Технология расширяющихся фильтров ess компании weatherford

ОСЛОЖНЕНИЯ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН, СВЯЗАННЫЕ С
ИНТЕНСИВНЫМ

ВЫНОСОМ
ПЕСКА НА ЗАБОЙ

На
сегодняшний день, пескопроявление
является распространённой причиной
ремонтов добывающих скважин.
Зачастую пласты представлены
слабосцементированными породами ,
большая часть из них
являются рыхлыми, вследствие чего в
процессе эксплуатации нефтегазовых
месторождений ухудшается
состояние ПЗП и поступления на забой
продуктов разрушения, в частности
выброса песка на забой. В результате
выноса песка возникают серьезные
осложнения при эксплуатации
скважин — отказы глубинно-насосного
оборудования, прихват НКТ, искривление
эксплуатационных колонн. При
скорости газового потока более 10 м/с и
большом содержании механических примесей
наблюдается интенсивный абразивный
износ промыслового оборудования
[6], преждевременно выходят из строя
угловые штуцера, задвижки,
насосно-компрессорные трубы и другое
оборудование (рис. 1).

Рис.
1
Разрушение обвязки скважины в результате
абразивного износа

Спустя
некоторое время песок будет накапливаться
в стволе, образуя песчаную пробку. Как
правило, все это приводит к значительным
материальным затратам — проведению
подземных и капитальных ремонтов
скважин. Предотвращение разрушения
слабосцементированных пород и выноса
песка представляет собой сложнейшую и
до настоящего времени не имеющую типовых
и максимально эффективных системных
решений проблему — в каждом случае
необходим индивидуальный подход в
зависимости от конкретных
петрофизических свойств пласта и
горно-геологических условий. В статье
рассмотрим наиболее эффективный способ
борьбы с пескопроявлением
— использование расширяющегося фильтра.

Впервые
данная технология была применена в
конце 90-х гг. XX века компанией Weatherford.
К 2009 г. зафиксировано уже более
570 внедрений ESS [4] с отказами на начальной
стадии эксплуатации менее 5 %.
Заканчивание необсаженных скважин по
данной технологии по сравнению
с традиционными методами имеет ряд
преимуществ, главные из которых — это
хороший средний скин-фактор 0,3 и высокая
надёжность [5]. Другие
преимущества, такие, как большая площадь,
открытая для фильтрации, и
регулируемый контакт ESS со
стенками скважины, обеспечивают
функциональность гравийной упаковки,
которая сочетается с эксплуатационной
простотой стандартных механических
фильтров. На сегодняшний
день опубликовано большое количество
результатов исследования производительности
ESS в скважинах разнообразных
типов: вертикальных, горизонтальных,
газовых, газоконденсатных, нефтяных и
нагнетательных [5].

На
Бригантинском месторождении (Brigantine),
которое представляет собой небольшое
газовое месторождение
на шельфе, расположенное в южной части
Северного моря, три скважины были
закончены с применением
технологии расширяющихся щелевых
фильтров, что сократило срок заканчивания
на 32 дня (по сравнению с проектным) и
сэкономило 13,5 млн дол. При этом
продуктивность скважин оказалась на
23…40 % выше ожидаемой.

К
примеру, на месторождении Ксинянг
(Xijang) в Китае, которое находится на
поздней стадии разработки с высокой
обводнённостью, ESS был установлен в ряде
скважин, включая многоствольные. Каждый
ствол давал продукцию в 2…3 раза больше,
чем при альтернативных способах
заканчивания скважин с менеджментом
пескопроявления, таких, в
частности, как технология Frac&Pack и
гравийные упаковки.

Система
ЕSS основана на щелевом расширяемом
трубчатом элементе, где щели располагаются
продольно (вдоль оси) по всей длине
трубы. Эти щели формируются путём
автоматического эрозионного
водоструйного процесса, что
позволяет контролировать геометрию
щелей и задавать их точное распределение
по трубе. При расширении щели открываются
в форме «бриллианта». Типичная
расширенная
щелевая труба представлена на рис. 2.
Такая форма по сравнению с
другими методами контроля
пескопроявления обеспечивает экстремально
высокую площадь фильтрации (рис 2.)

