РАЗБУРИВАНИЕ В ПОЛОСТИ СКВАЖИНЫ

 

Рассмотрим работы, связанные с функционированием породоразрушающего инструмента, приводимого в действие забой­ным двигателем, закрепленным на колонне гибких труб. Эта группа операций отнесена к подземному ремонту, а не к буре­нию, поскольку речь идет не о разрушении породы, а удалении пробок, цементных отложений, цементных мостов и. других об­разований в колоннах лифтовых труб или эксплуатационных.

Для удаления плотных пробок, образованных из песка, па­рафина и кри-

 

 

Рис. 5.12. Схема расположения оборудования для разбуривания. Колонны: 1 - гибких труб, 2 - эксплуатационная, 3 - насосно-компрессорных труб; 4 - пакер; 5 - забойный двигатель с породоразрушающим инструмен­том; 6 - разрушаемая цементная или плотная песчаная пробка; 7 - забой скважины

сталлогидратов, а также цемента применяют технологии, основанные на их разбуривании. Общая схема расположения внутрискважинного оборудования для его осу­ществления показана на рис. 5.12, а схема для удаления про­бок в колонне лифтовых труб - на рис. 5.13. Последняя включает установленные на колонне гибких труб стабилиза­тор (он выполняет и функции центратора), забойный двига­тель и инструмент, разрушающий пробку. В качестве послед­него обычно используют долота истирающего типа с алмаз­ным или твердосплавным вооружением. Выбор именно этих типов долот обусловлен особенностями режима работы за­бойного двигателя - большое число оборотов при малой осе­вой нагрузке.

Для разбуривания с целью снижения реактивного момента применяют забойные двигатели с меньшим, чем для бурения на КГТ, крутящим моментом, поскольку для описываемых операций используют гибкие трубы диаметром 38 и 44 мм. Наиболее характерными являются следующие параметры двигателей:

 

Диаметр КГТ, мм................. 38       44

Крутящий момент, Н-м........ 360     400-550

Частота вращения, мин" '..... 250-580 340-330

Подача жидкости, л/с.......... 2, 5-5, 7 4, 4-6, 9

 

Компоновка оборудования на забое может состоять из следующих элементов (сверху вниз): соединительного уст­ройства, обратного клапана, гидравлического разъединителя, циркуляционного переводника, забойного двигателя, породоразрушающего инструмента. Данный набор соответствует ком­поновке, применяемой при выполнении ловильных работ. Основное отличие при реализации данной операции заключа­ется в использовании циркуляционного переводника, кото­рый обеспечивает направление потока технологической жид­кости в кольцевое пространство, минуя забойный двигатель и породоразрушающий инструмент. Переходник включают по­сле выполнения работ по разбуриванию с целью эффектив­ной промывки кольцевого пространства. Циркуляционный пе­реводник приводится в действие после посадки в седло сбра­сываемого шарика и срезания шпилек.

Высокие обороты, обеспечиваемые забойным двигателем, предопределяют необходимость применения стабилизатора, который предотвращает вибрацию нижней части KIT и всего инструмента.

Наземное оборудование состоит из устьевого оборудова­ния, агрегата с КГТ и насосного агрегата с емкостью для тех­нологического раствора. Особенностью устьевого оборудова­ния при разбуривании является наличие шлюза длиной до 12 м, с помощью которого комплект инструмента вводится в скважину.

 

 

Рис. 5.13. Схема внутрискважинного оборудования, применяемого при разбуриванин пробок в полости лифтовых труб:

1 - колонна гибких труб; 2 - стабилиза­тор (центратор); 3 - забойный двигатель; 4 - породоразрушающий инструмент (до­лото истирающего типа); 5 ~ разрушаемая пробка (остатки цемента или плотная песчаная пробка)

Рис. 5.14. Схема внутрискважинного оборудования, применяемого при ра­боте с расширителем. 1 - колонна гибких труб; 2 - стабили­затор (центратор); 3 - забойный двига­тель; 4 - расширитель; 5 - направляю­щее (пилотное) долото; б - разрушае­мая пробка

При необходимости проведения бурения (см. рис. 5.12) в эксплуатационной колонне используют тот же комплект на­земного и внутрискважинного оборудования, с тем лишь от­личием, что в качестве породоразрушающего инструмента применяют расширитель, ниже которого устанавливают доло­то малого диаметра (" пилотная фреза" ). Последнее служит для задания направления и центрирования расширителя при его работе (рис. 5.14).

