РОССИЙСКИЙ КОЛТЮБИНГ В СТАДИИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ЧТО ДАЛЬШЕ?
А. МОЛЧАНОВ, РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина
Можно говорить с уверенностью о том, что старт нового направления мы взяли достаточно энергично. До начала 80-х гг. Россия имела интеллектуальный перевес над США, что следует из количества патентов на колтюбинго-вое оборудование (рис. 1). Но примерно с 1983 г. ряд фирм («Канадиэн Фракма-стер», «Стюарт и Стивенсон», «Дреко», «Хайдра-Риг» и др.) стали интенсивно развивать новое направление техники, в результате чего была сформирована конструкция агрегата для капитального ремонта скважин классического типа.
Привлекательность новой техники и технологии под названием «колтю-бинг» заключается прежде всего в обеспечении герметизации устья скважин в широком диапазоне давлений
и скоростей перемещения колонны труб при выполнении любых операций — от спускоподъемных до бурения и подъема продукции пласта. Основой колтюбинга является колонна гибких труб (КГТ), гладкая наружная поверхность которой позволяет использовать уплотнительное устройство, располагаемое на устье скважины и герметизирующее ее внутреннюю полость. В настоящее время налажен выпуск колонн диаметром 25 — 114 мм; длина может достигать 5000 м, что исключает необходимость в их наращивании. В результате стало возможным бурить и ремонтировать скважины, в полости которых имеется избыточное давление. Это в свою очередь позволяет простыми средствами осуществлять процесс бурения в режиме депрессии, исключить необходимость в глушении скважины перед подземным ремонтом и, соответственно, отказаться от всех работ, обусловленных его применением.
Эффективность колтюбинговой техники не вызывает сомнений, что подтверждается непрерывным ростом количества агрегатов, работающих с колоннами гибких труб. В последние годы наблюдается в среднем 10%-й годовой прирост числа агрегатов для выполнения КРС. Их количество в мировом парке оборудования составляет сегодня около 1000 единиц. При этом соотношение числа агрегатов, реализующих традиционную технологию выполнения спу-
скоподъемных операций и колтюбинго-вых установок, составляет приблизительно 50 на 50%. Если исходить из такого соотношения применительно к РФ, то нам не хватает как минимум 200 агрегатов.
Необходимо отметить, что для большинства специалистов колтюбинг ассоциируется с агрегатом, обеспечивающим выполнение спускоподъемных операций КГТ, а не всем комплексом наземного и внутрискважинного оборудования, колонн гибких труб.
Колтюбинговое оборудование, предназначенное для выполнения капитального ремонта, и буровые установки, использующие колонну гибких труб, становятся все более похожими и с точки зрения применяемых технических решений, и с точки зрения технологий ведения работы. Это относится прежде всего к агрегатам среднего и тяжелого типоразмера. Как известно, общим признаком этой группы оборудования является применение колонны гибких труб, которая наматывается на барабан с образованием пластических деформаций порядка 1—2%. В связи с этим схемы установок для КРС и бурения являются идентичными и состоят из барабана для колонны гибких труб, транспортера (инжектора) с направляющей дугой, устьевого оборудования, обеспечивающего герметичность внутренней полости скважины при выполнении всего комплекса операций, привода, кабины управления.
Увеличение диаметра гибких труб приводит к соответствующему укрупнению габаритов и масс всех перечисленных узлов, оказывает влияние на их конструктивное исполнение. В результате буровые установки и агрегаты КРС с гибкими трубами внешне существенно отличаются, оставаясь структурно похожими.
Причиной конструктивной схожести агрегатов КРС с буровыми установками является постоянное расширение номенклатуры операций, выполняемых при проведении капитальных ремонтов скважин.
Бурение горизонтальных скважин в режиме депрессии может производиться с использованием традиционной технологии в сочетании с внутрискважин-ным оборудованием, обеспечивающим управляемый процесс проводки горизонтального отвода от основного ствола
скважины, и оборудования, рассчитанного на применение колонн гибких труб. Характерными признаками в первом случае является применение бурильных труб, материал которых работает в области упругих деформаций, во втором — колонн гибких труб, материал которых работает в области пластических деформаций.
При бурении скважин с использованием колонн гибких труб необходимо применять традиционные буровые установки для проходки вертикального участка ствола и забуривания горизонтальных отводов.
При капитальном ремонте скважин (КРС) наиболее актуальны:
■ выполнение работ без глушения скважины;
■ выполнение работ в горизонтальных скважинах.
Таким образом, при бурении горизонтальных скважин есть возможность выбора технических средств, при капитальном ремонте подобных скважин — нет.
