Комплекс технических средств для обеспечения оптимальных усл1Я1__ спуска и цементирования обсадньЯпП] в горизонтальные скважины с большой длиной горизонтального участка
А.К. ДУДАЛАДОВ,
к.т.н., главный инженер
dak@zers.ru
А.В. ВАНИФАТЬЕВА,
первый заместитель генерального директора
А.Ф. СТРЫХАРЬ,
заместитель генерального дирекора
И.Н. ЧЕМОДУРОВ,
главный технолог
ООО НТЦ «ЗЭРС»
К.Б. ГАЛИЦЕЙСКИЙ,
к.т.н., генеральный директор
ООО «Аэротехкосмос»
А.А. СТЕПАНОВ,
ведущий научный сотрудник
В.В. ПОПОВ,
заместитель директора обособленного подразделения в г. Рязань
ООО НТЦ «ЗЭРС»
Для обеспечения оптимальных условий спуска и цементирования обсадной колонны необходимо достигнуть ее максимального центрирования, что в свою очередь позволяет управлять силами трения при спуске колонны и обеспечить высокое замещение бурового раствора тампонажным при цементировании. Эти условия обеспечиваются путем правильного подбора конструкций и материалов центрирующих устройств. Описание и результаты испытаний комплекса таких технических средств, разработанного ООО «НТЦ «ЗЭРС» приведены в статье.
TECHNICAL TOOLS COMPLEX FOR ENSURE OPTIMAL CONDITIONS OF DESCENT AND CEMENTING CASING IN HORIZONTAL wELLS wITH LONG HORIZONTAL SECTION
A. DUDALADOV, A. VANIFATYEVA, A. STRYCHAR, I. CHEMODUROV, NTC «SARS» LLC , K. GALITCEISKIY, «Aerotekhkosmos» LLC, A. STEPANOV, V. POPOV, NTC «SARS» LLC
NTC «SARS» LLC are traditionally carries not only the development of new technical equipment for well completion and well cementing, but also their production in their own production, supply and engineering and technological support for their commercial use.
Keywords: NTC «SARS», pumping and cementing, engineering and technological support, the float shoe for rotation, a spring centralizer with curved slats, the centralizer-turbolizer of the baffle from hard polymer low-friction material, shank suspension non cementing
Работы по инженерно-технологическому сопровождению (ИТС) при промысловом применении технических средств являются одним из важных этапов нашей работы, так как эта операция является финишной и определяет успех всех проведенных работ
Многолетняя практика проведения ИТС позволила ООО НТЦ «ЗЭРС» накопить бесценный опыт по заканчиванию и креплению скважин, а также сформировать коллектив высококвалифицированных специалистов.
Непосредственное участие специалистов ООО НТЦ «ЗЭРС» в промысловом применении технических средств для за-канчивания и крепления скважин значительно повысило эффективность их применения и уменьшило количество нештатных ситуаций. Инженерно-технологическое сопровождение оказывается также подобием обратной связи между потребителем и разработчиком технических средств для за-канчивания и крепления скважин. На основании анализа проведенных работ по ИТС осуществляется корректировка конструкторской документации с целью повышения надежности технических средств, предупреждения отказов и возникновения нештатных ситуаций.
Тенденции развития наклонно-направленного и горизонтального бурения показывают, что в настоящее время наиболее актуальная проблема - это спуск обсадных колонн (хвостовиков) в скважины небольшой глубины с горизонтальным стволом с большим отходом от вертикали (СНГГ). Например, ВР (Бритиш Петролеум) закончила
скважину М-11, отклонение которой составляет до 10 114 м (33 184 футов) на общей глубине по вертикали (ОГВ) 1605 м (5266 футов). Корпорация «Тоталь» недавно пробурила скважину С^1 на 11 021 м (36 158 футов) Измеренной Глубины (ИГ) на ОГВ 1666 м (5466 футов) и с отклонением от вертикали 10 479 м (34 380 футов).
Традиционно отношение горизонтального отклонения (ГО) к глубине по вертикали (ГО/ОГВ)* использовалось для определения сложности бурения с большим отклонением от вертикали (при определении, что скважина с большим отклонением от вертикали - это скважина с отношением ГО к ОГВ > 2. Скважины с пространственным искривлением ствола могут иногда быть лучше определены через отношение ИГ к ОГВ.
Успешность спуска обсадных колонн в скважины, где отношение ИГ к ОГВ > 2, как правило, определяется несколькими факторами:
- подготовленностью или чистотой ствола скважины к спуску обсадной колонны, т.е. отсутствием в стволе скважины внешних преград (имеется в виду отсутствие шламовых пробок, зон сужения или осложнения ствола из-за обвалообразования стенок скважины), параметрами и смазывающими характеристиками бурового раствора;
- пространственным искривлением ствола скважины и его интенсивностью, соотношением и соответствием жесткости обсадной колонны параметрам колонны бурильных труб (КНБК), которые использовались при бурении и подготовке ствола к спуску обсадной колонны;
*измеренная глубина = длина ствола скважины (ИГ).