В настоящее время разработаны и промышленно исполь­зуются комплекты инструментов, позволяющие разбуривать пробки в колоннах диаметром до 168 мм при применении забойных двигателей диаметром 73 мм.

При выполнении операций на глубинах, удаленных от башмака колонны лифтовых труб, используют стабилизатор, обеспечивающий взаимодействие с большим, чем в предыду­щем варианте компоновки, диаметром труб.

Одним из распространенных видов работ является расши­рение ствола скважины. Работы подобного типа выполняют при необходимости удаления цементного камня, оставшегося после цементирования перфорационных отверстий, цемент­ных мостов, остатков цемента, который успел затвердеть до того, как раствор был вымыт из полости труб. Достаточно эффективна операция по расширения ствола с целью удале­ния плотных песчаных пробок.

В качестве технологической (промывочной) жидкости мо­жет использоваться техническая или морская вода с неболь­шими добавками полимеров, например, биозан. Закачка за­гущенной полимером жидкости может проводиться только в процессе интенсивной промывки скважины. После выполне­ния разбуривания для выполнения этих работ применяют породоразрушающий инструмент типа фрез и расширителей. Из последних наиболее эффективны раздвижные расширители.

Они бывают двух типов - с фиксируемыми и не фиксируе­мыми в рабочем положении режущими элементами. Расши­рители первого типа обеспечивают прохождение суженных участков. Во внутренней полости КГТ создается давление, которое, воздействуя на поршень и перемещая его, обеспечи­вает перевод режущих элементов в рабочее положение. К не­достаткам таких конструкций следует отнести сложность из­влечения расширителя после выполнения операций. У рас­ширителей второго типа режущие элементы находятся в вы­двинутом положении только при наличии давления в полос­ти КГТ.

Как правило, расширители снабжают пилотной фрезой с меньшим диаметром, чем он сам, и устанавливают ее ниже расширителя. Эта фреза направляет работу расширителя и исключает разрушение стенок колонн труб, в полости кото­рых выполняют бурение.

К описываемой группе работ относятся и случаи исполь­зования механических резаков (рис. 5.15). Их использование оказывается более эффективным, чем применение взрывных, химических и пескоструйных устройств. Целесообразная об­ласть их применения ограничена диаметрами труб до 112 мм. Схема компоновок внутрискважинного оборудования при этом соответствует рассмотренным выше.

Резак представляет собой металлорежущий инструмент с шарнирно

 

Рис. 5.15. Схема внутрискважинного оборудования, применяемого при ра­боте с механическим резаком: 1 - колонна гибких труб; 2 - стабили­затор (центратор); 3 - забойный двига­тель; 4 - резак

закрепленными резцами. Последние имеют гидрав­лический привод и выдвигаются при включении забойного двигателя. Время выполнения операции для НКТ диаметром 78 мм составляет 10-20 мин.

Все перечисленные работы можно выполнять как при функ­ционировании скважины, так и при ее закрытии. В любом случае глушения скважины не требуется. Спуск инструмента в нее проводят на максимальной скорости, а подача техноло­гической жидкости должна быть такой, чтобы не вызвать раскрытие инструмента. Перед посадкой на забой подачу тех­нологической жидкости следует уменьшать до 0, 5 - 0, 7 л/с. После этого инструмент поднимают в ту зону скважины, где гарантировано отсутствие пробки, цементного камня на стен­ках труб и других наростов. Именно в этой зоне должен рас­крываться инструмент, в противном случае режущие элемен­ты могут не занять своего рабочего положения. Далее увеличивают подачу технологической жидкости до значения, при котором происходит раскрытие инструмента. После этого при номинальной для конкретного применяемого забойного дви­гателя подаче технологической жидкости начинают разбури-вание. В том случае, если породоразрушающий инструмент не нуждается в переводе его в рабочее положение, описанная операция отсутствует.

