Повышение качества крепления скважин

Развитие нефтегазовой отрасли, имеющей важное стратегическое значение для экономики нашей страны, основывается на применении современной и работоспособной техники и технологий. Высокая доля потребления импорта в этом направлении создает потенциальную угрозу энергетической безопасности. Импортозамещение направленно на сохранение и развитие национальных технологий, оборудования и является правильным направлением в экономической политике разных стран, в том числе и России.

Как сообщил в марте 2015 г. глава Министерства природных ресурсов и экологии РФ Сергей Донской, объем доказанных запасов нефти в России составляет около 14 млрд т. Нефтяная промышленность, являясь одним из основных источников дохода для государства, одновременно является основным потребителем различных инновационных идей и продуктов [1].

Разбуривание нефтяных и газовых месторождений скважинами с горизонтальным окончанием является эффективным методом формирования оптимальной системы разработки и восстановления продуктивности на поздней стадии эксплуатации.

До настоящего времени в большинстве случаев так и не удалось создать эффективную технологию крепления скважин с горизонтальным окончанием забоя, как в боковых стволах, так и в горизонтально-разветвленных скважинах, в связи с чем темп обводнения этих скважин на много выше, чем в вертикальных и наклонно-направленных [2]. Наиболее актуальной проблемой при креплении горизонтальных скважин является спуск обсадных колонн (хвостовиков) в скважины с большим отходом от вертикали.

Качество спуска обсадной колонны в скважину зависит от подготовленности ствола и интенсивности изменения зенитного угла, наличия комплекса технических средств для обеспечения качественного спуска и цементирования обсадной колонны с большой длиной горизонтального участка [3].

К такому комплексу технических средств можно отнести центраторы. Большинство центраторов используются как для центрирования обсадной колонны при цементировании, так и для предотвращения дифференциального прихвата колонны путем уменьшения площади поверхности ее контакта со стенкой скважины. Некоторые типы центраторов снижают крутящий момент и силы трения в процессе спуска, а другие только защищают критически важные компоненты колонны [3-13].

На кафедре Бурения нефтяных и газовых скважин Альметьевского государственного нефтяного института ведутся исследования методов, позволяющих снижать коэффициент трения при спуске обсадной колонны о стенки скважины, особенно в скважинах с горизонтальными участками [4-13]. Был разработан скользящий центратор, включающий корпус с концевыми частями в виде центрирующих колец, соединенных между собой ребрами (см. рис. 1). При этом подвижные металлические шарики в центрирующих кольцах перекатываются по стенкам скважины, обеспечивая надежное центрирование и стабилизацию бурильной колонны в скважине. Скользящий центратор закрепляется на обсадной колонне и фиксируется стопорными болтами.

Рисунок 1 – Скользящий центратор

Собранная компоновка спускается в скважину, где скользящий центратор вместе с обсадной колонной будет совершать вращательное и поступательное движения [13]. Скользящий центратор будет центрировать колонну по сечению скважины и способствовать уменьшению механического трения и осевого сопротивления движению как в обсаженных, так и в открытых стволах. Центратор был изготовлен в ПАО «Татнефть» им. В. Д. Шашина Бугульминском механическом заводе. Наружный диаметр центратора 178 мм, внутренний – 148 мм. Масса центратора 5,3 кг. Предполагается заполнение мест качения шариков смазкой Литол 24 ГОСТ 21150-87. Центратор крепится на обсадную колонну стопорными болтами М 10 в количестве 12 штук (по 6 болтов на верхнее и нижнее кольца). Опытно-промысловые испытания скользящего центратора проводились 15.08.2016 г. на скважине Абдрахмановской площади НГДУ «Лениногорскнефть» Альметьевским предприятием буровых работ под руководством бригады мастера Зиганшина А. Г.

Рисунок 2 – Скользящий центратор перед спуском в скважину

Глубина скважины 1727 м, проектный горизонт пашийский, диаметр скважины 215,9 мм. Назначение скважины: добывающая. Бурение велось буровой установкой ZJ30-1700D.

Осадочная толща Абдрахмановской площади сложена образованиями девонской, каменноугольной, пермской и четвертичной систем.

Конструкция скважины состоит из трех обсадных колонн (шахта диаметром 426 мм – 10 м, кондуктор диаметром 245 мм – 239 м, эксплуатационная колонна диаметром 146 мм – 1727 м).

Опытный образец скользящего центратора СЦ-148/178 мм установили на 146 мм эксплуатационную колонну в интервале 260-270 м от устья скважины в Артинском ярусе, который сложен переслаивающимися известняками и доломитами с линзами гипса и ангидрита.

