БУРЕНИЕ СКВАЖИН
УДК 622.241.52
© В.В. Кульчицкий, А.В. Щебетов, В.В. Айгунян, 2014
Бурение скважин малого диаметра для освоения баженовской свиты
В.В. Кульчицкий, д.т.н.,
A.В. Щебетов, к.т.н.,
B.В. Айгунян
(Межрегиональное НТО нефтяников и газовиков им. акад. И.М. Губкина)
Адрес для связи: ntong@ntong.ru
Ключевые слова: трудноизвлекаемые запасы нефти, баженовская свита, скважины малого диаметра, установки электрических центробежных насосов (УЭЦН), эксплуатационная колонна.
The drilling of small diameter wells
for the development of the Bazhenov Suite
VV. Kulchitskiy, A.V. Schebetov, V.V. Ajgunjan (Interregional Gubkin Scientific and Technical Society of Oil and Gas Experts, RF, Moscow)
E-mail: ntong@ntong.ru
Key words: stranded oil, Bazhenov Suite, shale oil, small diameter wells, the installation of electric centrifugal pumps, production casing.
The article deals with the optimization of the development of hard-to-recov-er oil reserves at the Bazhenov Suite by wells of small diameter It is proven significant cost and environmental impact reduction while minimizing diameter wells. The technological basis of the possibility of drilling and operation MD by existing technologies are given.
Ухудшение структуры сырьевой базы ставит нефтяные компании перед необходимостью разработки трудноизвлекаемых запасов нефти, в том числе баженовской свиты в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Невысокий дебит нефти отложений баженов-ской свиты обусловлен практически непроницаемыми и гидрофобными коллекторами, не дающими возможности применять широко известный метод поддержания пластового давления закачкой воды. Большие перспективы в освоении баженовских отложений имеет термогазовый метод увеличения нефтеотдачи (МУН), основанный на поддержании потенциала внутрипластовой энергии паро-тепловым и гидродинамическим воздействием [1]. Этот метод находится на стадии опытно-промышленной апробации, а баженовская свита в настоящее время эксплуатируется на режиме истощения.
Применение многоступенчатого гидроразрыва пласта (МГРП) обеспечивает начальный дебит скважины 50-100 т/сут, однако за первый год дебит снижается в 3-5 раз и в среднем не превышает 15 т/сут с жизненным циклом работы скважины до 3 лет. Для добычи 1 млн. т/год потребуется построить 200 скважин, затем поддерживать бурением до 50 % скважин начального эксплуатационного фонда. Доля затрат на строительство традиционных скважин, как правило, составляет более 50 % инвестиций в освоение месторождения, и доход от извлеченной нефти может не окупить все расходы на бурение.
Для стабилизации добычи нефти в ХМАО-Югра ежегодно на баженовскую свиту придется бурить до 10 тыс. скважин, одновременно снижая капитальные вложения и восполняя дефицит «тяжелых» буровых станков. Решить обе задачи можно уменьшением диаметра скважины, что снизит себестоимость бурения и позволит перейти на более «легкие» буровые станки, в том числе мобильные, выпуск которых в необходимом количестве в России уже налаживается. Уменьшенный диаметр эксплуатационной
колонны для низкодебитных скважин не повлияет на их производительность, а низкая ремонтопригодность нивелируется малым сроком службы скважины - 2-3 года. Бурение скважин малого диаметра (СМД) на баженовс-кую свиту, несмотря на горно-геологические и технико-технологические ограничения, не требует кардинального изменения или совершенствования существующих технических средств и технологических приемов в области режимов бурения, буровых растворов, цементирования и освоения.
Для разработки баженовской свиты в Западной Сибири предлагается облегченная конструкция СМД с эксплуатационной колонной диаметром 102 мм (табл. 1). Результаты расчетов показывают, что подобная конструкция СМД сократит расход металла обсадных труб до 2 раз, уменьшит объем ствола скважины и необходимого бурового раствора в 2,3 раза при значительном сокращении расхода химических реагентов для приготовления растворов. Общая масса бурильной колонны уменьшенного диаметра (до 89 мм вместо 127 мм) при облегченных вариантах конструкции снижается ориентировочно в 1,5 раза. Поэтому для бурения СМД следует использовать буровые установки грузоподъемностью на крюке до 100 т, в том числе мобильные: например, вместо тяжелых установок БУ-3000 ЭУК - облегченные АРБ-100 или мобильные МБУ-125, характеризующиеся низкой стоимостью комплекта бурового оборудования и меньшим сроком мон-
Таблица 1
Состав обсадной колонны Диаметр, мм Глубина спуска, м
Направление 324/219 20/20
Кондуктор 245/146 770/1200
Эксплуатационная колонна 146/102 2800/2800
Примечание. В числителе приведены параметры традиционной конструкции скважины, в знаменателе - СМД.