Наиболее оптимальным режимом работы является непре­рывный, т.е. при отсутствии резких падений числа оборотов породоразрушающего инструмента и скачков давления на вы­ходе промывочных насосов. Если вдруг происходит остановка забойного двигателя, то необходимо уменьшить подачу тех­нологической жидкости, приподнять КГТ на 5 - 10 м, возоб­новить циркуляцию технологической жидкости и медленно опустить колонну до соприкосновения инструмента с забоем. Одним из показателей остановки забойного двигателя явля­ется резкое увеличение давления технологической жидкости на 4 - 5 МПа.

Твердые интервалы разбуривают со скоростью 0, 3 - 0, 6 м/ч, сплошной цемент - при 4, 5 - 9 м/ч, остатки цемента на стен­ках или цементное кольцо - до 15 м/ч. Нагрузка на инстру­мент плавно повышается по мере начала разбуривания и вы­хода на установившийся режим и может быть доведена при разрушении песчаных пробок до 4 - 4, 5 кН, а твердых интер­валов - до 1 кН.

Для повышения эффективности очистки ствола скважины целесообразно после проходки каждых 15 - 30 м пробки прекращать процесс ее разрушения, приподнимать инстру­мент и проводить интенсивную промывку.

Через 8 - 15 ч работы по разрушению пробки необходи­мо сделать остановку, поднять инструмент и отрезать 20 -30 м колонны гибких труб. Эта операция аналогична опера­циям, выполняемым при ловильных работах. Ее цель -обеспечение дальнейшей работы транспортера и барабана на участке труб, не подверженных усталости. Одновременно с этим осуществляют замену породоразрушающего инстру­мента и проводят внешний осмотр устройств, входящих в компоновку.

Приведенные выше цифры являются ориентировочными и должны обязательно уточняться с учетом характеристик конкретного оборудования, применяемого при выполнении опе­рации.

КАРОТАЖНЫЕ РАБОТЫ

 

Использование гибких труб открывает новые возможности для выполнения внутрискважинных работ, не связанных с закачиванием через них технологических жидкостей. К таким операциям относятся каротажные исследования, сопровожда­ющиеся необходимостью спуска различных приборов не только в искривленные, но и горизонтальные скважины (рис. 5.16).

Спуск приборов в сильно искривленные скважины на ка­беле-тросе затруднен, а в горизонтальную скважину и вообще невозможен, так как зенитный угол оси скважины в 60° яв­ляется предельным, при котором инструмент и приборы мо­гут, преодолевая силы трения, спускаться в скважину. Ис­пользование роликов позволяет увеличить его еще на 10°, однако наличие цементного камня или иных отложений на внутренних стенках труб препятствуют его перемещению. В настоящее время осуществляют исследование скважин, длина горизонтальных секций которых уже достигает 1000 м. Гибкая труба представляет собой идеальное средство достав­ки оборудования в нужную точку скважины. При этом гео­физический кабель располагается внутри трубы и защищен от истирания, что является существенным преимуществом по сравнению со спуском приборов на обычных трубах (U.S.P.D.: № 3401749).

Использование КГТ существенно повышает качество вы­полнения работ и достоверность получаемой информации, по­скольку отсутствуют продольные колебания инструмента и его прерывистое движение. Это обусловлено более высокой про­дольной жесткостью гибких труб по сравнению с геофизиче­ским кабелем. Измерения можно проводить при спуске и подъеме инструмента, а скорость его перемещения достигает 0, 5 м/с.

Одновременно в процессе проведения исследований через колонну гибких труб можно подавать технологическую жид­кость или азот для уменьшения гидростатического давления на исследуемые пласты. Подачу жидкости осуществляют и для уменьшения сопротивления перемещению приборов в скважине. Естественно, что все эти операции выполняют без предварительного глушения скважины.