Рис.
2
Расширенный щелевая труба

Поступление
песка в этой системе контролируется с
использованием проволочной сетки
датского или голландского
саржевого плетения «датский твил».
Сетка защищена во время установки и
эксплуатации фиксирующим
слоем, окутывающим и основную трубу, и
сетку. Таким образом, система состоит
из трёх слоев: основная перфорированная
труба, сетка и фиксатор. Механическая
устойчивость конструкции
обеспечивается лазерной сваркой
через все три слоя, т. е. от фиксатора до
основной трубы. Расширение ESS осуществляется
несколькими способами: конусом
фиксированного диаметра, фиксированным
вращательным расширением и гибким
вращательным расширением. Гибкие системы
расширения были разработаны для
обеспечения возможности расширяемому
щелевому фильтру подстраиваться под
геометрию скважины. В первую
очередь система ESS была разработана для
скважин с открытым забоем, хотя вполне
успешно используется и в
обсаженных скважинах. Преимущество
открытого завершения скважины с ESS
заключается в надёжном исключении
пространства между фильтром и породой,
при этом ствол скважины закреплён, а
риск вымывания породы минимален.

В
заключение можно сделать следующие
выводы.

1.
Потеря устойчивости пород и неконтролируемое
пескопроявление — это актуальная на
сегодняшний день проблема разработки
отечественных нефтяных месторождений.
Вынос в скважины песка и других обломочных
фракций часто является следствием
интенсификации добычи нефти, посколькe
многие известные методы инициируют
механическое разрушение продуктивных
пластов.

2.
Пескопроявление явилось основной
причиной отказа УЭЦН на Славкинском
нефтяном месторождении, что экспериментально
доказано исследованием образца шламовых
отложений физико-аналитическими методами
с применением высокоточного оборудования.

3.
Обзор известных способов борьбы с
пескопроявлением позволяет рекомендовать
к внедрению технологию щелевых
расширяющихся фильтров (ESS).

Данная
технология обладает функциональностью
и надёжностью гравийных упаковок, но
отличается гораздо меньшей стоимостью
и простотой установки, в чём не уступает
стандартным механическим фильтрам.

Литература
:

1.
Фомина А.А. Повышение эффективности
форсированного отбора жидкости из
песчаных коллекторов на при- мере
нефтяных месторождений Самарской
области: Автореф. дис. … канд. техн. наук.
—М., 2009.

2.
Диагностирование состава солевых
отложений методами рентгенодифрактометрического
и энергодисперсионного микроанализа
/ В.А. Ольховская, А.В. Песков, А.А. Ермошкин,
В.В. Гритчина // Нефтепромысловое дело.
— № 5. — 2010. — С. 44—52.

3.
Башкатов А.Д. Прогрессивные технологии
сооружения скважин. — М.: ООО
«Недра-Бизнесцентр», 2003. — 554 с.

4.
Jones C., Watson K. and Morgan Q. Formation Loading and Deformation
of Expandable Sand Screens // SPE Paper no 143941, European Formation
Damage Conference, Noordwijk. — The Netherlands, 2011.

5.
Jones C., Tollefsen M., Metcalfe P., Cameron J., Hillis D. and Morgan
Q. Expandable Sand Screen Selection, Performance and Reliability: A
Review of the First 340 Installations // SPE Paper no 97282, Middle
East Drilling Technology Conference, Dubai, U.A.E., 2005

6.
Motorin D.V., Krotov P.S., Gur’yanov V.V. Problemy dobychi gaza na
zavershayushchem etape razrabotki mestorozhdeniy // Territoriya
Neftegaz. – 2011. – № 10. – S. 45–57.

Источник

1.

Расширяясь в будущее –
Твердые расширяемые трубы
~
• Технология
• Оборудование и
• Его применение
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

2.

Начало
~
Развитие расширяемых труб
~ 1988: Shell начинает исследования.
1992:
Shell разрабатывает идею расширяемого фильтра.
1994: Weatherford / Petroline использует патентованую щелевую
технологию.
1995:
Первые продажи щелевых труб для Shell — West Texas. (Июль)
1999: Первая коммерческая установка расширяемого хвостовика Chevron
– морская буровая Louisiana. (Nov.)
2002:
Первая установка полной расширяемой системы Maxus — Asia. (Feb.)
Первая установка MetalSkin™ ситема пластыря для обсадной
колонны Aera – California. (July)
2004:
Полевые испытания хвостовика SlimBore.
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

