image
energas.ru

Газовая промышленность № 9 2017

Бурение и строительство скважин

01.09.2017 11:00 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ СКВАЖИН НА АЧИМОВСКИЕ ЗАЛЕЖИ УРЕНГОЙСКОГО НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В статье проанализирован геологический разрез месторождения и рассмотрены базовые по тяжелой конструкции наклонно-направленные скважины с S-образным профилем и скважины с горизонтальным окончанием ствола на ачимовские залежи Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ). Рассмотрен опыт реализации предложенных оптимальных облегченных конструкций с различными вариантами заканчивания скважин, представлены требования к траекториям скважин и технологические решения, позволяющие уменьшить сроки строительства скважин, обеспечить дебиты, а также снизить на одну скважину металлоемкость на 36 % (145 т) и увеличить коммерческую скорость бурения на 33 % (421 м/ст.-мес).
Ключевые слова: КОНСТРУКЦИЯ СКВАЖИН, АЧИМОВСКИЕ ЗАЛЕЖИ, УРЕНГОЙСКОЕ НЕФТЕГАЗОКОНДЕНСАТНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО СКВАЖИН, НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫЕ СКВАЖИНЫ.
Открыть PDF


Нефтегазоносность ачимовских залежей связана с нижней частью сортымской свиты, представляющей собой сложнопостроенные клиноформенные песчаные тела и содержащей преимущественно газоконденсатные залежи. Глубина залегания ачимовской толщи – от 3470 до 3850 м. Толщина пластов изменяется от 5 до 40 м.

Геологический разрез Уренгойского НГКМ отличается сложными горно-геологическими условиями, обусловленными наличием:

  • зоны многолетнемерзлых пород (ММП) в верхней части разреза;

  • газовой залежи мощностью до 250 м с коэффициентом аномальности 1,0–0,4, приуроченной к кровле покурской свиты сеноманского яруса;

  • газоконденсатных залежей, приуроченных к пластам от ПК18 до БУ6 с нормальными пластовыми давлениями;

  • интервала «шоколадных» глин (средняя глубина залегания – 2680–2700 м) с аномально высоким поровым давлением с коэффициентом аномальности до 1,30;

  • газоконденсатных пластов от БУ8 до БУ14 с коэффициентами аномальности 1,00–0,30 и газоконденсатного пласта БУ16 с коэффициентом аномальности 1,13;

  • аномально высоких пластовых давлений (АВПД) в ачимовских отложениях со средним коэффициентом аномальности 1,65.

С учетом сложных геологических условий разреза месторождения, неоднородности литологического состава и фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивных объектов технологическая схема освоения ачимовских отложений предусматривала пилотную фазу.

1.png

Базовая конструкция скважин пилотной фазы бурения для этапа опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ) в соответствии с проектом включала:

  • кондуктор диаметром 426 мм, перекрывающий неустойчивые четвертичные отложения и интервал ММП;

  • промежуточную колонну диаметром 324 мм, перекрывающую газовый горизонт сеноманского яруса с аномально низким пластовым давлением (АНПД);

  • эксплуатационную колонну диаметром 245 мм, перекрывающую газоконденсатные пласты с нормальными и аномально низкими давлениями и интервал «шоколадных» глин с АВПД, с установкой башмака колонны на 20 м выше продуктивного пласта;

  • хвостовик (или хвостовик-фильтр) диаметром 178 мм, спускаемый в интервал продуктивных пластов;

  • лифтовую колонну диаметром 89 мм, включающую комплекс подземного оборудования (КПО) в составе эксплуатационного пакера, забойных датчиков давления и температуры, приустьевого управляемого клапана-отсекателя.

В связи с содержанием в пластовом флюиде углекислого газа 0,56 % исполнение хвостовика, лифтовой колонны и КПО предусмотрено из сталей с содержанием Cr13.

1_1.png

Исходя из задачи выбора оптимальных технологий строительства скважин и конструкций забойных окончаний скважин на стадии пилотного этапа были реализованы следующие варианты конструкций скважин:

  • вертикальные с цементируемым забойным окончанием и интенсификацией притока методом гидроразрыва пласта (ГРП);

  • наклонно-направленные по S-образному профилю с вертикальным вскрытием продуктивного пласта, с цементируемым забойным окончанием и интенсификацией притока методом ГРП. Конструкция и профиль скважины приведены на рис. 1;

  • субгоризонтальные по трехинтервальному профилю с началом набора угла в интервале ниже «шоколадных» глин по варианту с цементируемым хвостовиком диаметром 178 мм, с проведением ГРП и по варианту с хвостовиком-фильтром в открытом стволе продуктивных пластов. Конструкция и профиль скважины представлены на рис. 2.

Необходимость реализации строительства скважин по вариантам вертикального и субгоризонтального вскрытия продуктивных объектов и вариантам заканчивания хвостовиком-фильтром и цементируемым хвостовиком под ГРП обусловлена выбором оптимальной конструкции скважин с учетом:

  • отсутствия опыта бурения субгоризонтальных стволов по продуктивным объектам ачимовских отложений;

  • отсутствия опыта и результатов проведения ГРП продуктивных объектов ачимовских отложений;

  • неоднозначности показателей продуктивности скважин по результатам освоения ранее пробуренных вертикальных разведочных скважин.

