Научные труды

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12
2
В
ведение. Современное состояние нефтегазовой про-
мышленности  характеризуются  постоянным  сниже-
нием качества промышленных запасов углеводород-
ного сырья. Оно связано:
- с переходом на позднюю стадию разработки крупных мес-
торождений;
- высокой их обводненностью;
- резким снижением числа открываемых крупных месторож-
дений;
- ростом трудноизвлекаемых и труднодоступных запасов;
- с увеличением доли мелких низкопродуктивных залежей;
Широко применяемые традиционные методы разработки та-
ких запасов становится неэффективными. Они требуют мно-
гократного  увеличения  числа  добывающих  скважин  и  роста 
капитальных затрат на тонну добываемой нефти – в 4-8 раз, 
при этом примерно 75% запасов остаются неизвлеченными. 
Этим  положением  объясняется  неприемлемость  и  убыточ-
ность для добывающих организаций разрабатываемых проек-
тов, а также буровых подрядчиков. C использованием тради-
ционных технологий бурение скважин становится убыточно и 
дорого.     
Спуско-подъемные операции бурильных труб вызывают пе-
репады давления и эффект свабирования в стволе скважины. 
Перепады давления могут привести к потере циркуляции из-за 
разрыва проницаемых или трещиноватых пластов. Снижаемое 
с помощью свабирования давление в стволе скважины может 
потенциально затянуть пластовые жидкости в ствол скважи-
ны и вызвать неустойчивость ствола. Обе эти проблемы мо-
гут потребовать значительных затрат времени и финансовых 
средств.
Решение задач эффективного освоение нефтегазовых ресур-
сов намечено осуществлять в рамках единой инновационной 
программы с выделением ряда критических технологий, с то-
чечным финансированием их разработки, в том числе бурение 
скважин на обсадных трубах. 
АЛДАБЕРГЕНОВ Р.С., 
преподаватель 
колледжа «Әділет»
бурение на обсадных трубах
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

Tesco
На сегодняшний день компанией Tesco (с ис-
пользованием  системы  бурения  на  обсадных 
трубах) пробурено более 375 наземных и мор-
ских скважин, в которых суммарная проходка 
на  различные  пласты  с  различными  характе-
ристиками составила более 762000м. Результа-
ты бурения таких скважин в сложных районах 
показывают, что бурение на обсадных трубах 
более  эффективно  и  сопряжено  с  меньшими 
осложнениями,  чем  традиционное  бурение  и 
экономит компаниям время деньги. Экономия 
может выражаться в снижении суточных экс-
плуатационных  расходов,  повышении  безо-
пасности персонала и уменьшения страховых 
премий  для  компаний-операторов  и  буровых 
подрядчиков. В 1997г. компания Tesco присту-
пила к разработке своей собственной системы 
бурения на обсадных трубах, которая получи-
ла  широкое  признание  и  оказалась  удобным 
средством решения задач бурения и снижения 
затрат.  Она  применяется  как  на  берегу,  когда 
скважины  полностью  бурятся  на  обсадных 
трубах, так и в море, когда на обсадных тру-
бах  бурятся  отдельные  интервалы  ствола.  На 
сегодняшний день в шт. Оклахома (США) на 
114.3мм  обсадных  трубах  пробурены  верти-
кальные  скважины  глубиной  более  4572м,  а 
в  Бразилии  наклонно-направленная  скважина 
(угол наклона 78º) при бурении на 244.5мм об-
садных  трубах  достигла  замеренной  глубины 
более 3048м. В шт. Техас на 193.7мм обсадных 
трубах  были  пробурены  горизонтальные  ин-
тервалы стволов длиной 296м.