3. Уникальное расширяемое оборудование для каждого сектора рынка технологий

Секторы
Заканчивание
Улучшение
Хвостовики для закрытого
ствола
Расширяемые песочные
фильтры
(ESSTM)
(MetalSkinTM)
(SecondSkinTM)
Строительство
Хвостовики
для открытого
ствола
(SlimBoreTM) Альтернативные
хвостовики
(ABLTM)
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

4. Альтернативные хвостовики

ABL
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

5. Преимущества

Проблемные
зоны
Преимущества
• Нестабильный
ствол
• Набухающие
сланцы
• Зоны потерь
раствора
• Зоны с
большим
давлением
• Потенциал
прилипания
• Высоко
посаженная
обсадка
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
• Сохранение
размера
обсадки без
потери размера
ствола
• Изолирует
проблему, а не
весь ствол
• Уменьшение
подвесок
• Увеличивает
финальный
размер ствола
• Значительная
экономия
Традиционные
Решение ABL
решения

6. Установочный инструмент

Конус-шаблон
Рабочий конус
Обходные отверстия
Срезаемые
стержни
6 5/8” ABL
8 5/8” ABL
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
Верхнее соединение

7. ABL Оборудование

Муфта
Шпилька
(перевернуто)
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

8. ABL Expansion

9. ALTERNATIVE BOREHOLE LINER

10. Возможные размеры

ABL размер (Внеш.
диам. до
расширения)
Предыдущий размер обсадки
(Самый распространенный
размер выделен)
Шаблон конуса или
расширенный внутр.
диам.
Рекомендованн
ый размер
подбурки
4 1/2″ (114mm)
6 5/8″ (168mm) — 7″ (177mm) 7 5/8″ (193mm)
5.125″ (130mm) 6.750″ (171mm)
8 1/2″ (215mm)
9 5/8″ (244mm) — 9 7/8″ (250mm) 10 3/4″ (273mm)
10 3/4″ (273mm) — 11 7/8″ (301mm)
— 13 3/8″ (339mm) — 14″ (355mm)
7.000″ (177mm) 8.500″ (215mm)
9.875″ (250mm) 12.250″ (311mm)
К размерам меньшим этих для
обсадки….
и может быть расширен
до этого внеш. диам.
6 5/8″ (168mm)
8 5/8″ (219mm)
Этот размер ABL
подойдет….
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
12 1/4″ (311mm)
16″ (406mm)

11.

Установка ABL
Подготовка скважины
Бурение
Подбурка
Каротаж
Спуск системы
Спуск
Подготовка к расширению
Расширение системы
Расширение
Подготовка к цементированию
Цеметирование
Цементирование
Подготовка к выбуриванию
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

12.

ul
ar
Tu
b
Lu
br
ic
at
io
n
Co
Твердое
расширяемое
n
o
i
оборудование
ns ly
tio
ec
nn
ns
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
a b
p
Ex sem
As
Hydraulic
Jack &
Anchor
Front
Pressure
Seal
Expansion
Mandrel
Bottom
Drillable
Seal Cone
Hole Finder

13. Технологии расширения

Вращательное
расширение
Патентованная технология
компании Weatherford’s
Расширение конусом
Weatherford имеет доступ к
технологии через лицензию с
Shell
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

14.

пластырь MetalSkin ™
Расширение конуом не может
повторить точный профиль
ствола/обсадки даже при
использовании эластомеров
расширенная
трубка
Эластомер
Коррозия
Обсадка
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
расширение металла к
металлу позволяет точное
соответствие устраняя любые
зазоры, увеличивая
максимальное сопротивление
сжатию

15.

преимущества MetalSkin™
Применения
Водоизоляция
Ремонт обсадки
Зоновая изоляция
Восстановление коррозийных
повреждений
Увеличение добычи
Максимальный диаметр
Минимальные потери в диаметре
Увеличение сопротивления сжатию и
разрыву
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

16.

преимущества MetalSkin™
Системы металл к металлу
Устраняет зазоры
Увеличивает жесткость
Широкий выбор материалов
Увеличенный Thru-Bore
Подходит к операциям по
заканчиванию/интервенции
Увеличенная добыча
Извлекаемая расширяемая
система
Извлечение
Возможное частичное расширение
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

17. Применение MetalSkin™

• Зональная изоляция
• Гидроизоляция
• Ремонт обсадки
• Ремонт коррозии
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
• Латеральное
перекрытие

18. Перекрытие прорезанного окна

19. MetalSkin™

Расширяемый хвостовик
• 150k якорные системы
• 5000psi API изоляция
MetalSkin™
• Стандартный 38ft муфта вверх
• 5000 psi API изоляция
• 2500+ psi места соединений
Расширяемые соединения
• Hydril “ DoubleFlex™ ” дизайн
• Левосторонняя резьба
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

20. Точное расширение

Wall thickness
of outer
Толщина
стенки внешней
casing
varies but is,
обсадки
изменяется
completely
ноnevertheless,
всегда полностью
clad by
прижата
к the expanded
tubular
расширенной
трубе
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

21.