На колонне гибких труб помимо приборов могут быть спу­щены и перфораторы. И только КГТ является средством для их доставки в нужные зоны горизонтальных скважин. Причем, как показывает опыт их использования, одновременно на КГТ могут быть спущены перфораторы, обеспечивающие прострел горизон­тальной скважины на интервале до 300 м. К преимуществам ис­пользования КГТ для доставки перфоратора следует отнести и снижение гидростатического давления в скважине при их при­менении по сравнению с давлением, необходимым для осущест­вления традиционной технологии спуска на кабеле-канате.

Обобщим преимущества применения колонны гибких труб:

• меньшие затраты времени на спускоподъемные операции инструмента, чем при использовании кабеля;

• больший диапазон скоростей перемещения оборудования во время исследований;

Рис. 5.16. Оборудование, применяемое при каротажных работах:

1 - токосъемник для соединения с кабелем, расположенным внутри КГТ; 2 -транспортер; 3 - оборудование устья; 4, 5 - линии передачи данных соответст­венно от агрегата и транспортера к самописцам; б - центратор; 7 - участок не­магнитной трубы; 8 - внутрискважинные приборы для каротажа

 

 

• проникновение в любые участки горизонтальных скважин;

• возможность совмещения вызова притока и других опе­раций, связанных с воздействием на пласт, с каротажными исследованиями;

• обеспечение работы в необсаженных скважинах.

Для выполнения каротажных исследований обычно ис­пользуют трубы диаметром 33 мм, внутри которых заранее размещают многожильный каротажный кабель.

Для соединения каротажных приборов с КГТ применяют специальный переходный узел с циркуляционными отвер­стиями, срабатывающий при определенной величине давле­ния, шлипсы для удержания кабеля и специальный разъем для присоединения кабеля к инструменту.

Для регистрации глубины расположения приборов исполь­зуют помимо механического дублирующий его электронный счетчик. Это повышает точность проведения работ и упрощает регистрацию информации с помощью электронных средств.

Наземное оборудование должно быть соответствующим образом приспособлено для ведения каротажных работ. Так, узел вертлюга в барабане для намотки гибких труб нужно снабжать дополнительным токосъемником, позволяющим пе­редавать электрические сигналы от кабеля, вращающегося вместе с барабаном, к электронному оборудованию, располо­женному в лаборатории.

 

ЛОВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ

 

На первом этапе проведения ловильных работ целесооб­разно попытаться выполнить их с помощью комплекта инст­рументов, спускаемых на тросе. Если это сделать не удается, то используют установки с КГТ. Эффект от применения по­следних заключается прежде всего в развитии большего тяго­вого усилия, чем инструментом, спускаемым с помощью ка­натной техники. Кроме того, возможность обеспечения цир­куляции жидкости облегчает осуществление ловильных опе­раций. И, наконец, если и в этом случае выполнить работы не удается, применяют традиционные технологии с использо­ванием агрегатов подземного (капитального) ремонта сква­жин.

К недостаткам технологии с использованием КГТ по срав­нению с технологией, реализуемой агрегатами капитального ремонта скважин, относятся невозможность вращения колон­ны, а также меньшие развиваемые усилия, чем традиционны­ми конструкциями. Так, при использовании КГТ диаметром 44 мм с толщиной стенки 3, 2 мм предельное усилие состав­ляет лишь около 170 кН.

Использование КГТ требует применения специальных ин­струментов, спроектированных с учетом перечисленных осо­бенностей работы с колонной. В настоящее время достаточно широко используют следующие инструменты.

Соединитель. Он необходим для крепления инструмента к колонне гибких труб. Необходимость применения специаль­ного соединителя обусловлена невозможностью нарезки на гибких трубах резьбы для передачи усилий. Поэтому исполь­зовать резьбовые соединения, подобные применяемым при работе с НКТ, нельзя. В основном используют клиновые конструкции.