Интенсивное развитие колтюбинго-вой техники вовсе не означает ее универсальности. Существуют ограничения, обусловленные использованием гибких труб. К ним относятся:
■ малое проходное сечение, предопределяющее высокие гидродинамические потери при прокачке технологической жидкости, в результате чего обеспечиваемая подача существенно ниже, чем при использовании колонн, собираемых с помощью резьбовых соединений;
■ невозможность вращения колонны, усугубляющая опасность прихвата инструмента;
■ низкая жесткость при продольном нагружении и на кручение, обуславливающая необходимость использования забойных двигателей и долот с соответствующими характеристиками.
В наибольшей степени колтюбинго-вая техника отработана для КРС. В нашей стране она широко используется при выполнении простых операций, связанных с нагнетанием в скважину технологических агентов — различных жидкостей, газа или пен и не требующих спуска внутрискважинного оборудования. К этим операциям относятся:
■ вызов притока посредством газирования жидкости, заполняющей скважину после ее глушения;
■ промывка скважин с целью удаления пробок, образовавшихся в лифтовой колонне, на забое скважины;
■ тепловая обработка призабойной зоны;
■ кислотная обработка.
По существу номенклатура операций, выполняемых колтюбинговыми агрегатами, в РФ исчерпывается этим списком.
К операциям более высокого уровня сложности следует отнести:
■ селективную обработку пластов, подразумевающую изоляцию определен-
ного интервала пласта и последующее воздействие на него;
■ механическую обработку резаньем участков колонн, например, хвостовиков, для чего необходим режущий инструмент со складывающимися резцами;
■ установку и удаление цементных мостов;
■ разбуривание плотных пробок.
Еще более сложными являются:
■ выполнение исследований скважин, каротажные работы, визуальное обследования состояния скважины;
■ проведение ГРП всех видов.
Для выполнения операций, относящихся к двум последним группам, т. е. более высокого уровня сложности необходимо соответствующее внутрисква-жинное оборудование с осевыми габаритами не менее 2—3 м и спускоподъ-емные агрегаты, которые обеспечили бы его спуск в скважину.
Принципиально новым компонентом наземного колтюбингового оборудования является специализированный спускоподъемный агрегат для работы с колонной гибких труб. Практически все колтюбинговые агрегаты, эксплуатируемые в настоящее время на отечественных промыслах, поставляются из США, Канады и Республики Беларусь. В подавляющем большинстве эти агрегаты морально устарели. Они выполняются по схемам, разработанным в США еще в 1986 г. Нашу промышленность спасает только то, что фирмы-разработчики США и Канады своевременно не запатентовали свои изобретения в России, что позволяет использовать их конструкторские решения и копировать отдельные узлы без штрафных санкций и других негативных последствий.
Опыт эксплуатации колтюбинговых агрегатов в нашей стране показал, что до настоящего времени наибольший эффект можно получить при выполнении операций первой группы, наиболее простых в технологическом отношении. При их выполнении по традиционным технологиям с использованием колонн труб, собираемых с помощью резьбовых соединений, характерны:
■ соизмеримость времени выполнения спускоподъемных операций и собственно операций ремонта большинства скважин;
■ значительная доля трудоемкости спускоподъемных операций в общем балансе работ;
■ большие затраты материалов и времени на выполнение работ по глушению скважины и вызову притока после их выполнения.
Существуют старые опробированные агрегаты с наиболее простой конструкцией и низкой ценой. Ускорение выполнения операций первой группы и исключение работ по глушению и вызову притока, выполняемых по традиционным технологиям, позволяют су-
щественно сократить время работ. Именно для этих целей используются колтюбинговые агрегаты.
Выполнение наиболее простых в технологическом отношении операций требует наличия полного комплекта: насосных агрегатов, компрессоров, бустерных установок, генераторов инертного газа, смесителей, дроссельных устройств, сепараторов, нагревателей и т. п.
Капитальный ремонт повышенной сложности возможен при улучшенных параметрах агрегатов для спускоподъ-ема труб и наличии специального вну-трискважинного оборудования. Независимо от способа его спуска в скважину между эксплуатационной арматурой, превентором, уплотнителем и инжектором должен быть зазор, соизмеримый с осевым размером компоновки. Это требование усложняет конструкцию оборудования и обуславливает увеличение высоты мачты более 8 — 9 м.
Совершенствование агрегатов для выполнения сложных операций должно привести по существу к созданию оборудования нового поколения. Особенности его конструкции — наличие грузоподъемного оборудования (мачты) и устьевого, обеспечивающего выполнение спускоподъемных операций с колонной гибких труб, снабженной компоновкой длиной порядка 3—4 м и диаметром до 100 мм. Возрастающая сложность работ требует также наличия электроники, обеспечивающей регистрацию, анализ и запоминание режимов проведения процесса и условий нагружения колонны гибких труб, их непрерывное дефектоскопи-рование.
Наиболее перспективным направлением совершенствования груз
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.