В статье: «Безамбарное бурение» описано устройство циркуляционной системы (ЦС) открытого типа. ЦС открытого типа предназначены для обычного бурения на репрессии. При бурении на репрессии на протяжении всей проходки поддерживается противодавление бурового раствора на продуктивный пласт. Превышение забойного давления над пластовым предотвращает возможные выбросы глубинных флюидов и газов, снижает вероятность аварийного фонтанирования скважины.
Однако при вскрытии продуктивных горизонтов буровой раствор, проникая в призабойную зону пласта ухудшает ее коллекторские свойства.
Для устранения отрицательного воздействия промывочной жидкости на пласт была разработана технология бурения скважин на депрессии.
Об этой технологии можно почитать статью: «Бурение на депрессии».
Сначала обычным способом на репрессии бурят ствол до кровли продуктивного пласта и крепят его обсадной колонной. Затем производят вскрытие и проходку продуктивного горизонта на облегченном растворе. Для этого буровой раствор на основе нефти газируют азотом. Бурение в условиях превышения пластового давления над забойным и называется бурением на депрессии.
Проходка на репрессии и далее на депрессии, то есть бурение на комбинируемом давлении производится с помощью закрытой, герметизированной системы циркуляции (ГСЦ).
Циркуляция бурового раствора происходит по следующей схеме.
Выходящая из затрубного пространства скважины через отвод роторного устьевого герметизатора (РУГ) промывочная жидкость вместе с пластовой нефтью, попутным газом и выбуренной породой поступает в герметичный трехфазный циклонный сепаратор. В сепараторе происходит разделение смеси на составляющие компоненты.
Шлам при безамбарной утилизации винтовым насосом отправляется в шнековый конвейер и затем в сменный шламоприемник. Сброс накопившегося шлама производят во время остановки циркуляции.
О безамбарном удалении шлама читаем статью: «Безамбарное бурение».
Попутный газ выводится на факельную линию.
А очищенная промывочная жидкость поступает в емкость авторегулирования устьевого давления – компенсационную емкость или компенсатор. В эту емкость подается инертный газ, который занимает определенный объем с давлением равным избыточному давлению на устье скважины.
Избыточное давление – это давление, которое показывает манометр на устье скважины при проходке горизонта с пластовым давлением, превышающим давление столба промывочной жидкости в стволе.
Уровень жидкости в емкости-компенсаторе контролируется датчиками уровня. При проявлении из пласта объем жидкости в емкости увеличивается и уровень ее поднимается. Соответственно, объем газа уменьшается, давление его возрастает и передается на устье. Рост устьевого давления приводит к увеличению забойного давления и приток пластового флюида прекращается.
Вся ГСЦ обвязана контрольно-измерительными приборами (КИП), которые непрерывно замеряют и регистрируют расход, давление, плотность и температуру промывочной жидкости в нагнетательной линии и в линии низкого давления на выходе из скважины. Сигналы с датчиков поступают на устройство обработки информации и далее на компьютер бурильщика.
Программное обеспечение контролирует и поддерживает уровень промывочной жидкости в компенсаторе. При отклонении уровня относительно заданного, программа выдает управляющий сигнал исполнительным механизмам дроссельного блока.
Так, в процессе разбуривания продуктивного горизонта автоматически регулируется необходимое избыточное давление.
Химреагенты добавляются в раствор дозирующим насосом.
Блок пробоотбора позволяет получать образца шлама без остановки циркуляции.
Для долива скважины при подъеме бурильного инструмента ГСЦ оборудуется отдельной линией.
После регенерации буровой раствор из приемной емкости подпорным насосом подается во всасывающую линию бурового насоса. Приемная емкость монтируется в едином блоке с сепаратором и компенсатором.
Нагнетаемый буровым насосом раствор, проходя через эжектор насыщается азотом и затем подается в бурильную колонну. Так протекает цикл бурового раствора.
Автоматизированная ГСЦ – современное оборудование для качественного заканчивания нефтяных и газовых скважин.
Однако несмотря на все благоприятные факторы при вскрытии пласта на отрицательном дифференциальном давлении, бурение на депрессии не всегда возможно.
Допустимая депрессия на стенки скважины при проходке не должна превышать 10-15 % от эффективных скелетных напряжений породы. То есть, при большой депрессии может разрушаться околоствольная зона вскрываемого горизонта, что чревато осложнениями при проходке.
Также депрессивное бурение не всегда возможно при аномально низких или аномально высоких пластовых давлениях. Бурить сложную геологию, в условиях узкого окна градиентов давлений позволяет технология MPD - бурения на управляемом давлении.
Подробнее об этом инновационном методе можно почитать в статье: «Бурение на управляемом давлении».
И понятно, что бурение на депрессии, как и MPD – весьма дорогие технологии по сравнению с традиционными.