Обратный клапан. Он нужен для исключения противотока жидкости из полости скважины в КГТ. Особенностью конст­рукции обратного клапана является то, что он должен обес­печивать пропуск шаров, приводящих в действие гидравличе­ские устройства, например, разъединитель.

Ловильный инструмент. Спускаемый на КГТ инструмент имеет конструкцию, схожую с известными, и включает ту же номенклатуру: фрезеры, крюки, овершоты, захваты и т.п.

Овершот требуется для захвата извлекаемых предметов за наружную поверхность. К этому же классу инструментов от­носятся спиры, обеспечивающие захват за внутреннюю по­верхность. Оба типа инструментов должны иметь гидравли­ческий привод, нужный для освобождения предмета в том случае, если его извлечение на КГТ невозможно.

Гидравлический разъединитель. Это устройство обеспечи­вает отделение спущенного инструмента от КГТ. В настоящее время существуют разъединители, не подверженные влиянию ударных нагрузок, имеющих место при выполнении ловильных работ. Основной конструктивный принцип подобных устройств - наличие срезных шпилек.

Конструкции разъединителей позволяют устанавливать их и выше, и ниже забойных двигателей. В последнем случае они размещаются между двигателем и овершотом. Срабаты­вание разъединителя происходит при срезании шпилек нор­мированным усилием, направленным вверх.

Гидравлический ясс. Поскольку использование механиче­ских яссов при работе с колонной гибких труб практически невозможно, применяют конструкции, основанные только на гидравлическом принципе действия.

Ускоритель. Это устройство используют совместно с гид­равлическим яссом, с его помощью увеличивают усилия, соз­даваемые при ударе.

Забойный двигатель. Необходимость вращения инстру­мента при выполнении ловильных работ встречается доста­точно часто. Без него нельзя обойтись во время работ в скважинах диаметром более 150 мм. Поскольку для проведе­ния рассматриваемых операций не требуется наличия высо­кого крутящего момента, как, например, при бурении, то ста­новится возможным применять винтовые двигатели умень­шенной длины.

Шарнирные отклонители и кривые переводники. Если в скважине извлекаемые предметы малых размеров располага­ются не на ее оси, то данные устройства обеспечивают воз­можность их захвата независимо от места расположения на забое.

Гидравлические центраторы. Инструмент обеспечивает рас­положение и самого себя, и соединенных с ним устройств по оси скважины.

Разнообразие условий выполнения ловильных работ пре­допределяет и соответствующие им компоновки инструмен­тов, спускаемых на КГТ. В то же время можно говорить и о типовой компоновке, которая включает в себя следующие инструменты (описание дано сверху вниз): соединитель с ловильной шейкой, обратный клапан, ускоритель, тяжелый низ, ясс, гидравлический разъединитель, гидравлический двига­тель, кривой переводник, центратор и ловильный инструмент. В качестве последнего могут использоваться овершот, коль­цевой фрезер, крюк и т.п. Основным фактором, ограничиваю­щим номенклатуру применяемых инструментов, является дли­на лубрикатора, монтируемого на устье скважины и обеспе­чивающего их спуск в скважину. Поэтому или ускоритель, или утяжелитель, имеющие значительные осевые габариты, могут исключаться из указанной компоновки.

Указанное ограничение обусловливает и конструктивные особенности агрегатов, работающих с КГТ и применяемых для ловильных работ. Одно из основных требований к ним -высокое расположение транспортера над устьевой арматурой и возможность размещения между ними лубрикатора, макси­мальная длина которого составляет 12 м. Конструкция при­меняемого лубрикатора для описываемых операций анало­гична конструкциям, используемым в канатной технике. Ос­новное отличие ее заключается в том, что в верхней части лубрикатора вместо уплотнителя проволоки или каната рас­полагают устьевой герметизатор гибкой трубы (рис. 5.17).

