Эта публикация продолжает статью: «Колтюбинговое бурение».
Наиболее технологичным способом бурения, обеспечивающим вскрытие продуктивных пластов на депрессии, является бурение колтюбинговой установкой.
Сначала новую скважину бурят традиционным способом на репрессии до кровли продуктивного горизонта обычной буровой установкой и крепят ствол обсадной колонной. Затем для последующего бурения на депрессии рядом с буровой устанавливают мобильную или блочную колтюбинговую установку, подключают ее к системе циркуляции и к системе азотирования раствора.
Препятствующим колтюбинговому бурению фактором является недостаточный вес гибкой непрерывной трубы. Поэтому для создания необходимого осевого усилия на долото в компоновку низа бурильной колонны (КНБК) добавляют некоторое количество утяжеленных бурильных труб (УБТ).
КНБК предназначена для выполнения следующих необходимых функций в процессе проходки:
- создание необходимой осевой нагрузки на долото;
- обеспечение требуемой жесткости бурильного инструмента;
- управление траекторией скважины.
Так как гибкая непрерывная труба не может вращаться, бурение производят винтовым забойным двигателем (ВЗД), входящим в состав КНБК.
Вскрытие продуктивных пластов на депрессии в большинстве скважин производится по наклонно-направленной траектории. Поэтому в состав КНБК входят устройства для направленного бурения и ориентации скважины. Длина компоновки для проходки таких стволов составляет примерно 18 м.
Типовая КНБК состоит из следующих элементов:
- буровое долото;
- винтовой забойный двигатель (ВЗД);
- немагнитная УБТ с датчиками MWD;
- ориентирующий инструмент;
- утяжеленные бурильные трубы (УБТ);
- установочная штанга;
- гидравлический разъединитель;
- сдвоенный обратный клапан;
- переводник-коннектор для соединения ГНКТ с КНБК.
Ориентирующим инструментом служит отклонитель-стабилизатор, представляющий собой управляемый механизм для изменения направления бурения. Управляет отклонителем система измерений во время бурения (Measurement While Drilling, MWD).
С помощью MWD оперативно корректируют траекторию скважины, и получают на поверхность в реальном времени данные о давлении и температуре на забое, плотности и магнитном резонансе горных пород, а также о гамма-излучении. Датчики MWD монтируются внутри немагнитной УБТ. Немагнитные УБТ изготавливают из специальных немагнитных сплавов, во избежание влияния магнитных полей на телеметрические системы.
Гидравлический разъединитель обеспечивает отсоединение компоновки в случае ее прихвата в скважине.
В состав КНБК также включается установочная штанга - специальный переводник для удержания труб на весу.
Сдвоенный шаровой обратный клапан пропускает буровой раствор по ГНКТ и предотвращает обратный переток из скважины в трубу.
Переводник–коннектор предназначен для соединения гибкой трубы с КНБК. Для крепления компоновки к буровому канату в переводник может монтироваться тросовый анкер.
О конструкциях переводников есть отдельная статья: «Соединения ГНКТ».
Для спуска в скважину бурильной колонны и ввода КНБК служит лубрикатор-райзер. Лубрикатор-райзер устанавливается на фланец комбинированного превентора и может состоять из нескольких секций.
Бурильную колонну собирают в определенной последовательности.
Легостью с приемных мостков затаскивают собранную КНБК в лубрикатор-райзер. Легостью – это с помощью троса вспомогательной лебедки. Перед этим конец троса пропускают через сальниковую головку лубрикатора и прикрепляют к тросовому анкеру переводника-коннектора.
Затем поднимают лубрикатор-райзер вместе с помещенной в нем компоновкой и в вертикальном положении устанавливают на фланец блока превенторов. Соединяют фланцы.
Открывают глухие плашки превентора.
Опускают КНБК до совмещения установочной штанги с трубными плашками.
В этом положении трубные плашки закрывают, и они удерживают КНБК на весу.
Сбросным краном стравливают давление в лубрикаторе. Снимают лубрикатор-райзер с превенторного блока, отцепляют трос от переводника-коннектора и убирают его вместе с сальниковой головкой.
Лубрикатор-райзер без сальниковой головки становится просто райзером.
Инжектор с герметизатором гибкой трубы подвешивается на штропах верхнего привода с помощью короткого троса.
О верхнем приводе подробнее можно почитать в статье: «Современное бурение».
Гибкую трубу сматывают с барабана и пропускают через инжектор, герметизатор, и райзер. Затем соединяют ее конец с переводником-коннектором.
Инжектор с герметизатором и райзером опускают на фланец превенторного блока и соединяют с ним.
Райзер служит для связи блока противовыбросового оборудования (ПВО) с инжектором, так как высота от уровня земли до пола буровой у современных кустовых и стационарных установок составляет около 10 м.
После сборки всей конструкции открывают трубные плашки превентора, удерживающие сборку КНБК и спускают гибкую бурильную колонну в скважину для производства бурения.
Извлечение колонны из скважины проводят в обратном порядке.
Колтюбинговая установка, используемая в комбинации с обычной буровой установкой, классифицируется как гибридная установка.
К этому классу относится, например, установка блочного исполнения МК-60М, которую изготавливает частное независимое российско-белорусское предприятием «ФИДМАШ»:
- максимальное тяговое усилие инжектора составляет 63 т;
- максимальное давление на устье скважины – 105 МПа;
- диаметр безмуфтовой длинномерной трубы (БДТ) – до 73 мм;
- емкость барабана для БДТ 60,3 мм – 6 000 м.
МК-60М также может использоваться для бурения как отдельная установка.
В этом случае для подъемно-транспортных операций применяют автокран. Краном монтируют инжектор с герметизатором на превенторный блок и затем удерживают инжектор на месте.
Стрела крана должна иметь достаточный вылет над уровнем подвышечного основания для спуска КНБК длиной 13 м (прямое бурение, прорезание окон) или для спуска КНБК длиной 20 м (наклонно-направленное бурение).
Подвышечное основание – это безопасная рабочая площадка для операций по подключению инжектора и соединения гибкой трубы с КНБК.
Подвышечная площадка обеспечивает устойчивость устьевого оборудования и удерживает инжекторную головку без крана.
Скорость спуска и подъема инструмента дает существенное преимущество колтюбинга по сравнению с традиционным бурением. Но при подъеме ГНКТ должна поддерживаться определенная скорость, зависящая от веса колонны.
Углубление или бурение дополнительных стволов в существующей скважине производится отдельной комплексной колтюбинговой установкой. Для грузоподъемных операций используют автокран.