Цементирование эксплуатационной колонны проводилось 17.08.2016 г. Технологическая оснастка эксплуатационной колонны представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Технологическая оснастка эксплуатационной колонны

Элементы технологической оснастки колонны		Суммарное кол-во на колонну, шт
наименование, шифр, типоразмер	интервал установки от устья скважины, м
Башмак БК-Т 146	1727	1
Башмачный патрубок - ОТТМ-146x7,7	1722-1727	5м
Обратный клапан ЦКОД-146-1	1722	1
Патрубок 146,1х7,7	1717-1722	5м
Кольцо-Стоп с обратным клапаном КС с ОК	1717	1
УМЦ 146/216	(по рез. ГИС)	3
Центратор - турбулизатор потока 146/216 дополнительно к УМЦ	(по рез. ГИС)	3
Центратор - турбулизатор потока 146/216	1697, 1707, 1717	3
Центратор - турбулизатор потока 146/216	1480-1500	2
Центратор - турбулизатор потока 146/216	1170-1190	2
Центратор - турбулизатор потока 146/216	840-870	3
Центратор - турбулизатор потока 146/216	725, 735	2
МСЦ-146Б	715 (по рез. ГИС)	1
Центратор - турбулизатор потока 146/216	695, 705	2
Центратор - турбулизатор потока 146/216	500-520	3
Центратор - турбулизатор потока 146/216	10, 20, 210, 220, 230	5
Скользящий центратор СЦ 148/178	265	1
Пробка цементировочная (146)	-	1

Состав и количество тампонирующей смеси:

1 ступень: 5 т цемента ρ=1,74 г/см³,31 т цемента ρ=1,85 г/см³, 6 т цемента марки «G» ρ=1,9 г/см³.

2 ступень: 19 т гельцемента ρ=1,64 г/см³, 5 т цемента ρ=1,84 г/см³.

По данным проведенных в скважине геофизических исследований (АКЦ, СГДТ) 27.08.16. видно, что центратор расположен на месте его установки и работоспособен. При спуске обсадной колонны не было зафиксировано затруднений, затяжек и прихватов колонны, т.е. опытно-промысловые испытания скользящего центратора прошли успешно.

На рисунке 3 показаны результаты геофизических исследований.

Рисунок 3 –Результаты определения качества цементирования СГДТ

Таким образом, скользящий центратор позволяет снизить коэффициент трения, обеспечить спуск обсадной колонны до забоя и качественное цементирование колонны в скважинах с горизонтальным окончанием. Необходимы дальнейшие теоретические и лабораторные исследования для оптимизации конструкции скользящего центратора.

Литература

1. Нефтегазовая отрасль России в цифрах и фактах. tass.ru/ekonomika/3215065.

2. Ларин П. А., Гуторов Ю. А., Якунина С. Н.. Проблемы качественного нефтегазовых скважин сложного профиля // РКНТЦ, 2013, 200.

3. Дудаладов А. К., Ванифатьева А. В., Стрыхарь А. Ф. Комплекс технических средств для обеспечения оптимальных условий спуска и цементирования обсадных колонн в горизонтальные скважины с большой длиной горизонтального участка// Бурение и нефть, 2015, №8.

4. Любимова С.В., Хузина Л.Б. Разработка вспомогательного оборудования, снижающего коэффициент трения бурильной колонны о стенки скважины при бурении скважин с горизонтальным участком// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2012. № 2. С. 12-16.

5. Фазлыева Р.И., Хузина Л.Б. Современные типы центраторов для бурения скважин // Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современные технологии в нефтегазовом деле-2015», Аркаим (Уфа), 2015. С. 367-372.

6. Хузина Л.Б., Габдрахимов М.С. Методы регулирования динамической нагрузки долота//Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2006. № 8. С. 335-337.

7. Хузина Л. Б., Любимова С. В. Технико-технологическое решение для снижения коэффициента трения бурильной колонны о стенки скважины при бурении скважин с горизонтальным участком // Нефтегазовое дело, 2012. № 2. С. 194-203.

8. Хузина Л.Б., Любимова С.В. Механизмы для снижения сил трения при бурении горизонтальных участков скважин // Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современные технологии в нефтегазовом деле – 2016», УГНТУ, 2016. С. 530-535.

9. Хузина Л.Б., Любимова С.В., Сливченко А.Ф. Снижение трения при бурении //Neftegaz.RU, 2016. № 3. С. 38-41.

10. Хузина Л. Б., Фазлыева Р. И., Теляшева Э. А. Скользящий центратор для бурения скважин с горизонтальным окончанием // Уральский научный вестник, 2014. №8. С.57-60.

12. Хузина Л.Б., Шайхутдинова А.Ф. Повышение качества строительства скважин применением эффективной компоновки низа бурильной колонны//Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2015. № 2. С. 52-56.

13. Патент на полезную модель RU №127805 Е21 В17/10. Скользящий центратор/ Хузина Л. Б., Шафигуллин Р. И., Фазлыева Р. И., Теляшева Э. А. Опубл.: 10.05.2013.