Weatherford
По  мере  истощения  пласта  в  процессе  бу-
рения скважин появляется все больше ослож-
нений от истощенных пластов с переменным 
давлением до проблем со стабильностью ство-
ла  скважины.  Борьба  с  этими  осложнениями 
увеличивает  общее  время  бурения  скважины 
на  10-20  процентов.  Кроме  того,  традицион-
ные  методы  борьбы  с  потерей  циркуляции, 
такие  как  присадки  к  буровому  раствору,  за-
качка  цементных  пробок,  цементирование  и 
смолы,  могут  потребовать  дополнительное 
время, окажутся дорогостоящими и часто еще 
и  неэффективными.  Вместо  того,  чтобы  ре-
шать  эти  многолетние  проблемы  с  помощью 
устаревших технологии, компания Weatherford 
повышает общую эффективность бурения и, в 
итоге, сокращает затраты Заказчика за счет ана-
лиза конкретных проблем бурения и выработ-
ки  специфических  конкретных  решений  для 
их эффективного преодоления. Использование 
системы  бурения  обсадными  трубами  DwC 
(drilling-with-casing)  компании  Weatherford 
представляет собой лишь один пример предла-
гаемого нами способа борьбы с осложнениями 
в  процессе  бурения.  Другие  примеры  техно-
логии  в  борьбе  с  осложнениями  включают  в 
себя прочные расширяемые системы, а также 
бурение при контроле давления – все эти тех-
нологии  разработаны  для  того,  чтоб  сделать 
ваши  проблемные  зоны  зонами  комфортного 
выполнения работ.
Система  бурения  обсадными  трубами  DwC 
компании Weatherford предлагает одну из не-
скольких альтернатив. Эта система устраняет 
необходимость  выполнения  СПО  и  исполь-
зования КНБК, что, в свою очередь, ускоряет 
процесс бурения и снижает риск постоянного 
нахождения  обсадной  колонны  на  забое  или 
около него. Система бурения обсадными тру-
бами DwC упрощает конструкцию скважины, 
потенциально уменьшая диаметр кондуктора, 
а  также  сокращая  потребность  в  использова-
нии  обсадной  колонны  или  хвостовика.  Су-
ществует  даже  возможность  полного  устра-
нения обсадной колонны или хвостовика при 
успешном  бурении  через  зону  с  переменным 
давлением или зону с потерей циркуляции.    
Преимущества при бурении обсадными 
трубами
- Быстрее и эффективнее, чем при традици-
онном способе бурения.
- Уменьшает время простоев на графике бу-
рения и сводит к минимуму затраты времени 
на борьбу с осложнениями в скважине (борьба 
с поглощением раствора или нестабильностью 
ствола скважины).
- Ускоряет выполнение программы бурения, 
как правило, на 30% и более, за счет сокраще-
ние затрат времени на борьбу с осложнениями 
в  скважине  и  уменьшения  числа  СПО  на  бу-
рильной трубе и кабеле, а также соответствую-
щего количество часов на промывку.
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

- Обеспечивает превосходную очистку сква-
жины с практически постоянной циркуляцией 
(непрерываемой для проведения СПО), дости-
жение геометрии затрубье. 
- Позволяет использовать буровые растворы 
с меньшим удельным весом (и менее дорогос-
тоящие, естественно), устраняя необходимость 
в дополнительных расходах, поскольку в этом 
случае отсутствует потребность их подъема из 
скважины. Высокое качество ствола скважины 
и  высокая  эквивалентность  плотность  цир-
куляции  (ЭПЦ)  раствора  также  способствует 
удержанию породы.
- Снижает проблемы с крутящим моментом, 
натяжение и промывкой ствола, улучшает ка-
чество  ствола  скважины.  Устраняет  возмож-
ность прихвата инструмента и прихвата труб, 
делая бурильную колонну более устойчивой. 
-  Делает  ствол  скважины  менее  кривым  и 
более концентричным, потенциально улучшая 
качество цементирования.
-  Уменьшает  степень  повреждения  породы 
пласта и повреждения в процессе  закачивания 
скважины.
- Помогает при спуске обсадной колонны и 
хвостовика  до  забоя  скважины  даже  в  слож-
ных условиях.
