CC BY
53УДК 622.24
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ СОЕДИНЕНИЯ СТВОЛОВ МНОГОЗАБОЙНЫХ СКВАЖИН1
ANALYSIS OF TECHNOLOGIES OF HOLES COUPLING OF DOWNHOLE SPLITTERS
В. Н. Паньков, С. А. Коровин, А. В. Ошибкой, М. В. Двойников, Д. Д. Водорезов, С. А. Фролов
V. N. Pan'kov, S. A. Korovin, A. V. Oshibkov, M. V. Dvoinikov, D. D. Vodorezov, S. A. Frolov
ООО «Производственная фирма Сокол», г. Пермь, Экспериментальный завод буровой техники Тюменского государственного нефтегазового университета, г. Тюмень
Ключевые слова: многоствольные скважины, многозабойные скважины, соединение колонн, TAML, бурение Key words: multilateral wells, downhole splitters, strings joint, TAMPL, drilling
Объемы добычи углеводородного сырья на месторождениях Тюменской области в большей степени еще связаны с разработкой площадей, открытых в 70-80 годах, нефтегазоносные объекты которых значительно истощены, а оставшиеся запасы относятся к трудноизвлекаемым. На сегодняшний день одним из наиболее распространенных способов восстановления продуктивности добывающего старого фонда скважин с учетом их высокой обводненности и низкой проницаемости пластов остается зарезка боковых стволов (ЗБС). При этом данный технологический прием в большинстве случаев имеет существенный недостаток — не предусматривает сохранение основного (материнского) ствола скважины. Мировой опыт и развитие отечественного сектора бурения показывает, что перспективным решением в этой области является бурение новых многоствольных и многозабойных скважин (МЗС) или реконструкция существующих с сохранением целостности конструкций обсадных колонн и эксплуатируемого объекта разработки. Данный метод имеет значительное преимущество по сравнению с повсеместно распространенным гидравлическим разрывом пласта (ГРП), так как позволяет осуществлять контролируемое в пространстве увеличение площади контакта скважины с продуктивным пластом. В то же время контроль распространения трещин ГРП — это технологически сложная задача, которую не всегда удается решить даже с применением новейших средств и разработок [1]. Следует отметить, что задача строительства многозабойной скважины (с точки зрения качественного в техническом исполнении надежного и долговечного сооружения) остается нерешенной. Прежде всего это связано с отсутствием герметичного стыка (соединения) обсадных колонн основного и бокового стволов скважины, что в конечном счете приводит к прорывам газоводяного флюида или нефти из межколонного пространства боковой или материнской колонны, неконтролируемости дебитов при раздельной эксплуатации объектов.
1 Данное исследование выполнено в Тюменском государственном нефтегазовом университете в рамках целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы» по теме: «Разработка технологии формирования сочленения (стыка) основного и бокового стволов в многоствольных скважинах, обеспечивающего доступ в оба ствола в процессе эксплуатации скважины»
№ 6, 2014
Нефть и газ
41
Анализ результатов исследований современной научно-технической литературы показал, что на сегодняшний день вопросами сооружения многозабойных скважин занимаются ученые многих стран.
Наибольшее количество технических решений (более 100) приходится на долю США. Среди ученых, занимающихся непосредственно вопросами бурения и герметизации сочленения стыка можно выделить Ray C. Smith, Joe E. Hess, Benji L. Smith, Travis W. Cavender, Charles G. Brunet, Michel Bouchard Ken Horne, Douglas J. Murray, John J. Johnson, Enrique M. Proano, Charles G. Brunet, Longbottom, James R., Gano, John C., Cox, Don C., Jeffrey S. Walter, Desmond Jones, Bert F. Scales Jonathan Park, Duo Wei Shen, Li Wen Yong, Yuan Fu Cun, Diane Langley, Murray Reynolds, Jim Oberkircher, Delano Lougheideet, Sandro Mendes, Marcelo Albuquerque, Mario Vento, Nazildo Batista, Sik Jang, Hyun Tae Kim and Jae Pil Yoon, Taha Murtuza Husain, Leong Chew Yeong, Aditya Saxena, Ugur Cengiz, Sarath Ketineni, Amey Khanzhode, Hadi Muhamad, Jamil Al-Thuwaini, Shamsuddin Shenawi, Bevan Yuen, E. J. Idiodemise, A. Dosunmu и др.
