Оборудованию горизонтальных скважин

Конструкция горизонтальной скважины в части надежности, технологичности и безопасности должна обеспечивать:

- максимальное использование пластовой энергии продуктивных горизонтов в процессе эксплуатации за счет выбора оптимального диаметра эксплуатационной колонны и возможности достижения проектного уровня гидродинамической связи продуктивных отложений со стволом скважины;

- применение эффективного оборудования, оптимальных способов и режимов эксплуатации, поддержания пластового давления, теплового воздействия и других методов повышения нефтеотдачи пластов;

- условия безопасного ведения работ без аварий и осложнений на всех этапах строительства и эксплуатации скважины;

- получение необходимой горно-геологической информации по вскрываемому разрезу;

- условия охраны недр и окружающей среды, в первую очередь, за счет прочности и долговечности крепи скважины, герметичности обсадных колонн и кольцевых пространств, а также изоляции флюидосодержащих горизонтов друг от друга, от проницаемых пород и дневной поверхности.

- максимальную унификацию по типоразмерам обсадных труб и ствола скважины.

Оптимальное число обсадных колонн и глубины установки их башмаков при строительстве ГС определяется количеством зон, с несовместимыми условиями проводки ствола по градиентам пластовых давлений гидроразрыва пластов (ГРП), прочности и устойчивости пород. Башмак обсадной колонны, перекрывающий породы, склонные к текучести, следует устанавливать ниже их подошвы или в плотных пропластках.

До вскрытия продуктивных и напорных водоносных горизонтов должен предусматриваться спуск минимум одной промежуточной колонны или кондуктора до глубины, исключающей возможность разрыва пород после полного замещения бурового раствора в скважине пластовым флюидом или смесью флюидов.

Необходимая разность диаметров скважин и муфт обсадных колонн должна выбираться исходя из оптимальных величин, установленных практикой бурения и максимально обеспечивающих беспрепятственный спуск каждой колонны до проектной глубины, а также качественное их цементирование.

Выбор обсадных труб и расчет обсадных колонн на прочность, проводятся с учетом максимальных ожидаемых избыточных наружных и внутренних давлений при полном замещении бурового раствора (жидкости глушения) пластовым флюидом или газожидкостной смесью, снижения уровня в процессе освоения или механизированной добыче, нагрузок возникающих в результате пространственного искривления скважин, а также осевых нагрузок на трубы и агрессивности флюида на стадиях строительства и эксплуатации.

Прочность кондукторов, технических колонн и установленного на них противовыбросового оборудования (ПВО) должна обеспечить:

- герметизацию устья скважины в случаях газоводонефтепроявлений (ГВНП), выбросов и открытого фонтанирования с учетом превышения дополнительного давления, необходимого для глушения скважины, не менее чем на 10 %;

- устойчивость (сохранение целостности) при воздействии гидростатического давления столба бурового раствора максимальной плотности;

- противостояние воздействию максимальных сжимающих нагрузок в случаях открытого фонтанирования или поглощения с падением уровня бурового раствора, а также в интервалах залегания склонных к текучести пород.

Стандарты и технические условия по изготовлению обсадных труб должны быть согласованы с Ростехнадзором. Использование импортных обсадных труб, допускается при соответствии их зарубежным стандартам, подтвержденным сертификатом производителя.

Конструкция устья скважины, колонных головок, герметизирующих устройств должны обеспечивать:

- подвеску с расчетной натяжкой промежуточных и эксплуатационных колонн с учетом компенсации температурных деформаций на всех стадиях работы скважины (колонны), а также подвеску колонны бурильных труб на противовыбросовом оборудовании;

- контроль за возможными флюидопроявлениями за обсадными колоннами;

- возможность аварийного глушения скважины;

- герметичность межколонных пространств при строительстве и эксплуатации скважин;

- испытание обсадных колонн и межколонных пространств на герметичность.

Конструкция скважины должна предусматривать возможность реконструкции крепи скважины, в том числе путем забуривания и проводки нового ствола скважины.