Для применения этого способа бурения име-
ется ряд причин. Наиболее очевидным являет-
ся то, что отпадает необходимость, по крайней 
мере,  в  одной  операции  (спуск  обсадной  ко-
лонны). Уже одно это может быть достаточной 
причиной  для  использования  этого  способа 
бурения.  Более  существенно  является  то,  что 
бурение на обсадных трубах значительно сни-
жает  продолжительность  осложнений  и  при 
этом  одновременно  позволяет  обойтись  без 
некоторых  традиционных  методов  (приемов), 
применяемых  для  предотвращения  осложне-
ний.  К  самым  распространенным  приемам 
относится подъем инструмента (на несколько 
свечей)  для  кондиционирования  (восстанов-
ления)  свойств  бурового  раствора,  рейсы  по 
очистке  ствола,  более  частое  кондициониро-
вание  бурового  раствора  и  поддержание  не-
большой  скорости  спускоподъемных  опера-
ций.  Кроме  того,  благодаря  штукатурящему 
эффекту в скважинах, бурящихся на обсадных 
трубах, существенно сокращает число случаев 
поглощения бурового раствора и потери конт-
роля над скважиной. Это особенно актуально в 
скважинах, в которых перед зоной более высо-
ких давлений встречается слабая зона. В такой 
ситуации часто трудно уравновесить возмож-
ное поглощение в верхней зоне с возможным 
притоком в нижней зоне, особенно когда при 
традиционном  бурении  необходимо  поднять 
бурильную  колонну  для  спуска  обсадной  ко-
лонны. Бурение на обсадных трубах не только 
снижает затраты на строительство скважины, 
но и дает возможность проводить работы там, 
где смета затрат оказывается невыгодной для 
бурения скважин традиционным способом. За-
траты на скважины, в которых прогнозирует-
ся осложнения, например, ловильные работы, 
прихват бурильной колонны и потеря контроля 
над скважиной, могут легко превысить преде-
лы  затрат,  установленных  для  бурения  разве-
дочной  площади.  Благодаря  штукатурящему 
эффекту  бурение  на  обсадных  трубах  также 
может снизить опасность ухода больших объ-
емов промывочной жидкости в продуктивные 
интервалы  с  низким  давлением  и,  как  следс-
твие, снижение добычи, так что экономически 
невыгодная при традиционном бурении разве-
дочная площадь становится рентабельной. 
технология бурения на обсадных трубах
- Диапазон условий применения – от очень 
мягких верхних пород и до глубоких эксплуа-
тационных обсадных колонн.
- Бурение направляющей колонной или кон-
дукторами за одну СПО, что сокращает время 
простоя.
-  Бурение  обсадной  колонной  через  ослож-
ненные интервалы, такие как зоны потери цир-
куляции, переходные зоны потери циркуляции, 
переходные зоны и неустойчивые породы.
-  Бурение  хвостовиком  через  осложненные 
интервалы или выше установленной обсадной 
колонны.
-  Бурение  и  одновременная  установка  це-
ментных мостов в обсадной колонне, или ис-
пользование других средств для изоляции зон 
с потерей циркуляции, переходных зон или в 
условиях неустойчивости ствола скважины.
- Расширение обсадных труб или хвостови-
ков в условиях неустойчивости ствола скважи-
ны, повышенной кавернозности пласта или в 
сильно набухающих и подвижных породах.
В бурении на обсадных трубах задействова-
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

но как скважинное, так и наземное оборудова-
ние, что позволяет использовать обычные об-
садные трубы в качестве бурильной колонны, 
так что скважина одновременно бурится и об-
саживается. Вращение обсадной колонны про-
изводится на поверхности верхним приводом. 
Буровой  раствор  движется  вниз  по  обсадной 
колонне и вверх по кольцевому пространству 
между колонной и стенками скважины, как и 
при  традиционном  бурении.  Породоразруша-
ющий  инструмент  временно  крепится  внизу 
обсадной колонны механическим или гидрав-
лическим  способом.  Применяемые  обсадные 
трубы, как правило, имеют тот же диаметр и 
вес и изготовлены из той же марки стали, что и 
трубы, обычно используемые при традицион-
ном бурении. Однако конструкция соединений 
обсадных труб может быть изменена, посколь-
ку они должны обладать необходимой прочнос-
тью при кручении, усталостной прочностью и 
обеспечивать достаточный зазор между стенка-
ми ствола и самими соединениями. Извлекае-
мая компоновка нижней части колонны обычно 
состоит из пилотного долота и установленного 
выше него расширителя для доведения диамет-
ра ствола до требуемого значения. И долото, и 
инструменты для бурения на обсадных трубах 
спроектированы  с  возможностью  извлечения 
на  канате,  что  позволяет  спускать  забойную 
компоновку при любом нормальном состоянии 
скважины и сохранении способности осущест-
влять  циркуляцию  и  расхаживать  обсадную 
колонну. Подъем забойной компоновки внутри 
обсадной колонны, а не в необсаженной части 
ствола  предотвращает  повреждение  ствола  и 
делает  спуско-подъемные  операции  безопас-
нее. Наращивание обсадной колонны незначи-
тельно отличается от наращивания бурильной 
колонны. Подхватывается очередная обсадная 
труба,  подводится  к  выступающей  части  ко-
лонны и навинчивается. Завершают операцию 
при помощи спайдера, что позволяет обойтись 
без  направляющего  устройства  в  вышке.  Это 
эффективный  и  безопасный  способ  работы  с 
обсадными  трубами,  и  наращивать  обсадную 
колонну  можно  с  такой  же  скоростью,  что  и 
обычную  бурильную  колонну.  Безопасность 
работ также повышается, если при наращива-
нии  обсадной  колонны  максимально  ограни-
чиваются  другие  операции  на  полу  буровой. 