MetalSkin ™
5 ½” N-80 Обсадка
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

22.

23. 24. Конусное расширение через соединение

25.

SlimBoreTM
Якорь с плашками
Передние
изоляторы
система SlimBore
конусного
расширения,
(7-5/8″ X 9-5/8”)
Конус и
централизатор
Вторичный конус
Пусковик
Защитный рукав
Autofill башмак с
клапаном
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

26.

SlimBoreTM
1
2
3
4
5
6
As RIH
Convert
AutoFill
Valve to
Float
Drop ball to
activate jack
& start
launcher
Launcher
Complete
Ball seat
sheared
Cement
Liner
followed by
Drill Pipe
Wiper Dart
Lower
Assembly
released –
Expansion
Continues
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

27.

TM
OptiWellTM дизайн расширяемых технологий
4-1/4”
5-1/2”
30-0”
7-0”
26-0”
20-0”
18-0”
10-3/4”
16-0”
13-3/8”
5-1/2”
11-3/4”
7-5/8”
6-0”
8-5/8”
11-3/4”
8-5/8”
13-3/8”
5-1/2”
7-5/8”
6-0”
7-5/8”
5-1/2”
6-0”
13-3/8”
11-3/4”
9-5/8”
9-5/8”
7-0”
9-5/8” or 9-3/8”
5-1/2”
7-5/8”
7-0” FJ
Обычный дизайн
Расширяемый дизайн
OptiWellTM Схема решений
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
5-1/2”

28.

обычный план
план с расширяемыми
36” Drive Pipe
Drive Pipe 36″
22″
22″
18″
18″
16″
16″
Expanded 13-3/8″ × 16″
Shell
Глубокие воды
13-3/8″
11-3/4″
9-5/8″
7-5/8″
13-3/8″
11-3/4″
Expanded 9-5/8″ × 11-3/4″
8-5/8″
EGT00118
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

29.

обычный план
план с расширяемыми
36″
20″
16″
26″
Expanded 13-3/8″ × 16″
20″
Глубоко
водный
SlimBoreTM
16″
13-3/8″
11-3/4″
13-3/8″
Expanded 9-5/8″ × 11-3/4″
11-3/4″
9-5/8″
9-3/8″
Expanded 7-5/8″ × 9-3/8″
7″
7″
EGT00118
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

30. Сохранение размера скважины

Обычный дизайн
20″ Drive Pipe
Дизайн с расширяемыми технологиями
20″ Drive Pipe
13-3/8” 72 #/ft
13-3/8” 72 #/ft
Top of 7” Liner
Top of 7” Liner
9 5/8” 53.5#/ft
Top of 5 1/2” Liner
7” 32 #/ft
5 1/2” 17 #/ft
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
Top of 7-5/8” x 9-5/8” SBL
9-5/8” 53.5 #/ft
7-5/8” x 9-5/8” SBL
7” FJ 32 #/ft

31.

Твердые
расширяемые
трубы
Есть ли будущее
в объединение
Расширени
Вращательно
этих технологий?
е конусом
е
расширение
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

32. Будущее – Уменьшение размера ствола

преимущества MonoBoreTM
Упрощенный
оголовник
Меньший BOP
Расширяемые
хвостовики
предоставляют одно
ствольный дизайн
Меньшие верхние размеры.
Тонко-ствольное бурение
уменьшает расход раствора
и уменьшает повреждения
Проблемные секции
обсажены без
потери размера
Никаких пакеров или
хвостовиков
Расширяемое
заканчивание
в пласте
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
30 — 50%
экономия

33. MonoBoreTM хвостовики

Conventional Well / Field
Design
20”
STE Optimum Well Design
13-3/8”
20 in. Drive Pipe
13.375 in.
9-5/8”
16”
16 in. Casing
13-3/8”
13.375 in. Casing
9.625 in.
8 x 9-625 in.
STE
8”
8”
11-3/4”
9-5/8”
11.75 in. Casing
8 x 9-625 in.
STE
9.6250 in. Casing
8 x 9-625 in.
STE
8”
7 in. Casing
7”
7”
TD
© 2003 Weatherford. All rights reserved.
MonoBore Well
TM
7 in. Casing
TD

34.

