close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

40.Проверка возможностей приборов MWDLWD в условиях аномально высоких температур

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
World Oil: БУРЕНИЕ
Проверка возможностей
приборов MWD/LWD
в условиях аномально
высоких температур
Z. A. Khan, M. Y. Farooqui, Gujarat State Petroleum Co. Ltd., D. Sullivan, P. Radzinski, Weatherford
International Ltd.
Использование при бурении скважины приборов MWD/LWD, способных выдерживать высокие
давления и температуры, позволило разведать крупное газовое месторождение
Применение скважинных приборов для измерения забойных параметров и проведения каротажа в
процессе бурения (measurement/
logging while drilling – MWD/
LWD) получило широкое распространение. До недавнего времени
наличие экплуатационных ограничений по температуре исключало
их применение в условиях высоких давлений и температур (выше
150 °С).
При разбуривании перспективного объекта в бассейне Кришна
Годавари (KG) у восточного побережья Индии компания Gujarat
State Petroleum Co. Ltd. (GSPC)
пробурила две очень сложные
разведочные скважины, которые
однако оказались непродуктивными. В этих скважинах пришлось
столкнуться с аномально высокими температурами, которые приближались к пределам возможностей стандартных приборов MWD/
LWD. Однако у компании были достаточно веские причины, чтобы
профинансировать бурение третьей, более глубокой скважины,
в которой ожидались еще более
высокие температуры.
Применение приборов LWD
имело первостепенное значение,
поэтому компания скорректировала свои планы и решила использовать систему охлаждения бурового
раствора, которая обеспечила бы
рабочие условия на забое скважины в пределах возможностей
стандартных приборов LWD. Когда стало ясно, что одного этого будет недостаточно, компания приобрела систему MWD/LWD для
16
скважин с высокими давлениями
и температурами, способной работать при температуре до 180 °С
и с пределом выживания 200 °С. В
статье рассматриваются сложные
условия бурения на перспективной площади, технология бурения
скважин и система MWD/LWD,
которая позволила выполнить буровые работы.
Скважина KG-08
Системы LWD были разработаны и доказали свою состоятельность в последние 20 лет и стали
стандартным техническим средством при бурении как разведочных, так и эксплуатационных
скважин. В скважинах с большим
углом наклона и, особенно, в горизонтальных участках ствола применение LWD зачастую является
единственным способом получения информации о пласте.
В июне 2004 г. компания GSPC
приступила к реализации программы бурения четырех разведочных
скважин в бассейне KG, расположенного в море восточнее г. Какинада. Первые две скважины, KG-01
и KG-11, пробурили с использованием стандартных приборов LWD.
Несмотря на то, что не было сделано никаких открытий, было собрано большое количество данных.
Температуры на этой площади
оказались намного выше ожидаемых. Тем не менее, пробурив две
очень сложные скважины, компания решила расширить границы поиска и пробурить третью,
еще более глубокую разведочную
скважину KG-08. В этой скважи-
не ожидались еще более сложные
условия, поскольку опыт бурения
первых двух скважин показал, что
бурение, проведение каротажа, обсаживание и опробование связано
с очень большими трудностями, и
самой серьезной проблемой является высокая температура. В процессе бурения этих скважин температура постоянно росла, и после
завершения очередного этапа бурения она продолжала расти при
отсутствии циркуляции бурового
раствора.
Небольшое самоподъемное буровое морское основание, которое
привлекли для проведения работ,
вышло за пределы своих возможностей при бурении первых двух
скважин; тот факт, что скважины
удалось пробурить, стал заслугой
буровой бригады. Фактическая
вертикальная глубина скважин
равнялась соответственно 2620 и
2657 м, забойная температура 110
и 115 °С.
