Общая характеристика технологии бурения на гибких трубах

 

 

Колтюбинг (от английского Coiled Tubing) – общим для различных по на-

значению, применяемой технике и технологии операций является использова-

ние колонны гибких непрерывных металлических труб [11].

Основной особенностью описываемого оборудования является работа гиб-

кой трубы при наличии пластических деформаций, что требует создания труб с

принципиально иными свойствами, чем изготавливаются в настоящее время.

Группой предприятий Фонда развития и поддержки изобретательства и ра-

ционализации ФИД разработан ряд относительно недорогих колтюбинговых аг-

регатов для ремонта и бурения скважин с гибкими трубами диаметром от 19 до

114 мм для работы в скважинах глубиной до 5000 метров.

Колонны гибких труб (КГТ) при бурении применяют для:

− бурения новых неглубоких скважин до 1800 м с диаметром ствола до

216 мм;

− забуривания второго или нескольких стволов; наибольший эффект достига-

ется при бурении наклонно-направленных и горизонтальных ответвлений из

основного ствола, при этом колонна гибких труб обеспечивает набор кривизны

до 10°/10 м;

− повторного вскрытия пластов при углублении скважины;

− бурения части ствола скважины с обеспечением режима депрессии на забое.

Все указанные операции можно выполнять в режиме депрессии на забое,

при этом минимизируется ухудшение коллекторских свойств продуктивного

пласта. Причём вскрытие последнего и бурение в нём скважины совместимы с

процессом добычи. Это позволяет исключать проведение каких-либо работ по

вызову притока и освоению скважины. Отсутствие необходимости в выполне-

нии этих операций повышает эффективность работ не только в инженерном, но

и в экономическом плане.

В процессе бурения пластов с высокой проницаемостью и низким пласто-

вым давлением уменьшается количество случаев поглощения промывочной

жидкости, потерь циркуляции и проявления других особенностей, поскольку

процесс бурения с использованием КГТ ведётся при минимально возможном

давлении.

 

 

86

 

Для специализированных буровых работ используют гибкие трубы с на-

ружным диаметром не менее 60,3 мм. Хотя достаточно широко применяют и

трубы с наружным диаметром 38,1, 44,5, 50,8 мм. Вращение породоразрушаю-

щего инструмента обеспечивается забойным двигателем, который установлен

на гибкой трубе и имеет свои особенности, обусловленные малой жёсткостью

КГТ при работе на кручение, изгиб и сжатие. Кроме того, при использовании

колонны гибких труб отсутствует возможность применения утяжелённых бу-

рильных труб. Это накладывает ограничения на выбор оборудования и на ре-

жим бурения из-за:

− малой нагрузки на породоразрушающий инструмент;

− незначительного крутящего момента, который должен развивать двигатель;

− высоких оборотов двигателя, так как в противном случае мощность, подво-

димая к породоразрушающему инструменту, будет низкой.

Сказанное выше указывает на недостатки при использовании КГТ в буре-

нии. К ним относятся: более низкая скорость проходки, необходимость умень-

шения диаметров скважин, незначительные сроки службы и долот, и забойных

двигателей малого диаметра. Однако эти отрицательные моменты при про-

ведении дополнительных работ можно либо полностью, либо в достаточной

степени устранить.

Перечисленные ограничения обусловливают и выбор режима бурения,

например, использование забойного двигателя большой мощности может при-

вести к скручиванию колонны гибких труб, при этом её угловые деформации

могут достигать 6-7 полных оборотов нижнего сечения относительно верхнего

на каждые 1000 м длины.

При уменьшении нагрузки на долото, например, при подъёме труб, бывают

случаи самопроизвольного раскручивания колонны в противоположную сторо-

ну, что вызывает самоотворот резьбового соединения забойного двигателя.

В зависимости от применяемого диаметра КГТ и класса буровой установ-

ки забойное оборудование может быть достаточно простым и содержать соеди-

нительную муфту, стабилизатор, забойный двигатель и породоразрушающий

инструмент. Подобный комплект инструментов используют при трубах диа-

метром 33-55 мм.

При применении труб с диаметром 60,3 мм и выше в компоновку входят

соединительная муфта, обеспечивающая переход от КГТ к забойной установке,

направляющий инструмент (в виде одной трубы с увеличенной толщиной стен-

ки), предохранительный разъединитель, немагнитный переводник, измеритель-

ный прибор с источником гамма-излучения, немагнитная утяжелённая буриль-

 

 

87

 

ная труба (УБТ), буровой забойный двигатель объёмного типа с регулируемым

углом перекоса осей и долото.

При работе с КГТ обязательным элементом внутрискважинной компо-

новки является стабилизатор. Он воспринимает часть радиальных усилий, воз-

никающих в процессе работы, позволяет уменьшать амплитуду колебаний и в

итоге снижает величины циклических напряжений, действующих на участке

гибкой трубы, расположенной непосредственно над двигателем.

Следует отметить и недостатки, присущие рассматриваемой технике.

К ним, в частности, относятся:

− самопроизвольное и неконтролируемое скручивание КГТ;

− невозможность принудительного проворота КГТ ротором;

− ограниченная длина труб, намотанных на барабан;

− сложность ремонта КГТ в промысловых условиях.

Буровое оборудование, использующее колонну гибких труб, достаточно

компактно, буровая вышка может отсутствовать. Для размещения комплекса

достаточно иметь площадь в 800 м2, вместо 1500 м2 для малогабаритных буро-

вых установок традиционной конструкции [10].

Таким образом, колтюбинговое бурение может использоваться:

− при бурении поисковых, разведочно-эксплуатационных скважин уменьшен-

ного и малого диаметров;

− при бурении горизонтальных стволов или при забуривании боковых стволов;

− при бурении на депрессии (позволяет вскрывать продуктивные пласты с со-

хранением коллекторских свойств).