Среди отечественных ученых, внесших большой вклад в развитие основ многоствольного бурения, можно отметить Ф. Ф. Ахмадишина, А. С. Бронзова, С. С. Горди-енко, Р. А. Исмакова, Р. Р. Ибатуллина, Ф. А. Камминга, Р. Р. Кадырова, Р. М. Курам-шина, И. К. Кашапова, В. Х. Лохбека, Т. Т. Латыпова, К. В. Мелинга, А. А. Мухамет-шина, Д. Л. Мелоуна, Э. Е. Нема, И. А. Нуриева, А. С. Оганова, В. Н. Полякова, А. С. Повалихина, О. К. Рогачева, Р. З. Салимгареева, О. Е. Старова, С. Л. Фишера, Р. Х. Фаткуллина, Р. Ш. Фасхутдинова, Р. В. Ханипова, Р. С. Хисамова и др.
Ими предложены решения по обеспечению ориентирования отклоняющего оборудования для зарезки, непосредственно проводки и крепления боковых стволов, а также их последующей комплексной эксплуатации. Большинство используемых технологий и технических средств строительства МЗС — импортные и являются основой при проектировании и разработки месторождений такими скважинами.
Для проведения анализа рассмотрим конструкции многозабойных скважин согласно классификации по международному стандарту TAML (Technology Advancement — Multilateral) рисунок [2].
Leuöl
Рисунок. Конструкции многозабойных скважин по TAML
Levai 1
42
Нефть и газ
№ б, 2014
Всего в данной классификации выделяется 6 уровней:
1 — открытый стык/ стык без крепления.
2 — основной ствол обсаживается и цементируется, боковой ствол заканчивается открытым забоем.
3 — основной ствол обсаживается и цементируется, боковой ствол обсаживается, но не цементируется.
4 — основной и боковой стволы обсаживаются и цементируются (как минимум в участке стыка).
5 — герметичный стык (цемент не обеспечивает достаточной герметичности). Достигается за счет системы заканчивания.
6 — герметичный стык (цемент не обеспечивает достаточной герметичности). Достигается за счет обсадной колонны.
Наиболее простые в технологическом и техническом исполнении — первый и второй уровни. Они характеризуются отсутствием гидравлической и механической изоляции стыка, данные уровни позволяют осуществлять лишь совместную эксплуатацию. Третий и четвертый уровни обеспечивают механическую изоляцию соединения, обе колонны обсажены, однако в третьем уровне отсутствует цементирование бокового ствола. При этом эксплуатация может быть как совместной, так и раздельной. Пятый и шестой уровни обеспечивают механическую и гидравлическую герметизацию стыка бокового и основного стволов, но при этом являются наиболее дорогостоящими и технологически сложными способами заканчивания многозабойных скважин. Данные уровни позволяют организовать работу скважины любым способом, включая одновременно-раздельную эксплуатацию.
На сегодняшний день все крупные нефтесервисные компании предлагают решения по строительству МЗС 4-го уровня по TAML, однако проведенный анализ показал, что применяемые ими технологии не позволяют целиком решить весь комплекс сопутствующих технических задач. Технология Latch Rite с предварительной вырезкой окна компании Halliburton не позволяет осуществлять строительство боковых стволов на уже построенных скважинах. Технология компании Schlumberger Rapid Connect не позволяет осуществлять цементирование стыка, что является существенным недостатком. Технология компании Baker Hughes Hook Hanger является одним и наиболее оптимальных решений при строительстве бокового ствола, однако при ее применении происходит сужение диаметра материнской колонны в области около стыка, поэтому выполнение сервисных операций затруднено и в некоторых случаях невозможно.