Анализ результатов строительства первых скважин пилотных этапов на первом и втором участках месторождения выявил, что:

  • при строительстве субгоризонтальных скважин бурение ствола под эксплуатационную колонну диаметром 245 мм по трехинтервальному профилю в интервале от БУ16 до Ач3–4 происходило с поглощениями бурового раствора, посадками, затяжками и прихватами инструмента, а на двух скважинах привело к слому инструмента и перебурке ствола;

  • бурение интервала от БУ16 до Ач3–4 вертикальных и наклонно-направленных скважин с вертикальным входом в продуктивный пласт происходило без технологических осложнений вследствие проведения профилактических мероприятий: ввода в буровой раствор кольматантов различных фракций и повышения плотности бурового раствора в интервале глин и покрышки ачимовской залежи;

  • профилактические мероприятия для недопущения осложнений в проблемном интервале при строительстве субгоризонтальных скважин не привели к положительному результату, при этом интенсивность и время начала проявления осложнений зависели от значений зенитного угла траектории ствола и продолжительности бурения.

Для установления причин, приводящих к потере устойчивости пород в интервале бурения между пластами БУ16 и Ач3–4, были проведены исследования, включающие обработку геофизических материалов скважин для определения в проблемном интервале фактических поровых давлений и гидродинамических давлений в процессе бурения.

1_1_1.png

Величины поровых и гидродинамических давлений, определенные по вертикальной скв. 209.3 и пологой скв. 209.1, приведенные к вертикальной глубине, представлены на рис. 3.

Исследования показали, что:

  • интервал от подошвы пласта БУ16 до кровли пласта Ач3–4 характеризуется переменным поровым давлением с коэффициентами аномальности от 1,16 до 1,65;

  • бурение в этом интервале происходит с изменяющимися условиями от репрессии до депрессии;

  • равновесное состояние давлений «скважина – пласт» соответствует глубине 3350–3370 м;

  • при депрессии на стенки скважины более 10–15 % скелетных напряжений происходит потеря устойчивости горных пород, приводящая к их обрушению, при этом и интенсивность обрушения пород в интервале между пластами БУ16 и Ач3–4 увеличивается с увеличением зенитного угла ствола и времени бурения интервала.

На основе выполненных исследований и выявленных особенностей геологического разреза месторождения к проектной документации для строительства скважин были разработаны дополнения, предусматривающие установку башмака эксплуатационной колонны в интервале, расположенном между последним пластом валанжинского яруса (БУ16) и кровлей ачимовских отложений на глубине, соответствующей допустимой депрессии на стенки скважины в пределах 10–15 % эффективных скелетных напряжений.

Image_009.png

Также с учетом специфических условий разреза дополнениями к проектным документам на строительство скважин были определены требования к траекториям скважин:

а) для предупреждения осложнений в интервалах расположения «шоколадных» глин и покрышки ачимовской залежи, характеризующихся АВПД, зенитный угол в интервале спуска эксплуатационной колонны ограничен 50 град.;

б) при отклонении от вертикали точек входа в пласт более 1500 м начальное искривление ствола скважины производить в интервале бурения под промежуточную колонну, а при меньших значениях – в интервале бурения под эксплуатационную колонну;

в) нижнюю отметку глубины по вертикали участка при корректировке траектории ствола (снижение или увеличение зенитного угла) располагать выше отметки подошвы пласта БУ16;

г) в пологих скважинах увеличение зенитного угла до проектного значения производить в интервале продуктивного пласта;

д) ограничить интенсивность искривления ствола скважины:

  • в интервале бурения под техническую колонну – от 0,50 до 0,75 град. на 10 м проходки;

  • в интервале бурения под эксплуатационную колонну до глубины 2900 м по вертикали – 0,5–1,0 град. на 10 м проходки;

  • в интервале продуктивного пласта (субгоризонтальные скважины) – от 1,0 до 3,5 град. на 10 м проходки.

Строительство последующих субгоризонтальных скважин с измененной глубиной спуска эксплуатационной колонны диаметром 245 мм и по пятиинтервальному профилю проходило без осложнений в переходной зоне, что обеспечило достижение проектной продолжительности строительства скважин.

Таким образом, по результатам строительства и ОПЭ скважин пилотных этапов первого и второго участков Уренгойского НГКМ представилось возможным констатировать:

  • проектные дебиты скважин как c вертикальным, так и с пологим вскрытием продуктивных объектов были достигнуты только интенсификацией притока методом ГРП;

  • заканчивание скважин хвостовиками большого диаметра (178 мм) не приводит к улучшению продуктивных характеристик скважин относительно заканчивания скважин хвостовиком диаметром 114 мм, но позволило на двух аварийных скважинах пробурить боковые стволы под хвостовик диаметром 114 мм и с проведением ГРП ввести скважины в эксплуатацию с проектными дебитами.

Исходя из задачи снижения стоимости строительства скважин и обеспечения проектных дебитов с учетом специфических условий построения и ФЕС продуктивных объектов ачимовских отложений разработана облегченная конструкция скважин, предусматривающая проектными документами варианты заканчивания скважин:

  • цементируемым хвостовиком диаметром 114 мм для проведения двухстадийного ГРП;

  • нецементируемым хвостовиком диаметром 114 мм для проведения многостадийного ГРП в стволе длиной по продуктивным объектам 800–1150 м.

Заканчивание скважин хвостовиком диаметром 114 мм предопределило уменьшение на один типоразмер диаметров эксплуатационной колонны, промежуточной колонны и кондуктора и обусловило возможность применения серийной оснастки и технологии проведения ГРП.

Реализация проектной документации на строительство скважин по облегченной конструкции обеспечила относительно скважины по тяжелой конструкции снижение на одну скважину металлоемкости на 36 % (145 т) и увеличение коммерческой скорости бурения на 33 % (421 м/ст.-мес). 



← Назад к списку