А между тем, для достижения
намечаемой проектной конечной
глубины 5000 м в третьей скважине требовались более высокая
развиваемая мощность, больший
крутящий момент, повышенные
расходы бурового раствора и способность привлекаемого оборудования работать при более высоких
давлениях и температурах. Последнее обстоятельство заставило полностью пересмотреть требования
к приборам LWD. Если стандартные приборы LWD вполне можно
было использовать в первых двух
скважинах, то ожидаемая температура 150 °С выходила за рамки
№9 • сентябрь 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
World Oil: БУРЕНИЕ
их возможностей, и необходимо
было рассмотреть альтернативные
решения.
Выбор
оборудования
Проблемы, связанные с требованиями к буровому оборудованию, легко решили, выведя из
эксплуатации прежнее буровое
основание и задействовав вместо него Perro Negro 3 компании
Saipem (рис. 1) – трехопорное
самоподъемное буровое морское
основание с консольной палубой
– способное работать в водах глубиной до 91 м и бурить скважины
глубиной до 6100 м. Буровая установка оснащена буровой лебедкой,
двумя трехцилиндровыми буровыми насосами с приводом от двух
двигателей мощностью 950 л. с.
(1 л. с. = 7,35 × 102 Вт), ротором
с мощностью на приводном валу
950 л. с. и системой верхнего привода грузоподъемностью 500 т.
Что касается повышенной температуры, то сначала рассмотрели
возможность использования той
или иной системы охлаждения
бурового раствора с целью поддержания забойной температуры
ниже максимально допустимой
для стандартных приборов LWD.
Однако после анализа специалисты компании установили, что
подобная система не в состоянии
непрерывно создавать требуемые
условия на забое. И хотя эффективность системы не полностью
отвечала предъявляемым требованиям, ее задействовали при
бурении скважины, поскольку
даже незначительное снижение
забойной температуры могло существенно повлиять на успех буровых работ.
Поскольку применение приборов LWD имело решающее
значение для успешного бурения
и заканчивания нижнего интервала третьей скважины, компания GSPC приобрела систему
PrecisionLWD, эксплуатационные
характеристики которой позволяли использовать ее в экстремальных условиях, ожидаемых
в скважине KG-08. Предельная
температура для стандартных приборов MWD/LWD равна 150 °С, а
выбранная система рассчитана на
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 1. Скважина KG-8 была пробурена
с самоподъемного бурового морского
основания Perro Negro 3 компании Saipem.
Фотография предоставлена компанией
Рис. 2. Система LWD прошла квалификационные испытания на воздействие
давления, температуры и вибраций
рабочую температуру до 180 °С и
кратковременную температуру
выживания 200 °С, при этом она
способна выдерживать давление
до 207 МПа. Кроме того, она обеспечивает повышенную точность
измерений. Система состоит из
следующих компонентов.
• Комплект HEL MWD. Помимо способности работать при высоких давлениях и температурах
и больших расходах бурового раствора, он также работоспособен в
присутствии материала для борьбы
с поглощением при его содержании до 228 кг/м3. В приборах телеметрии, работающих совместно
с блоком из двух аккумуляторов,
используется принцип модулиро-
№9 • сентябрь 2009
вания потока бурового раствора
для создания импульсов давления.
Имеется резервный источник питания большой емкости, обеспечивающий продолжительную работу
в скважине, и термобаростойкий
измерительный прибор для контроля ударных нагрузок и вибраций в процессе бурения.
• Термостойкий прибор азимутального гамма-каротажа. Осуществляет измерения в реальном
времени как при вращении, так
и осевом перемещении. Экстремальные эксплуатационные условия вызывают необходимость использовать в нем счетные трубки
(счетчики) Гейгера-Мюллера. Количество, диаметр и симметричное
расположение трубок обеспечивают статистическую точность и чувствительность по азимуту.
• Термостойкий многочастотный прибор каротажа сопротивления. Работает в буровых растворах всех типов на частотах 2 МГц
и 400 кГц, дистанция передатчик–
приемник 20, 30 и 46". Передатчики и приемники полностью термокомпенсированы и встроены в
утяжеленную бурильную трубу с
целью повышения надежности и
упрощения технического обслуживания. Эксцентричное расположение прибора в стволе и неровности
стенки ствола не влияют на результаты измерения сопротивления на
частоте 400 кГц в удаленной части
пласта.
• Прибор ВАР (bore/annular
pressure), работающий параллельно с комплектом MWD, измеряет
давление в скважине и в кольцевом пространстве, а также температуру в кольцевом пространстве
во время бурения, очистки или
подъема бурового инструмента
из скважины. В целях оптимизации очистки ствола, сглаживания
пульсаций, предотвращения свабирования и сведения к минимуму поглощений бурового раствора,
информация обычно представляется в виде значений эквивалентной
плотности циркуляции.
Все приборы передают результаты измерений в систему
MWD/LWD и далее на поверхность
в реальном времени. Элементы колонны, передающие данные между
приборами (например, соедини17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
World Oil: БУРЕНИЕ
тельные муфты), прошли жесткие испытания, гарантирующие
их надежную работу в скважине.
Все приборы также подвергли испытанию на пневмоударной установке, чтобы убедиться в способности уплотнений противостоять
проникновению жидкости в условиях сильной вибрации, высоких
давлений и температур (рис. 2).
При проведении пневмоударного испытания с использованием
термобаростойкого измерительного стенда, закрепленного на испытуемой трубе, были зарегистрированы среднее значение ударной
нагрузки с ускорением 65 g и
максимальное значение ударной
нагрузки с ускорением 93 g. Эти
значения близки по величине самым большим значениям ударной
нагрузки (80 g), наблюдаемых в
промысловых условиях, и почти
в два раза превышают значение
ударной нагрузки (50 g), которая,
как известно, приводит к выходу
из строя стандарных приборов
MWD/LWD.
Буровые
работы
Скважину KG-08 забурили
7 января 2005 г. в водах глубиной
60 м, и первые стадии бурения
завершили без осложнений. Направляющую 30-дюймовую обсадную колонну спустили на глубину
154,5 м. Затем с использованием
стандартной компоновки пробурили вертикальный 26-дюймовый
ствол с буровым раствором на
водной основе плотностью 8,8–
8,9 фунт/галл до глубины 501,65 м.
В него спустили и зацементировали 20-дюймовую обсадную колонну (трубы номинальной массой
106,5 фунт/фут).
Затем за два рейса с помощью
объемного забойного двигателя
(PDM) пробурили вертикальный
17 1/2-дюймовый участок ствола до
глубины 1744 м, постепенно увеличивая плотность бурового раствора на водной основе с добавлением
KCl до 9,5 фунт/галл. Спустили и
зацементировали 13 3/8-дюймовую обсадную колонну (трубы
марки N-80 номинальной массой
68 фунт/фут).
Следующий участок ствола
12 1/4″ также пробурили с помощью
18
Скорость бурения (m/hr)
Корректирование гамма-лучей
(AAPI)
Фазовая сопротивляемость (ohm-m)
Средний размер скважины (in)
Средняя глубина
Температура (°F)
Небольшая глубина
Корректировка плотности (g/cc)
Корректировка проницаемости (PU)
Дельта RHOBC (g/cc)
Большая глубина
Рис. 3. Приборы LWD выдают достоверные данные при экстремальной температуре
PDM. Начиная с глубины 1738 м,
использовали рассмотренную
выше систему MWD/LWD. Этот
участок ствола бурили до глубины 3617 м в три рейса, постепенно
увеличивая плотность бурового
раствора до 11,5 фунт/галл.
В третьем рейсе произошел
прихват КНБК. Были предприняты действия по освобождению
колонны, но после безуспешных
попыток было решено извлечь по
частям неприхваченную часть колонны, установить мост и забурить
новый ствол, оставив в скважине
комплект приборов LWD. В результате, выгрузить данные из памяти
приборов не удалось. Тем не менее, данные в реальном времени
собирались и записывались на
поверхности, так что они не были
потеряны.