09'2014
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
88
Таблица 2
Условный (максимальный, мм) габарит
2А (82)
Диаметр, мм
насоса двигателя обсадной трубы Ступень Подача, м3/сут Частота вращения, мин-1
2А-20 20-40
69 81 102 2А-30 30-60 3000 - 6000
2А-50 50-100
Коэффициент полезного действия, %
44
48
61
тажных (и демонтажных) работ на кустовой площадке при значительном сокращении площади земель, подлежащих рекультивации. Отмечается также закономерное снижение энергетических и амортизационных затрат в процессе эксплуатации бурового оборудования.
Повышение эффективности техники и технологии бурения СМД обеспечивается не только облегчением конструкции скважин, но и работами на других этапах их строительства и эксплуатации. Например, облегченные буровые установки при использовании бурового инструмента уменьшенного диаметра позволяют увеличить скорость спускоподъемных операций до 20 %, усовершенствованные долота малого диаметра в сочетании с новыми конструкциями малогабаритных винтовых забойных двигателей существенно повышают механическую скорость бурения. В составе эффективных и работоспособных компоновок низа бурильной колонны при бурении СМД применяются усовершенствованные малогабаритные винтовые забойные двигатели, например ДР-76... ДР-127 (11 типоразмеров) с долотами диаметром 83-165,1 мм.
При выборе типа и рецептуры бурового раствора решающее значение приобретают его реологические характеристики, активно способствующие снижению гидравлических сопротивлений в стволе скважины при одновременном сохранении высокой транспортирующей способности раствора. Новые виды ПАВ существенно модифицируют свойства бурового раствора в соответствии с новыми специфическими требованиями, диктующими малые кольцевые зазоры в скважинах и во многом ограничивающими использование обычных вязких флокулирующих систем. Для обеспечения качественного крепления эксплуатационных колонн уменьшенного диаметра при малом кольцевом зазоре 10-15 мм освоен производством полный комплекс элементов малогабаритной технологической оснастки для обсадных труб диаметром не более 114 мм [2].
Сравнительный анализ стоимости традиционной скважины и СМД показал, что стоимость последней на 33 % ниже. Уменьшение затрат при переходе на СМД достигается за счет монтажных работ и амортизации буровой установки - на 16,27 %, материалов - на 7,1 %, сокращения общего времени строительства скважины - на 4,85 %, бурового инструмента - на 4,64 %.
Для эксплуатации СМД требуется надежное насосное оборудование малого диаметра. В качестве решения проблемы механизированной добычи СМД предлагаются установки электроцентробежных насосов (УЭЦН) габарита 2А для эксплуатационной колонны 102 мм, прошедшие широкомасштабные испытания (табл. 2). Вентильные погружные электродвигатели в конструкции насоса позволяют обеспечить номинальную подачу 20-200 м3/сут при максимальном коэффициенте полезного действия.
Расположение УЭЦН в субгоризонтальном боковом стволе
Опыт эксплуатации насосных установок габарита 2А в боковых стволах показал, что по наработке они не уступают установкам ЭЦН большего диаметра, малый размер позволяет устанавливать насосные установки в сильно искривленном стволе, в том числе в субгоризонтальном (см. рисунок).
Бурение скважин малого диаметра позволит повысить экономическую привлекательность освоения баженов-ской свиты за счет сокращения времени строительства и ввода в эксплуатацию скважин при ощутимом снижении материально-технических и финансовых затрат. Технологическая реализуемость строительства СМД в промышленных масштабах подкрепляется десятилетним опытом строительства тысяч боковых стволов скважин, где в качестве технических колонн использовались эксплуатационные колонны старого ствола диаметрами 168 и 146 мм. Другим важным аргументом перехода на разработку залежей баженовских отложений СМД является готовность отечественных производителей, например ЗАО «Новомет-Пермь», и сервисных служб разрабатывать и изготавливать УЭЦН для эксплуатационных колонн диаметром 114-73 мм.
Список литературы
1. Новый отечественный способ разработки месторождений баже-новской свиты/ В.Ю. Алекперов, В.И. Грайфер, Н.М. Николаев (и др.) // Нефтяное хозяйство. - 2013. - №12. - С. 100-105.
2. Косилов А.Ф. Исследование и разработка комплекса технологических решений повышения качества заканчивания скважин малого диаметра (на примере месторождений Западной Сибири). Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Краснодар, 2003.
References
1. Alekperov VYu., Grayfer V.I., Nikolaev N.M. et al., New Russian oil-recovery method for exploiting the Bazhenov formation's deposits (In Russ.), Neftya-noe khozyaystvo = Oil Industry, 2013, no. 12, pp. 100-105.
2. Kosilov A.F., Issledovanie i razrabotka kompleksa tekhnologicheskikh resh-eniy povysheniya kachestva zakanchivaniya skvazhin malogo diametra (naprimere mestorozhdeniy Zapadnoy Sibiri) (Research and development of complex technology solutions to improve the quality of small diameter well completions (for example, deposits of Western Siberia)): Thesis of candidate of technical science, Krasnodar, 2003.
НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
09'2014 89
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.