 

 

 

Рис. 5.17. Оборудование, применяемое при ловильных работах. Колонны: 1 - гибких труб, 2 - эксплуатационная, 3 - насосно-компрессорных труб; 4 - забойный двигатель; 5 - ловильный инструмент; 6 - извлекаемый из скважины предмет

 

 

При проведении ловильных работ сначала тщательно кон­тролируют состояние всех элементов компоновки и герметич­ность соединений. Такие устройства, как гидравлически осво­бождающиеся овершоты и двигатели, должны быть испыта­ны, а также получены фактические значения давлений и рас­ходов, при которых они срабатывают.

В процессе проведения ловильных работ необходимо следить за состоянием участков колонны труб, которые многократно де­формируются при прохождении направляющей и намотке на барабан. В зависимости от состояния КГТ и степени ее устало­сти через 20 - 50 попыток захвата следует поднять колонну, от­резать 25 - 30 м трубы и только после этого продолжать работу. Подобная операция позволяет переместить участок труб, ослаб­ленных при выполнении ловильных операций.

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН

 

Как уже было описано ранее колонны гибких труб могут быть использованы в качестве обсадных и эксплуатационных колонн, хвостовиков, забойных щелевых фильтров, рабочих колонн для намыва гравийного фильтра, а также выкидных линий и трубопроводов. Постоянную эксплуатацию газовых скважин по стационарно установленной КГТ осуществляют для обеспечения высокой скорости восходящего потока и вы­носа жидкости из скважины.

Аналогичная задача может быть решена и при эксплуата­ции нефтяных скважин с достаточно большим газовым фак­тором. При работе с лифтовыми колоннами относительно больших диаметров (60, 3 и 73 мм) эффект от наличия газо­вых пузырьков, поднимающихся вверх, незначителен. При уменьшении диаметра колонны до 33 и 38 мм эффективность природного газлифта резко возрастает и скважина может пе­рейти в режим фонтанирования. Опыт такого перевода от­дельных скважин на месторождении Прадхо-Бей показал, что после спуска в них КГТ диаметром 50, 8 мм на глубину от 1520 до 2290 мм, пуска в эксплуатацию с использованием газлифта и достижения стационарных показателей стало воз­можным работать в фонтанирующем режиме [24].

Большинство КГТ спускают в скважину без пакера, однако в настоящее время разработано два варианта схем, позволя­ющих работать с пакером. Первая предусматривает оснаще­ние нижнего конца посадочным ниппелем, который должен взаимодействовать с ответной деталью, установленной на па-кере, предварительно размещенном в скважине. Имеется опыт спуска подобного устройства на ранее установленный пакер. Его выполняли с помощью канатной техники.

Второй вариант более перспективен. Он предусматривает спуск пакера на колонне труб, как это делают при традици­онных технологиях установки пакера на колонне НКТ. Обя­зательным условием при этом является использование разъе­динителя, который срабатывал бы без вращения колонны с поверхности. Это же относится и к технологии установки, и съема пакера.

Спуск КГТ в качестве лифтовой колонны эффективен и в тех случаях, когда последняя негерметична. При этом эксплуатацию можно продолжить без

 

Рис. 5.18. Последовательность создания гравийного фильтра с верхней (в) и нижней (6) намывкой.

а: 1 - спуск забойной компоновки на КГТ и ее подвешивание в ниппеле фон­танной арматуры, II - установка забойной компоновки на забой, III - фиксация фильтра; б: I - намывка песка гравийного фильтра на забой и в перфорацион­ные отверстия, II - спуск забойной компоновки на КГТ, III - установка фильт­ра на забой и его отделение от КГТ, IV - фиксация фильтра; 1 - колонна гиб­ких труб; 2 - освобождающий инструмент; 3 - колонна лифтовых труб; 4 -пробка; 5 ~ приемная втулка; б - сплошная труба; 7 - металлический фильтр; 8 - песок, намытый в гравийный фильтр; 9 - пакерующий элемент с якорем; 10 - пакер эксплуатационный; 11 - колонна гибких труб малого диаметра; 12 -промывочная головка

 

проведения подземного ремонта скважины.

К области использования КГТ для эксплуатации скважин относится применение струйных насосов, спускаемых на ко­лонне гибких труб.

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: