Что такое технология обсадного бурения?

Бурение с обсадной трубой — это передовая технология бурения, при которой для передачи крутящего момента и нагрузки на долото используется обсадная труба вместо бурильной трубы. Она заменяет буровые долота внутри обсадной трубы с помощью проволочной системы, полностью исключая многократные операции по подъему и опусканию долот, необходимые при традиционном бурении. Эта технология была впервые успешно протестирована канадской корпорацией Tesco в 1996 году, и к 2000 году было пробурено более 20 эксплуатационных скважин. Хотя концепция была предложена еще в 1950-х годах, она не применялась на практике до 1990-х годов из-за ограничений в технологиях и оборудовании того времени.

Благодаря быстрому развитию новых материалов, электронных технологий и бурового оборудования, бурение с обсадкой постепенно созрело и получило широкое распространение в мировой нефтедобыче, став одним из основных направлений эффективного бурения. недорогое и безопасное бурение.

1. Что такое технология обсадного бурения?

Основная идея бурения с обсадной трубой заключается в использовании обсадной трубы вместо... бурильную трубу приложить крутящий момент и осевую нагрузку к сверло, что позволяет вращать сверло и осуществлять бурение.

• Корпус вращается с помощью верхняя приводная система для прямой передачи энергии.
• Буровое долото устанавливается на переднем конце специального скважинного инструментального узла, который фиксируется на конце обсадной колонны.
• Инструментальный узел соединен с надводной лебедкой с помощью троса, что позволяет быстро извлекать и заменять буровое долото.
• Процесс бурения аналогичен спуску обсадной трубы: обсадная труба спускается в скважину по секциям и, как правило, не извлекается.
• Цементирование может быть выполнено сразу после завершения бурения, что позволяет осуществлять синхронные операции бурения и заканчивания скважины.

Полная система бурения обсадных труб со сменным долотом состоит из трех основных компонентов:

• Инструменты для поверхностной намотки/вытягивания
• Забойная колонна инструментов
• Посадочный кожух

При необходимости замены долота, забойный механизм просто разблокируется, инструментальный узел быстро извлекается с помощью проволочного троса, устанавливается новое долото, после чего узел задвигается обратно и фиксируется на конце обсадной трубы — и все это без натяжения обсадной колонны.

2. Технические особенности бурения обсадных труб

• Синхронное бурение и спуск обсадной трубы: Комплексная операция по бурению и обустройству скважин.
• Быстрое извлечение BHA: Забойный узел (BHA) можно быстро извлечь с помощью проволочного каната.
• Сплошная обсадная труба до забоя: Обсадная труба проходит от поверхности до забоя на протяжении всего процесса бурения.
• Одностороннее движение обсадной трубы: Обсадная труба спускается в одном направлении и, как правило, не отключается.
• Совместимость с традиционными операциями: Совместимо с наклонно-направленным бурением, цементированием, каротажем, отбором керна, испытанием скважин и другими стандартными процессами.
• Изменение битов с помощью проводной связи: Замена долота осуществляется с помощью проволочного троса, а не путем спуска бурильной трубы.
• Модифицированный стандартный корпус: Используется стандартная нефтепромысловая обсадная труба, но резьба и муфты модернизированы для повышения устойчивости к крутящему моменту.
• Эффект укрепления ствола скважины: Узкое кольцевое пространство и вращение обсадной трубы способствуют прилипанию бурового шлама к стенке скважины, создавая «эффект укрепления стенки», который повышает прочность ствола скважины.
• Расширяемая конструкция бита: Соответствующие расширяющиеся буровые долота могут раскрываться после бурения, обеспечивая проход для следующего бурового долота, что еще больше снижает частоту срабатываний.

3. Основные преимущества бурения с обсадной трубой

• Значительно сократить цикл строительства скважин: Интегрированная конструкция бурильной колонны и обсадной трубы исключает частые спуски и замену инструмента, что позволяет осуществлять синхронное бурение и обустройство скважины. По расчетам компании Tesco, бурение скважины глубиной 10 000 футов позволяет сэкономить примерно 30% времени бурения.
• Значительно повышает устойчивость ствола скважины: Обсадная труба постоянно находится в скважине, обеспечивая поддержку стенки скважины в режиме реального времени и снижая риски обрушения, потери циркуляции и застревания бурильной трубы. Это также исключает необходимость промывки и скачки давления, вызванные спуском бурильной трубы, что повышает безопасность контроля скважины.
• Снижение общих затрат на бурение: Исключает затраты, связанные с бурильными трубами и буровой воротник Закупка, транспортировка, инспекция и техническое обслуживание. Сокращает трудозатраты, занимаемое оборудование и потребление материалов. Более легкие буровые установки также снижают затраты на перемещение и эксплуатацию.
• Повышение эффективности транспортировки шлама и гидравлической эффективности: Циркуляция бурового раствора может поддерживаться непрерывно во время замены долот в проволочном буровом инструменте, предотвращая накопление шлама и выбросы. Больший внутренний диаметр обсадной трубы снижает гидравлические потери, а меньшая площадь кольцевого зазора увеличивает скорость возврата бурового раствора вверх, улучшая очистку ствола скважины.
• Упростите конструкцию буровой установки и сократите инвестиции в оборудование: Устраняет необходимость в использовании страховочной платформы и трубной рамы. Высота вышки может быть уменьшена, а вес несущей конструкции снижен, что приводит к созданию более компактных и легких буровых установок с более высокой скоростью перемещения, меньшим количеством рабочей силы и меньшим энергопотреблением.

4. Эксплуатационные аспекты

Контроль отклонения отверстия

Без бурильных колонн и центраторов обсадная колонна склонна к изгибанию под давлением, что приводит к отклонению ствола скважины от заданного положения.

• Строго контролируйте осевую нагрузку в пределах разумного диапазона 10–30 кН.
• Для стабилизации обсадной колонны и контроля отклонений следует поддерживать низкую скорость вращения, как правило, в пределах 60–120 об/мин.
• Предпочтительное использование Биты PDC для повышения производительности.
• Для обеспечения вертикального положения устья скважины необходимо установить основание вышки ровно.
• Укрепить промежуточные методы геодезической съемки для мониторинга отклонения скважины и истинной вертикальной глубины (TVD) в режиме реального времени.

Защита корпуса

Поскольку обсадная колонна постоянно находится в скважине, эффективная защита имеет решающее значение:

• Для обеспечения надежной герметизации и прочности соединения используйте специальную резьбонарезную пасту для корпусов.
• Выберите корпус с внутренним и внешним антикоррозионным покрытием.
• Для минимизации износа наружной стенки используйте низкую скорость вращения и низкую осевую нагрузку.
• Для снижения давления насоса внутри обсадной трубы и минимизации эрозии внутренней стенки буровым раствором необходимо соответствующим образом увеличить размер сопла бурового долота.

5. Сравнительный анализ: бурение с обсадкой против традиционного бурения.