научная статья по теме СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОЛТЮБИНГОВОЙ ТЕХНИКИ В РОССИИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОЛТЮБИНГОВОЙ ТЕХНИКИ В РОССИИ»

J проблемы ompacnu

А.Г. МОЛЧАНОВ

РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОЛТЮБИНГОВОЙ ТЕХНИКИ В РОССИИ

Колтюбинговый бум, пик которого в России пришелся на 90-е годы, незаметно начал сходить на нет, не дав тех масштабных результатов, которых от него ожидало большинство специалистов-нефтяников. Это, в свою очередь, привело к сокращению инвестиций в новое направление техники для подземного ремонта скважин и бурения. В настоящее время процесс внедрения колтюбинговой техники определяется усилиями небольшой группы разрозненных энтузиастов и, если не предпринять срочных мер, войдет в полосу стагнации. Анализ мирового опыта использования оборудования, интенсивно развиваемого американскими и канадскими фирмами последние 35 лет, позволяет сделать вывод: колтюбинг является стратегически важным направлением развития нефтегазопромысло-вого оборудования.

Привлекательность новой техники и технологии, для обозначения которой создан новый термин, происходящий от сочетания английских слов «coiled tubing» (букв.: «наматываемая труба»), заключается прежде всего в обеспечении герметизации устья скважины при выполнении любых операций — от спускоподъемных до бурения и подъема продукции пласта. Основным отличительным признаком колтюбинговой технологии является использование колонны гибких труб (КГТ), гладкая наружная поверхность которой позволяет использовать уплотнительное устройство, располагаемое на устье скважины и герметизирующее ее внутреннюю полость. Длина ко-

лонны может составлять, в зависимости от типоразмера агрегата, 5000 м, что исключает необходимость в ее наращивании при выполнении спускоподъемных операций. В результате становится возможным бурить и ремонтировать скважины, находящиеся под избыточным давлением. Это, в свою очередь, позволяет исключить необходимость в глушении скважины перед ремонтом, а процесс бурения производить в режиме депрессии на пласт. Необходимо отметить, что термин «гибкая» означает только тот факт, что применяемые сплошные металлические трубы в процессе выполнения спуско-подъемных операций наматываются на барабан с образованием в их теле пластических деформаций порядка 1 — 2%.

Отсутствие необходимости в глушении скважин перед выполнением ПРС и последующем вызове притока дает наибольший эффект на газовых скважинах, где продолжительность цикла работ сокращается в ряде случаев с 3 — 4 недель до 3 — 4 суток. Экономические показатели данной техники достаточно привлекательны — срок окупаемости агрегатов при эксплуатации на газовых месторождениях составляет порядка 3 месяцев, а на нефтяных промыслах — порядка 6 месяцев (при стоимости агрегата 600 тыс. долларов). Бурение горизонтальных скважин с применением гибких колонн обеспечивает качественное изменение показателей процесса — позволяет выполнять разрушение породы в режиме депрессии, непрерывно контролировать и активно изменять направление проводки ствола, со-

проблемы ompacnu J

Типоразмер установки Сверхлегкий "СЛ" Легкий "Л" Средний "С" Тяжелый "Т" Буровая"Б"

Условный диаметр КГТ, мм 25 33 38 44-55 60-73

Длина КГТ, м До 2000 2500 3500 4500 До 5000

Область предпочтительного использования: - ремонт - бурение

* Примечание. Приведенные в таблице значения получены экспертными методами.

вмещать процесс бурения и испытания пласта и т.д.

Однако немало надежд, возлагавшихся на технические достоинства колтюбинговых агрегатов, не оправдались в процессе их применения на отечественных промыслах. Новая техника имеет вполне определенные недостатки, являющиеся в буквальном смысле продолжением ее достоинств. К основным минусам следует отнести невозможность извлечения с помощью колтюбинга колонн штанг и насоснокомпрессорных труб, насосного оборудования и кабеля спущенных в скважину. В процессе выполнения работ в скважине КГТ невозможно вращать, ее жесткость на кручение и растяжениесжатие существенно ниже аналогичных показателей труб, применяемых при бурении и ремонте скважин. Кроме того, площадь поперечного сечения КГТ «в свету» не позволяет обеспечить тот расход технологической жидкости, который требуется для выполнения операций ремонта в соответствии с установившимися классическими технологиями.

Но, несмотря на эти недостатки, новая техника все шире внедряется на промыслах, доказывая свою эффективность. В настоящее время число агрегатов, эксплуатирующихся в мировой нефтегазовой промышленности, приближается к 1100 (в РФ — около 80). Колтюбинговая техника серьезно потеснила традиционную: в США и Канаде соотношение составляет примерно 50/50.