Кроме того, проекты на строительство ГС должны содержать следующие положения и решения:

- обоснование профиля и интенсивности искривления (радиуса искривления) ствола скважины, исходя из заданной протяженности горизонтального положения в продуктивном пласте;

- расчеты дополнительных изгибающих нагрузок на колонны обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб в интервалах резкого искривления ствола;

- мероприятия по обеспечению безотказной и безаварийной работы колонн обсадных, бурильных и насосно-компрессорных труб в условиях интенсивного искривления ствола скважины в зенитном и азимутальном направлениях;

- коэффициенты запаса прочности для расчета обсадных колонн и условия обеспечения герметичности их резьбовых соединений;

- технические условия по обеспечению проходимости внутри колонн труб инструмента и приспособлений для проведения технологических операций, приборов ловильного инструмента и внутрискважинного оборудования;

- мероприятия по минимизации износа обсадных колонн при спуско-подъемных операциях (СПО) и других операциях, предотвращению желобообразований в интервалах искривления и горизонтальном участке;

- гидравлическую программу, обеспечивающую транспортировку шлама из горизонтального участка ствола скважины и вымыв газовых шапок, формирующихся в верхней части горизонтального ствола скважины;

- крепление скважины в интервалах интенсивного искривления и горизонтальном участке (при необходимости);

- допустимые нагрузки на стенки скважины от силы нажатия колонны бурильных труб в местах интенсивного набора кривизны.

При протяженности горизонтального участка ствола скважины более

300 м применение верхнего привода обязательно.

Для удаления газовых шапок в верхней части горизонтального участка (в местах расширения ствола, перегибах и т.п.) интенсивность промывки в начале каждого долбления должна обеспечивать образование турбулентного потока в кольцевом пространстве горизонтальной части ствола. Выход разгазированной пачки раствора на поверхность должна фиксироваться и при необходимости регулироваться.

Расчет обсадных колонн должен производиться с учетом следующих условий:

- коэффициенты запаса прочности на избыточное давление для секций, находящихся в пределах горизонтального участка составляют от 1,3 до 1,5; для секций находящихся в интервалах искривления от 3,0°/10 м - 5,0°/10 м составляет - 1,05; для секций в интервалах искривления свыше 5°/10 м – 1,10;

- коэффициент запаса прочности на внутренне давление – 1,15.

При проведении расчетов для горизонтальных участков следует выбирать трубы наиболее низкой группы прочности с максимальной толщиной стенки (трубы исполнения А), а для интервалов интенсивного набора кривизны – трубы высоких групп прочности.

Выбор резьбовых соединений и герметизирующих средств в интервалах интенсивного искривления ствола скважины должен производиться на основании таблицы 2.1.

Таблица 2.1

Типы резьбовых соединений обсадных труб для искривленных

интервалов ствола скважины

Компоновка бурильных труб, расчеты ее на прочность должны исходить из следующих положений:

- в горизонтальном участке ствола должны находиться бурильные трубы максимально возможного диаметра с минимальной толщиной стенки трубы;

- в интервале искривления и выше устанавливаются толстостенные бурильные трубы;

- УБТ (утяжеленные бурильные трубы) располагаются выше интервала интенсивного искривления ствола скважины.

Выбор наружного диаметра замковых соединений бурильной колонны, их конструкции производится с учетом проектной интенсивности искривления ствола с целью минимизации нагрузок на стенку скважины для предупреждения желобообразований и снижения износа обсадных колонн [5]. Возникновение нагрузок на стенки скважин выше предельных значений, установленных проектом строительства скважин не допустимо.

Требования на внутрискважинное оборудование исходят из условия линейной проходимости в интервалах набора кривизны (для скважин с малым, средним и большим радиусом искривления), возможности безотказной работы в наклонных и горизонтальных участках ствола скважины.

Кроме того, прочностные характеристики скважинного оборудования должно соответствовать, характеристикам самой конструкции скважины.

Тип внутрискважинного оборудования закладывается на стадии проектирования и регламентируется проектом на строительство ГС.