-скерованої свердловини тампонажним розчином навіть при концентричному розташуванні обсадної колони, буде давати інші результати, ніж у вертикальній свердловині при загальноприйнятій технології робіт.

Характерною особливістю кріплення ПС і ГС є те, що в такій свердловині застосування центруючих пристроїв не гарантує повної відсутності контакту колони зі стінками свердловини. Ексцентричність розташування обсадної колони майже завжди має місце, що ускладнює процес цементування. Варіантів ексцентричного розташування обсадної колони у викривленій свердловині, особливо в незакріплених стволах, може бути багато. Найбільш загальним, причому найменш бажаним з точки зору якісного цементування (найменша імовірність заміщення промивальної рідини тампонажним розчином), може вважатись випадок прилягання окремих ділянок обсадної колони до стінок свердловини. У такому разі колона лежить на стінці свердловини, контактуючи з нею деякою криволінійною площиною (теоретично в ідеальному випадку, коли прирівняти обсадну колону та свердловину до абсолютно жорстких циліндрів, контакт буде відбуватись по твірній). У реальній свердловині стінка деформується в основному за рахунок товстої фільтраційної кірки і розміри площі контакту збільшуються.

Найбільш повне витіснення промивальної рідини тампонажним розчином буде досягнуто при умові, що свердловина буде мати форму ідеального циліндра з гладкими і рівними, без електричного заряду, стінками, а витіснювана рідина - вода. Тоді тільки молекулярний шар рідини залишиться на стінках свердловини. У реальних свердловинах цього досягнути неможливо, тому імовірність гарантії якісного кріплення цементування найбільш правильно оцінювати за величиною коефіцієнта, який характеризує ступінь відхилення форми  реального ствола і властивостей рідини від ідеальних.

Отже, максимально можливе врахування зазначених факторів забезпечить умови для спорудження похило-скерованої свердловини з якісним стволом без ускладнень і, як наслідок сформувати у ній надійне і герметичне цементне кільце.

Література:

•1.Фролов Е.П. Предупреждение осложнений при бурении наклонно-направленых скважин. - Нефтяное хозяйство, 1981, №7, с.19-21.

•2.Григорьев Н.А. Бурение наклонных скважин уменьшенных и малых диаметров. - М.: Недра, 1974, 167с.

•3.   Шинкевич Г.Г. Расчет резьбовых соединений обсадных труб с учетом изгиба в наклонно-направленых скважинах. - Нефтяное хозяйство, 1979, №11, с.14-17.


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>