Лидером применения новой техники и технологии в нашей стране является ОАО «Сургутнефть» (30 агрегатов), ОАО «Газпром» (22 агрегата); в ОАО «Роснефть», «Лукойл» и других компаниях по 4 — 6 единиц. За рубежом непрерывно увеличивается число машин, обеспечивающих спускоподъемные операции с колоннами гибких труб: с 2001 по 2002 год их количество увеличилось на 200 единиц. В среднем ежегодный прирост эксплуатационного парка составляет примерно 10%. Это увеличение идет, как уже отмечалось, на фоне некоторого спада интереса к данной технике в России в связи с тем, что реальный эффект от ее применения оказался ниже чем предполагалось.

Положительным свойством колтюбинговой техники и технологий является то, что они стимулируют развитие прогрессивных методов в других отраслях отечественного нефтепромыслового оборудования.

Успех развития новой технологии определяется тремя составляющими:

— комплекс наземного оборудования, включающего собственно агрегаты для спускаподъема КГТ, насосное оборудование, источники инертных газов, бустерные установки и т.д.;

— внутрискважинное оборудование (насадки, специальные пакеры, забойные двигатели);

— колонна гибких труб.

Отсутствие или низкие параметры одной из этих групп сводят на нет преимущества всего комплекса и успех всей технологии.

Компонентом наземного оборудования являются специализированные спускоподъемные агрегаты для работы с колонной гибких труб, которые до последнего времени в нашей стране не выпускались. Естественно, их проектирование и изготовление привлекли внимание отечественных разработчиков. Практически все колтюбинго-вые агрегаты, эксплуатируемые в настоящее время на отечественных промыслах, импортного производства. Они поставляются нам из США, Канады и Республики Беларусь. Отечественные агрегаты, созданные в 90-х годах не могут рассматриваться на фоне импортного оборудования и, по существу, создавались в виде экспериментальных образцов для отработки различных творческих концепций или в качестве «пробы пера». Они имеют отдельные преимущества перед импортными, однако в целом, по основным техническим показателям не могут конкурировать с ними. На начальном этапе внедрения новой техники простота и привлекательность приобретения импортного оборудования сыграла двоякую роль. С одной стороны, появилось достаточно большое количество агрегатов известных фирм («Канади-эн Фракмастер», «Стюарт и Стивенсон», «Дреко», «ХайдраРиг» и др.). Они были выполнены на уровне серийной продукции и в дальнейшем определяли неформальные стандарты исполнения подобных агрегатов. С другой стороны, в России уделялось недостаточно внимания развитию производства машин аналогичного назначения.

Существенный вклад в дело продвижения колтюбинговых технологий внес ООО «Газпром», по инициативе которого были выполнены исследования фонда скважин и определены основные характеристики параметрического ряда агрегатов, в соответствии с которыми организована разработка агрегатов, адаптированных к трудным условиям эксплуатации в России [1]. В основу проектируемых разработок специалистами ФИД (Республика Беларусь) были положены проверенные в эксплуатации и апробированные технические решения агрегатов производства США и Ка-

^ проблемы отраспи

Рис.1. Общий вид колтюбингового агрегата подземного ремонта скважины первого поколения

нады. Подобный подход к освоению и созданию оборудования новых типов традиционен для отечественного нефтяного машиностроения. Не углубляясь в область критических оценок [2] отметим, что этот относительно простой метод освоения новой техники рано или поздно должен вывести на путь создания собственных новых разработок. Без этого прогрессирующее отставание в данной области техники неизбежно.

Ныне существуют следующие типы спуско-подъемных агрегатов и гибких труб с условными диаметрами и основными техническими параметрами (табл. 1).

Современный вариант компоновки агрегата, который можно назвать «классическим», сложился на основе американского и канадского опыта (рис. 1). Он включает в себя транспортную базу, на которой смонтированы рама агрегата, барабан с намотанной на нем КГТ, кабина оператора, грузоподъемное устройство для монтажа оборудования на устье скважины, трансмиссия и гидропривод. В транспортном положении на агрегате устанавливают транспортер (в американской терминологии — инжектор), служащий для перемещения КГТ, герметизатор устья скважины и основание устьевого оборудования в разобранном виде.

Организовав производство агрегатов за пределами РФ, российские нефтяники практически лишили себя возможности вмешиваться в процесс совершенствования установок. Отдельные недостатки, просматривавшиеся уже на стадии проектирования (распределение нагрузки по осям транспортной базы, конструкция устьевого оборудования, параметры работы гидропривода и т.д.) тиражировались и в последующих модификациях. В агрегатах использован принцип компоновки с применением телескопической стрелы, предназначенной для монтажа-демонтажа устьевого оборудования и частичного восприятия усилий, возникающих в транспортере во время работы. Это обусловлено тем, что вертикальные габа-

риты устьевого оборудования ограничиваются высотой подъема, обеспечиваемой грузоподъемным устройством. Данная схема исключает возможность модификации агрегата и обеспечивает выполнение работ, связанных с нагнетанием технологической жидкости, пены или газа в скважину. Развитие колтюбинговой технологии продиктовано постоянным расширением номенклатуры технических операций, необходимостью выполн

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.

Показать целиком