Уйти в сторону новым стволом из вертикальной скважины
оказалось непросто, поскольку
пласт был представлен трудным
для бурения крепким аргиллитом,
поэтому на глубине 3195 м, точке
начала набора кривизны, пришлось установить очень прочный
цементный мост. С него удалось
забурить новый 12 1/4-дюймовый
ствол, набрать максимальный угол
наклона 19,8° и затем снизить его
до 7,23° на отметке 3825 м, проектной глубине этого участка ствола.
В него спустили и зацементировали
9 5/8-дюймовую обсадную колонну (трубы марки Р-110 номинальной массой 53,5 фунт/фут).
К сожалению, бурение нового
ствола изменило профиль скважины на S-образный, что еще больше
осложнило процесс бурения, т. е.
увеличило крутящий момент и трение и затруднило очистку ствола.
При бурении этого участка ствола
приборы LWD не применялись, так
как их спустили в первоначальный
участок ствола.
Закончив бурение нового ствола,
компания решила использовать новую компоновку MWD в 8 1/2-дюймовом участке ствола с тем, чтобы
удержать набранный угол наклона без создания нежелательных
резких изменений направления
ствола и добурить до проектной
глубины. Скважину успешно добурили до проектной глубины
4728 м, доведя плотность бурового
раствора до 14,4 фунт/галл и собирая максимальное количество
данных. Таким образом, систему
№9 • сентябрь 2009
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
World Oil: БУРЕНИЕ
MWD использовали на всем протяжении интервала 1738–4728 м
в период с 5 февраля по 13 апреля. Было выполнено 15 отдельных
рейсов, при этом данные исправно
передавались на поверхность и записывались.
Иногда между рейсами долота
в скважину спускали каротажные приборы на кабеле. Однако
эту операцию не проводили после
каждого рейса, поскольку приборы LWD передавали необходимую
информацию во время рейсов,
а также в связи с тем, что за время проведения такой операции в
условиях отсутствия циркуляции
бурового раствора, охлаждающего
ствол скважины, неизбежно возрастала забойная температура. Это
обстоятельство подчеркивает необходимость применять приборы
LWD все то время, пока экстремальные температуры имеют самые низкие значения, и качество
получаемых с их помощью данных
подтверждает это (рис. 3).
В одном из самых сложных для
бурения регионов Индии результаты оценки параметров пласта
становились известными еще до
того, как скважина достигла проектной глубины. Благодаря применению системы MWD/LWD,
сохранявшей работоспособность
в таких сложных условиях, достигнута значительная экономия
времени и денег. В течение всего
времени бурения скважины специалисты компании могли в реальном времени принимать решения с учетом результатов бурения
первых двух скважин, выбирать
глубину отбора керна и глубину
спуска обсадных колонн, отбирать
интервалы для проведения каротажа на кабеле, контролировать
очистку ствола от бурового раствора, подбирать оптимальную
плотность бурового раствора и
обнаруживать уплотнения бурильной колонны.
По окончании бурения скважины в нее спустили на кабеле
полный комплект геофизических
приборов, подтвердивших факт
открытия месторождения и полностью подтвердивших точность
данных LWD. Скважину обсадили
и испытали. В июне 2005 г. в скважине провели опробование двух
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
интервалов, и компания GSPC
объявила об открытии крупного месторождения с огромными
предполагаемыми запасами газа.
Это не только крупнейшее в Индии месторождение газа, открытое
в нижнемеловых отложениях, но и
месторождение с одной из самых
глубоких скважин, пробуренных в
бассейне KG. Эффективность приборов LWD укрепила уверенность
компании в возможности их применения при бурении в бассейне
последующих скважин.
В результате бурения скважины KG-08 был приобретен определенный опыт, который использовали при бурении последующих
оценочных скважин. Технология
«поэтапного спуска» КНБК в ствол
скважины в каждом рейсе стала
основным способом облегчения
работы аппаратов для охлаждения
бурового раствора, поскольку в
промежутках времени между рейсами долота температура в стволе
заметно повышалась – на целых
30 °С.