Твердые расширяемые тенологии
Спасибо за Ваше внимание
© 2003 Weatherford. All rights reserved.

Источник

Процесс расширения ствола является распространенной и немаловажной операцией при строительстве скважины.

Процесс расширения ствола является распространенной и немаловажной операцией при строительстве скважины. Эта операция позволяет снижать риски возникновения аварийных ситуаций в процессе крепления стенок, а также позволяет увеличить дебит за счет возможности спуска в скважину максимально доступной колонны обсадных труб.

Развитие технологий бурения и проводки, увеличение глубин залегания углеводородов и необходимость роста производительности скважин придают задаче по увеличению диаметра ствола пробуренной скважины все большую актуальность. Расширители различного типа находят повсеместное применение как при ремонте существующего фонда скважин, например, при ЗБС, так и при освоении шельфовых месторождений, где вопросы повышения эффективности и безопасности приобретают особую важность.

Основные преимущества, которые дает увеличение диаметра скважины:

упрощение спуска колонн и возможность применения промежуточной обсадной колонны большего диаметра в процессе бурения благодаря расширению стволов скважин ниже мест сужения обсадной колонны;
снижение риска возникновения аварий, вызванных гидравлическими ударами, за счет эффективного регулирования эквивалентной плотности циркулирующего бурового раствора при уменьшении скорости потока в затрубном пространстве;
упрощение операций заканчивания скважин с открытым стволом, скважин с применением гравийных фильтров и хвостовиков большего размера;
оптимизация цементировочных работ.

Для выполнения операций по расширению ствола скважины могут использоваться буровые инструменты, имеющие различные принципы работы. В общем случае все инструменты можно разделить на две крупные группы по признаку возможности изменения рабочего диаметра инструмента в процессе выполнения работ. При таком разделении в одну группу попадут инструменты с фиксированным диаметром инструмента, такие как бицентричные долота и наддолотные эксцентриковые калибраторы, а в другую — инструменты с изменяющимся диаметром рабочих органов, или расширители. Первые имеют рабочий диаметр, ограничиваемый диаметром проходного отверстия обсаженной части скважины, вторые же характеризуются возможностью увеличения диаметра рабочих элементов уже после спуска в скважину. Преимущества и недостатки инструментов обоих типов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Сравнительная характеристика инструментов для расширения ствола скважины

№	Инструмент с фиксированным диаметром рабочих элементов (бицентричные долота и эксцентриковые калибраторы)	Инструмент с изменяемым диаметром рабочих элементов (расширители)
Преимущества	Недостатки	Преимущества	Недостатки
1	Простота технологической операции и конструкции оборудования	Ограниченная степень расширения — оптимально не более 10% исходного диаметра	Возможность увеличения ствола до 25% от исходного диаметра	Более сложная и дорогая конструкция
2	Не необходимости проведения дополнительных СПО	Нестабильность работы — высокие вибрации отклонения от оси скважины	Стабильность и сбалансированность конструкции — снижены вибрации и удары	Желательно проведение расширения пробуренного интервала отдельным рейсом
3	Возможность расширения всего интервала до требуемой глубины	Сложность работы в наклонных и горизонтальных стволах	Стабильность работы измерительного оборудования (MWD)	Остаётся нерасширенный участок на длину компоновки ниже расширителя
4		Осложненная работа инструментов измерения в процессе бурения (MWD)	Соосность расширенного ствола с исходным	Необходимость создания и поддержания повышенных давлений при активации шаром
5		Слабый контроль за направлением при бурении ЗД	Полный контроль за направлением бурения

Несмотря на ощутимый эффект применения расширителей при строительстве скважин, следует помнить, что данная операция сложна и может приводить к прихватам и затяжкам. По данным некоторых специалистов, до 20% всех прихватов происходит именно в процессе расширения ствола скважин.

Успех и качество данной операции во многом зависит от качества и технологичности используемого оборудования, поэтому необходимо особенно тщательно подходить к выбору применяемого инструмента. Экономия на оборудовании может привести к значительным потерям средств как в случае возникновения осложнений при проведении работ по расширению, так и при последующих операциях — спуске обсадной колонны или концевика и цементировании.