Необходимо отметить, что на месторождениях Западной Сибири варианты закан-чивания многоствольных скважин ниже 4 уровня по международной классификации TAML не удовлетворяет требованиям разработки месторождений по геологическим условиям. Прежде всего это связано с наличием в разрезах неустойчивых (слабосце-ментированных) пород, что обусловливает обязательное крепление бокового ствола. Выполнение по классификации TAML 6 в наших условиях неэффективно по экономическим причинам, так как строительство одной МЗС превышает стоимость бурения двух отдельных наклонно-направленных скважин.
В результате исследования научных подходов, существующих технико-технологических приемов сооружения МЗС для условий среднего Приобья и севера Тюменской области можно выделить следующие направления разработки технологии и технических средств, направленных на повышение эффективности их строительства:
• конструкция стыка бокового и основного стволов должна предусматривать сочленение не ниже TAML 4 с обязательным цементированием бокового ствола и возможностью установки пакерного оборудования до TAML 5;
• стык должен предусматривать возможность ориентирования для доступа сервисного оборудования, в частности колтюбинга, в основной и боковой ствол с возможностью раздельного учета дебитов по стволам.
Список литературы
1. Kevin Fisher, Norm Warpinski Hydraulic Fracture-Height Growth: Real Data/ SPE 145949 // SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Denver, Colorado, USA, 30 October-2 November 2011.
№ 6, 20114
Нефть и газ
43
2. Mac Kenzie A., Hogg C. Multilateral classification system with example applications. WoidOil, 1999, Vol. 220, № 1, p.p. 55-61.
Сведения об авторах
Паньков Владимир Николаевич, генеральный директор, ООО «Производственная фирма Сокол», г. Пермь, тел. 8(342)2613141, e-mail: [email protected]
Коровин Сергей Анатольевич, заместитель генерального директора по сервисному обслуживанию, ООО «Производственная фирма Сокол», г. Пермь, тел. 8(342)2613141, e-mail: [email protected]
Ошибков Александр Валерьевич, директор, Экспериментальный завод буровой техники Тюменского государственного нефтегазового университета, г. Тюмень, тел. 8(932)3211256, e-mail: oshibkov@mail. ru
Двойников Михаил Владимирович, д. т. н., главный научный сотрудник, Экспериментальный завод буровой техники Тюменского государственного нефтегазового университета, г. Тюмень, тел. 8(922)4715684, e-mail: [email protected]
Водорезов Дмитрий Дмитриевич, инженер, Экспериментальный завод буровой техники Тюменского государственного нефтегазового университета, г. Тюмень, тел. 8(982)9346144, e-mail: vodorezov@gmail. com
Фролов Сергей Андреевич, заместитель директора, Экспериментальный завод буровой техники Тюменского государственного нефтегазового университета, г. Тюмень, тел. 89068203000, e-mail: [email protected]
Pan'kov V. N., Director General of LLC «Prodiction firm Sokol», Perm, phone: 8(342) 2613141, e-mail: pankov@pfsokol. ru
Korovin S. A., Deputy Director General for after-sales service, LLC «Production firm Sokol», Perm, phone: 8(342) 2613141, e-mail: [email protected]
Oshibkov A. V., Director of the pilot plant of drilling technique, Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(932)3211256, e-mail: [email protected]
Dvoinikov M. V., Doctor of Engineering, chief scientific worker, of the pilot plant of drilling technique, Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(922)4715684. e-mail: [email protected]
Vodorezov D. D., engineer of the pilot plant of drilling technique, Tyumen State Oil and Gas University, phone: 8(982)9346144, e-mail: [email protected]
Frolov S. A., Deputy Director of the pilot plant of drilling technique, Tyumen State Oil and Gas University, phone: 89068203000, e-mail: [email protected]