БУРЕНИЕ И НЕФТЬ 07-08/20 1 5
- наличием комплекса технических средств для обеспечения оптимальных условий спуска и цементирования обсадных колонн в горизонтальные скважины с большой длиной горизонтального участка.
Процесс спуска обсадной колонны в скважину часто рассматривают как процесс взаимодействия двух цилиндрических поверхностей при перемещении плунжера по внутренней поверхности втулки. Характер и величина возникающих усилий будут, конечно, зависеть от условий, определяющих трение этих поверхностей.
Согласно закону Кулона
F = fN,
где F - сила трения скольжения, f - коэффициент трения скольжения, N - сила нормального давления.
Соответственно коэффициент трения скольжения определяет характеристики пятна контакта плунжера (обсадной колонны) и втулки (стенки скважины).
Учитывая, что скважинные условия определяются, в основном, двумя поверхностями скольжения - это внутренняя поверхность спущенной в скважину предыдущей обсадной колонны (сталь по стали) и внутренняя поверхность необсаженного ствола скважины - условия управления характеристиками пятна контакта обсадной колонны со стенкой скважины могут определяться только смазывающими характеристиками бурового раствора и контактными поверхностями самой обсадной колонны или центрирующих устройств, установленных на ней. Для обеспечения оптимальных условий спуска и цементирования обсадной колонны необходимо достигнуть ее максимального центрирования, что в свою очередь позволяет управлять силами трения при спуске колонны и обеспечить высокое замещение бурового раствора там-понажным при цементировании. Эти условия обеспечиваются путем правильного подбора конструкций и материалов центрирующих устройств.
Известно, что при искривлении ствола скважины обсадные трубы прижаты к ее стенкам. Усилия в любой точке обсадной колонны зависят от веса колонны и угла искривления оси скважины в пространстве.
Пружинный центратор стремится изменить положение труб в скважине и при этом испытывает определенную радиальную нагрузку F (рис. 1), которая зависит от горизонтальной составляющей веса обсадных труб в интервале центрирования и растягивающего усилия, которая, в свою очередь, определяется весом обсадных труб ниже пружинного центратора. Соответственно, если нагрузка F будет меньше, либо равна F2 - радиального центрирующего усилия, создаваемого центратором, то установка центратора будет эффективна.
В соответствии с ISO 10427 центратор, правильно установленный на обсадной трубе в стволе скважины, обеспечивает прогиб обсадных труб между центраторами или эксцентриситет обсадной колонны не более 67%.
За рубежом пружинные центраторы выпускаются в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 10427 (5), разработанного на основании стандарта-спецификации 10Д Американского нефтяного института (АНИ). Стандартом предусматривается контроль следующих параметров пружинных центраторов:
- величины осевого усилия проталкивания центратора F1 в заданный диаметр ствола скважины;
- величины радиального центрирующего усилия F2, создаваемого центратором, при его эксцентричном расположении в стволе скважины;
- величины остаточной деформации центратора и отсутствие механических повреждений, после созда-
а - текущим угол от горизонтали;
da - приращение угла;
R - радиус кривизны;
ds - участок обсадной колонны;
G - вес участка обсадной колонны;
N - сила сопротивления движению;
F - нормальная составляющая прижимающего усилия;
Р - сила трения;
Т - усилие спуска.
Рис. 1. Схема действующих сил на элемент обсадной колонны при спуске в горизонтальную скважину.
В состав комплекса технических средств для обеспечения оптимальных условий спуска и цементирования обсадных колонн в горизонтальные скважины с большой длиной горизонтального участка входят следующие технические средства.
1. Башмак колонный с возможностью вращения БК-Вр.
2. Центратор пружинный с радиусными планками ЦПР.
3. Центратор-турбулизатор жесткий (ЦТН) из полимерного низкофрикционного материала.
4. Подвеска хвостовика нецементируемая типа ПХНВ1. - для спуска с возможностью вращения, подвески и герметизации хвостовиков.
ния 50 циклов нагружения максимальным радиальным усилием.
В соответствии с требованиями международного стандарта ISO 10427 величина осевого усилия проталкивания центратора F1 не должна превышать веса обсадной трубы данного типоразмера длиной 12,2 м среднего удельного веса.
Величина радиального центрирующего усилия F2, создаваемого центратором, по ISO 10427 регламентируется величиной нагрузки на центратор, при которой обеспечивается эксцентриситет обсадной колонны не более 67%. Регламентирование такого соотношения усилий F1 и F2 по международному стандарту ISO 10427 позволяет обеспечить безаварийный спуск обсадных колонн, оснащенных пружинными центраторами и их надежное центрирование. При этом функциональные
технологические свойства пружинных центраторов улучшаются, если у конкретной конструкции пружинного центратора величина осевого усилия проталкивания центратора F1 уменьшается, а величина радиального центрирующего усилия F2 увеличивается. Таким образом, соотношение F2/F1 можно обозначить как N - коэффициент технологичности центратора, при этом, в соответствии с требованиями стандарта ISO 10427, необходимо, чтобы N > 1 и только для обсадных колонн диаметром более 245 мм допускают
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.