На протяжении многих лет достаточно простые конструкции расширителей удовлетворяли потребности нефтяной промышленности. Однако с началом активного применения направленного бурения, значительным увеличением протяженности и усложнением геометрии скважин возникла потребность в использовании современных высокотехнологичных инструментов, отвечающих всем требованиям высокопроизводительного бурения — так началась эра современных расширителей, которые уже успели получить повсеместное распространение.

Наряду с уже хорошо себя зарекомендовавшими инструментами с механическим и гидравлическим принципом активации, появились и инновационные устройства с радиочастотной активаций (RFID). Данный метод, к примеру, позволяет значительно расширить области применения расширителей и снизить стоимость проведения работ, обеспечивая возможность многократной активации и деактивации инструмента в процессе бурения, что позволяет исключить необходимость многократного проведения СПО для расширения различных интервалов в одной скважине.

Первым таким расширителем, активирующимся в скважине с применением метода радиочастотных меток, стал инструмент RipTide^TM компании Weatherford, вобравший в себя весь накопленный компанией опыт эффективного конструирования расширителей различных типов. Стоит отметить, что надежность работы и возможность применения различных методов активации бурового расширителя RipTide обеспечивается его конструктивными особенностями (рис. 1).

Рисунок 1. Варианты конструкции расширителя RipTide

Двухкомпонентная конструкция расширителя, состоящая из контроллера и тела расширителя, позволяет адаптировать его компоновку под конкретные задачи. Рабочие характеристики расширителя регулируются такими параметрами, как диаметр тела расширителя, размер резцов, диаметр омывающих насадок, а также метод активации. Более простой способ активации сбрасываемым шаром применим для однократной активации инструмента за один спуск, а применение радиочастотной активации актуально при работе на больших глубинах или при расширении нескольких интервалов за одну СПО.

К преимуществам расширителя RipTide также следует отнести сбалансированность конструкции блока резцов, состоящего из трех разнесенных на 120° режущих головок, что обеспечивает значительное снижение вибрации инструмента в процессе бурения. В свою очередь, резцы, профиль и вооружение которых подбирается для конкретных условий бурения, оснащены высокопрочными премиальными поликристаллическими, или PDC, вставками, характеризующимися высокой ударной прочностью и эрозионной стойкостью (варианты конструкции резцов и поликристаллических вставок приведены на рис.2). А широкое разнообразие типоразмеров расширителя RipTide позволяет выполнять работы по расширению интервалов скважин практически любой конструкции.

Рисунок 2. Варианты конструкции резцов

Конструктивные особенности расширителей RipTide определяют его следующие преимущества:

Совместимость с роторными управляемыми системами

Расширитель RipTide может эксплуатироваться с роторными и роторными управляемыми системами (РУС), причем как в вертикальных, так и в наклонных скважинах. Совместимость с РУС позволяет использовать инструмент при выполнении работ по наклонно—направленному бурению на протяженных интервалах бурения.

Примером использования расширителя RipTide 8500 с РУС может служить работа, проведенная специалистами Weatherford на месторождении в Восточной Сибири в феврале 2015 года. Она заключалась в бурении скважины с одновременным расширением ее ствола. Решение об установке расширителя в КНБК РУС было принято с целью уменьшения рисков прихватов компоновки в результате подвижек нестабильных пород в процессе бурения. Данное решение было принято как альтернатива использованию дорогостоящего раствора на углеводородной основе (РУО).

При выполнении работ с использованием расширителя RipTide 8500, активируемого шаром, за один рейс было пройдено 458 м в породах Булайской и Бельской свит различной крепости (от 5% до 95%). Бурение под эксплуатационную колонну диаметром 215,9 мм проводилось с последующим расширением ствола до 228,6 мм. В качестве вооружения расширителя применялись блоки резцов для средних пород с PDC вставками размерами 9,5 мм.

В процессе реализации проекта были выбраны следующие режимы:

— нагрузка на долото — 8—15 тонн;

— обороты ротора — 120—160 об/мин;

— расход насосов 2000—2200 л/мин.

При таких показателях средняя скорость бурения превысила 20 м/ч.

Износ вооружения расширителя после его подъёма на поверхность приведён на рисунке 3.