В последующих скважинах
компания планирует использовать
быстродействующий прибор для
точного измерения небольших, быстрых изменений температуры в
кольцевом пространстве и определения эффективности работы аппаратов для охлаждения бурового
раствора. При бурении крепких и
плотных формаций с известными
характеристиками целесообразно
устанавливать на колонне стабилизаторы. Число спусков каротажных приборов на кабеле будет
сведено к минимуму, поскольку
качество и точность данных LWD
оказалось более чем приемлемым
для принятия решений.
Выводы
Успешное бурение скважины
KG-08 и последующее открытие
крупного месторождения стало
возможным благодаря долгосрочному планированию и применению
самой современной системы MWD
и приборов LWD. В дальнейшем
они хорошо зарекомендовали себя
в наклонно-направленной оценочной скважине KG-15 с J-образным
профилем, пробуренной для уточнения протяженности структуры,
лежащей в более глубоких водах. В
№9 • сентябрь 2009
процессе бурения произошел мощный выброс газа в стволе скважине, в результате чего ее закрыли на
несколько часов без циркуляции
бурового раствора и с приборами
LWD на забое. Тем не менее, после
восстановления контроля над скважиной они продолжали нормально
работать несмотря на длительное
воздействие высокой температуры
176 °С, считавшейся рекордной для
отрасли в то время.
Перевел С. Сорокин
Zuber A. Khan (З. А. Хан) получил степень бакалавра с
отличием и степень магистра
по геологии, а также диплом
гидрогеолога в Мусульманском университете г. Алигарх
(AMU), Индия. Свою профессиональную карьеру начал в
1995 г. инженером-геологом
по газовому каротажу в
Geoservices, где провел контроль и наблюдения
более чем в 300 пробуренных скважинах. С 2000 г.
работает в GSPC, где круг его обязанностей связан в основном с проектом газового месторождения со сверхвысокими давлением и температурой в бассейне Кришна Годавари. В компании
занимает должность главного геолога.
M. Y. Farooqui (М. Ю. Фаруки) получил степень
бакалавра с отличием, степень магистра и кандидата наук по геологии в AMU. С 1994 г. работает
в GSPC, где руководит группой, отвечающей за
выработку стратегии разведочных работ, планы
разработки месторождений, составление программ и смет годовых работ, а также за обеспечение выполнения плановых заданий по добыче
нефти и газа в различных совместных проектах.
Автор ряда технических статей, опубликованных в национальных и международных журналах. В компании занимает должность главного
менеджера (генерального директора) по планированию и развитию, а также директора в нескольких дочерних компаниях GSPC.
Dean Sullivan (Д. Салливан) получил степень
бакалавра по механике в Университете Мемориал пров. Ньюфаундленд (Канада). Свою профессиональную карьеру начинал промысловым
инженерам по приборам MWD/LWD/RSS и работал во многих странах, прежде чем стать координатором LWD в Индии, а затем руководителем MWD/LWD/RSS в странах Южной Азии,
уделяя основное внимание регионам с высокими
давлениями и температурами. Недавно он стал
руководителем бизнес-подразделения Drilling
Services компании Weatherford International в
Бразилии.
Paul Radzinski (П. Радзински) получил степень бакалавра по физике в Государственном колледже
г. Норт-Адамс (North Adams State College). Имеет
28-летний опыт работы в отрасли по всему миру,
занимая технические должности, должности по
развитию бизнеса, управлению и маркетингу в
компаниях Schlumberger, Eastman-Christensen,
Sperry-Sun, а также в Precision Drilling на различных производственных, технических и
управленченских должностях по номенклатуре
приборов LWD. Занимает должность Drilling Services Marketing Manager в компании Weatherford
International, расположенной в Хьюстоне
19
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа