Крепление ствола скважины хвостовиком большого диаметра в условиях малых зазоров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Крепление ствола скважины хвостовиком большого диаметра в условиях малых зазоров

Mamedbekov O.К., Bessel V.V., Shirali I.Ya.

Технико-технологические и геологические условия проводки скважин на морском месторождении «Булла-Дениз» имеют ряд особенностей, таких как высокие пластовые давления, наличие поглощающих пластов, большая глубина установки хвостовиков и малые зазоры между хвостовиком и стенкой скважины. Для исключения возможного заклинивания хвостовика в обсадной колонне в процессе спуска максимальный наружный диаметр подвески хвостовика был уменьшен.

Примененная технология крепления хвостовика в условиях малых зазоров и возможных осложнений в процессе спуска обеспечила уменьшение эффекта поршневания и свабирования, автозаполнение колонны при спуске, выравнивание давления между трубным и затрубным пространствами, возможность обратной циркуляции при возникновении проявления в скважине, проведение работ по креплению скважины в интервалах поглощающих пластов, где использование классических моделей с шаровыми или тарельчатыми обратными клапанами может привести к нежелательным последствиям, а также увеличение скорости спуска хвостовика в 4 раза.

«Булла-Дениз» -- газоконденсатное месторождение, открытое в 1975 г. в Азербайджане, расположено в 80 км к югу от Баку. Глубина моря на месторождении колеблется от 5 до 30 м. Нефтегазоносность связана с отложениями мелового возраста. Начальные запасы газа оцениваются в 17 млрд м³. Оператором месторождения является Государственная Нефтяная Компания Азербайджанской Республики (ГНКАР). В настоящее время здесь действуют 15 скважин, которые в целом за сутки добывают 1 млн м³ газа [1].

Технико-технологические и геологические условия проводки скважин на морском месторождении «Булла-Дениз» имеют следующие особенности:

* пласты высокого давления (85 МПа);

* наличие поглощающих пластов;

* высокая плотность бурового раствора, доходящая до 2,15 г/см³- 2,20 г/см³;

* длительные промывки скважины с целью вымывания газовых пачек и шлама;

* большая глубина установки подвесок хвостовиков;

* малые зазоры между хвостовиком и стенкой скважины.

Вышеприведенные условия приводят к значительному усложнению процесса спуска хвостовика и установки его в обсадной колонне. В особенности это относится к малым зазорам между хвостовиком и стенками обсадной колонны и скважины. Малые зазоры могут в процессе спуска привести к заклинке инструмента в обсадной колонне или к гидроразрыву пластов за счет эффекта поршневания.

С учетом индивидуального адаптивного подхода специалистов компании «НьюТек Сервисез» к проблемам каждого месторождения [2], а также приобретенного ранее опыта выполненной работы на скважине «Умид - 12» [3], была разработана технология крепления скважины для специфических условий месторождения «Булла-Дениз», которая учитывала наличие малых зазоров и возможные осложнения в процессе спуска хвостовика.

Компоновка хвостовика

«Булла-Дениз» -- газоконденсатное месторождение, открытое в 1975г. в Азербайджане, расположено в 80 км к югу от Баку. Глубина моря на месторождении колеблется от 5 до 30 м. Нефтегазоносность связана с отложениями мелового возраста. Начальные запасы газа оцениваются в 17 млрд м³. Оператором месторождения является Государственная Нефтяная Компания Азербайджанской Республики (ГНКАР). В настоящее время здесь действуют 15 скважин, которые в целом за сутки добывают 1 млн м³ газа.

Компоновка 193,7-мм хвостовика (толщина стенки 12,7 мм, марка стали Р-110) состояла из следующих элементов (рис. 1):

* автозаполняющийся башмак с обратным клапаном, активируемый сбрасываемым шаром;

* автозаполняющийся обратный клапан, активируемый сбрасываемым шаром;

* упорная муфта с седлом под шар и с замком под продавочную пробку хвостовика;

* гидравлическая двухконусная подвеска хвостовика. Несущая способность 232,2 тонны;

* пакер головы хвостовика с приемной воронкой. Рабочее дифференциальное давление на пакер 68,9 МПа.

Рис. 1 Схематическое изображение компоновки хвостовика без спускового инструмента и циркуляционного клапана (стрелками показано направление движения раствора при спуске)

Для исключения возможного заклинивания хвостовика в обсадной колонне в процессе спуска была проведена ее модификация. С этой целью максимальный наружный диаметр подвески хвостовика был уменьшен со стандарного 213,4 мм до 209,5 мм. Это позволило увеличить зазор между элементами подвески и обсадной колонной. В то же время, для компенсации уменьшения давлений на смятие и разрыв за счет уменьшения наружного диаметра элементов подвески хвостовика, гидроцилиндр и приемная воронка были изготовлены из стали Q-125.

Кроме этого, над спусковым инструментом был использован циркуляционный клапан (рис. 2), который в сочетании с автозаполняющимися обратным клапаном (рис. 3а) и башмаком (рис. 3б) позволил снизить эффект поршневания и спустить хвостовик до проектной глубины без проблем и при сравнительно большой скорости спуска.

Рис. 2 Циркуляционный клапан

а б

Рис. 3 а - Автозаполняющийся обратный клапан; б - Автозаполняющийся башмак с обратным клапаном

Спуск и активация элементов хвостовика

Спуск хвостовика осуществлялся на комбинированной бурильной колонне 140 ммЧ127 мм. Хвостовик, состоящий из безмуфтовых 193,7-мм труб с толщиной стенки 12,7 мм марки Р-110 и резьбой VAM FJL, был установлен в толстостенной 254-мм обсадной колонне с толщиной стенки 17,48 мм (внутренний диаметр 219,04 мм, проходной диаметр 215,09 мм) в интервале 5156 м - 5565 м.

В процессе спуска, благодаря использованию автозаполняющихся башмака и обратного клапана, происходило самозаполнение внутреннего объема спускаемого хвостовика (направление движения раствора показано стрелками на рис. 1). Это обеспечивалось тем, что подпружиненные створки клапана башмака (рис. 4) и обратного клапана (рис. 3) зафиксированы в открытом положении керамической втулкой (транспортное положение), что дает возможность свободного движения жидкости через клапаны в любом направлении.

Попадая в циркуляционный клапан, расположенный между спусковым инструментом и бурильной колонной, раствор проходит через открытые окна втулки клапана (транспортное положение) и попадает в кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами (показано стрелками на рис. 2). Благодаря этому уменьшается эффект поршневания и, как следствие, исключается вероятность гидроразрыва пластов.

Предварительно было проведено математическое моделирование зависимости эквивалентов градиента давления от скорости спуска хвостовика, результаты которого показаны на рис. 4.

скважина хвостовик месторождение

Рис. 4 Результаты математического моделирования зависимости эквивалентов градиента давления от скорости спуска хвостовика

Как видно из графика (рис. 4), при стандартной процедуре спуска с доливом раствора внутрь колонны максимально допустимая скорость спуска составляет 0,5 м/с. При превышении этой скорости произойдет гидроразрыв пласта. Предлагаемая технология спуска с использованием автозаполняющихся башмака и обратного клапана в сочетании с циркуляционным клапаном позволила для конкретных условий месторождения «Булла...» увеличить скорость спуска хвостовика в 4 раза.

После доведения хвостовика до забоя были проведены следующие операции по активации элементов хвостовика и его цементирования:

* Последовательная активация циркуляционного клапана (закрытие отверстий в корпусе за счет движения вниз втулки, прикрепленной к седлу клапана), а также автозаполняющихся обратного клапана и башмака (перекрытие внутреннего пространства створкой клапана под действием пружины) путем сброса и прокачки 38,1-мм шара.

* Активация подвески хвостовика путем сброса и прокачки 44,5-мм шара до посадки в седло упорной муфты и поднятию давления до 165 бар.

* Срезка седла упорной муфты и открытие цементировочных портов путем поднятия давления до 250 бар.

* Освобожение спускового инструмента путем установки его в нейтральное положение и правого вращения на 15 оборотов.

* Закачка необходимого объема цементного раствора. Сброс продавочной пробки бурильных труб. Закачка продавочной жидкости. Срезка продавочной пробки хвостовика. Продолжение закачки продавочной жидкости до посадки пробки хвостовика в упорной муфте и получения давления «стоп».

* Установка пакера головы хвостовика путем разгрузки 25 - 30 т веса бурильного инструмента на приемную воронку.

* Извлечение спускового инструмента из скважины.

Выводы

Предложенная технология крепления хвостовика в условиях малых зазоров и возможных осложнений в процессе спуска обеспечила:

* уменьшение эффекта поршневания и свабирования;

* автозаполнение колонны при спуске;

* выравнивание давления между трубным и затрубным пространствами;

* возможность обратной циркуляции при возникновении проявления в скважине;

* проведение работ по креплению скважины в интервалах поглощающих пластов, где использование классических моделей с шаровыми или тарельчатыми обратными клапанами может привести к нежелательным последствиям;

* увеличение скорости спуска хвостовика в 4 раза и, соответственно, уменьшение времени, необходимого для спуска хвостовика.

Литература

1. «Булла-Дениз» месторождение.

2. Мамедбеков О.К., Бессель В.В., Дудка А.В. Особенности крепления скважин хвостовиками в осложненных горно-геологических условиях // Нефтесервис. 2013. № 4. С. 41-42.

3. Ширали И.Я., Мамедбеков О.К., Бессель В.В. Опыт крепления бокового ствола морской скважины «Умид-12» хвостовиком большого диаметра в осложненных горно-геологических условиях // Бурение и нефть. 2014. № 9. С. 35-37.

Размещено на Allbest.ru