Рисунок 3. Внешний вид расширителя и износ вооружения блока резцов до и после рейса

Относительно невысокая скорость бурения была вызвана значительной неоднородностью пород в указанном интервале, что приводило к возникновению вибраций и вынуждало снижать нагрузки на долото. Несмотря на это, общий результат работы показал хорошие механические характеристики при бурении с одновременным расширением ствола скважины, а также продемонстрировал высокую надёжность и безотказность конструкции расширителя (рис. 4).

Рисунок 4. Сбалансированная конструкция блока резцов

Другим примером эффективного использования расширителей является совместное применение бурового расширителя RipTide и расширяемого хвостовика MetalSkin^® на морской скважине с большим углом отклонения в Мексиканском заливе. Буровой расширитель RipTide серии 6000 размером 6,5 дюймов был применен для проработки и расширения ствола скважины до 7 дюймов на участке длиной 227 м, после чего был успешно установлен 6×7 5/8—дюймовый хвостовик для необсаженных скважин MetalSkin с целью изоляции участка сланцевых пород, набухающих под воздействием воды. Расширяемый хвостовик MetalSkin длиной 277 м был установлен на глубине 2573—2850 м с нахлестом 41 м без цементирования. В результате применения указанных технологий был получен достаточно большой диаметр проходного канала, что позволило оператору преодолеть зону полной потери циркуляции с помощью 5 7/8—дюймового бурового долота. Кроме того, механический барьер также позволил оператору использовать морскую воду вместо бурового раствора на нефтяной основе и успешно достичь проектной глубины.

Различные варианты исполнения корпуса расширителя

Конструкция расширителя позволяет подобрать оптимальную компоновку расширителя и выбрать один из предпочтительных методов активации — механический или радиочастотный. К настоящему моменту в базе операций компании Weatherford насчитывается порядка 3000 работ с применением расширителей RipTide, при этом на начало 2015 года свыше 400 работ по всему миру было проведено с применением расширителей RipTide, активируемых радиочастотными датчиками RFID. При этом реализовывались проекты для крупнейших мировых нефтегазовых компаний.

Способы активации

Расширитель RipTide может быть активирован как при помощи традиционного механизма падающего шара, так и с помощью электроники, когда небольшие, но очень прочные датчики RFID внутри бурильной трубы передают информацию на электронный считыватель, расположенный на контроллере инструмента (рис. 5). Модель бурового расширителя RipTide с радиочастотной активацией (RFID) — это первый в отрасли автоматический буровой расширитель.

Рисунок 5. Радиочастотный датчик RFID

В случаях, когда стоимость эксплуатации буровой велика и перед буровыми бригадами стоят задачи минимизации непроизводственного времени, например, при бурении на шельфе, то буровые компании—подрядчики и операторы месторождений все чаще обращают внимание на расширители с возможностью многократной активации и деактивации блоков резцов при бурении без проведения СПО.

Основное преимущество такой технологии очевидно на примере проведенной работы на месторождении Оугурук на Аляске, где применение бурового расширителя RipTide компании Weatherford позволило пробурить ствол скважины диаметром 10 5/8 дюйма и расширить его до 11 ¾ дюймов, обеспечив дополнительное затрубное пространство для спуска хвостовика диаметром 9 5/8 дюйма всего за одну СПО.

Для решения поставленной задачи компанией Weatherford был использован расширитель RipTide с RFID серии 10625, спущенный совместно с РУС, благодаря чему удалось расширить промежуточную часть ствола скважины в интервале 2124—2577 м, пройдя 452,63 м сланцевых пород с пропластками аргеллитов и песчаника и осуществив за один спуск пятикратную активацию инструмента: при наземных испытаниях, ниже башмака диаметром 11 ¾ дюйма, на башмаке для короткой проработки, на проектной глубине и при наземных испытаниях после подъёма. Результатом данной работы для оператора стал успешный и безопасный спуск обсадной колонны диаметром 9 5/8 дюйма до проектной глубины.

В целом, такие технологические решения Weatherford, как бурение с одновременным расширением ствола скважин и возможностью многократной активации инструмента, наряду с приемлемой стоимостью услуг позволяют заказчикам компании находить все новые возможности для оптимизации проектов и сокращения их себестоимости.

Автор: Анатолий Шлапаков, к.т.н., менеджер по аренде высокотехнологичного бурового инструмента, Weatherford Россия

Источник