Бурение  на  обсадных  трубах  позволяет  без 
труда проводить значительные изменения угла 
наклона  и  азимута  ствола  скважины.  Однако 
углы наклона и азимута ограничиваются мак-
симально  допустимыми  значениями  для  каж-
дого  диаметра  обсадных  труб,  применяемых 
при  бурении.  У  каждого  диаметра  колонны 
имеется  свой  предел  выносливости,  который 
зависит от произведения частоты вращения на 
продолжительность  вращения.  Поэтому  пре-
вышение частоты вращения и предела искрив-
ления для каждого диаметра трубы в течении 
длительного времени может привести к полом-
ке обсадной колонны. В скважине с небольшим 
наклоном, с большим наклоном и горизонталь-
ных  скважинах  применяются  традиционные 
инструменты для наклонного бурения и враща-
ющиеся  управляемые  компоновки,  сопряжен-
ные  с  системой  бурения  на  обсадных  трубах. 
Эти компоновки извлекаются из скважины та-
ким  же  способом,  что  и  компоновки  для  вер-
тикальных скважин и приборы для проведения 
каротажа в процессе бурения, то есть на канате 
или трубах. Прихват обсадной колонны сведет 
к минимуму благодаря штукатурящему эффек-
ту. Это явление обусловлено сочетанием обсто-
ятельств,  при  которых  плавное  непрерывное 
касание вращающейся колонны стенок ствола 
приводит  к  вдавливанию  частиц  выбуренной 
породы и глинистой корки в пористые и прони-
цаемые участки пласта по мере подъема частиц 
породы буровым раствором вверх по кольцево-
му пространству. Дифференциальный прихват 
(под действием перепада давления) при буре-
нии на обсадных трубах происходит редко и в 
большинстве  случаев  поддается  прогнозу  до 
начала бурения. При бурении на обсадной ко-
лонне с очень гладкими соединениями, степень 
центрирования  которой  невелика  или  вообще 
отсутствует, прохождение интервалов пород с 
большой пористостью может приводить к диф-
ференциальному  прихвату  обсадной  колонны 
во  время  ее  наращивания.  Однако  обсадная 
колонна  быстро  освобождается  натяжением 
колонны или после установки ванны с добав-
лением  органических  растворов  или  смазки 
без катастрофических последствий, например, 
потери ствола. Кроме того, опасность диффе-
ренциального  прихвата  сводиться  к  миниму-
му  благодаря  применению  вращающихся  или 
невращающихся  центраторов,  разработанных 
компанией. 
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

Некоторые  поставщики  предлагают  систе-
мы,  в  которых  применяется  специальное  до-
лото, прикрепляемое к низу обсадной колонны 
для  бурения  вертикальной  части  ствола  для 
последующего спуска новой обсадной колон-
ны.  В  других  системах  на  обсадных  трубах 
может быть спущено обычное долото и остав-
лено в скважине. Бывают ситуации, когда и та 
и другая система может обеспечить оптималь-
ное решение. Однако если необходимо бурить 
при помощи забойного двигателя с целью мак-
симального снижения вращения обсадной ко-
лонны, или же интервал ствола не может быть 
уверенно пройден одним долотом, необходимо 
применять  извлекаемую  забойную  компонов-
ку. В этом случае применение извлекаемой сис-
темы бурения на обсадных трубах становится 
предпочтительным  вариантом  для  наклонно 
направленного  бурения  из-за  необходимости 
подъема  из  скважин  дорогостоящих  инстру-
ментов наведения. Извлекаемая система также 
позволяет  проводить  замену  вышедшего  из 
строя скважинного оборудования до достиже-
ния  проектной  глубины  и  обеспечивает  быс-
трый  и  экономически  эффективный  доступ  к 
пластам ниже башмака обсадной колонны. 
Месторождение Лобо, Южный техас
Крупная  компания  добывает  примерно  520 
млн фут³/сут природного газа на месторожде-
нии Лобо в Южном Техасе, реализуя с 1997г. 
длительную  программу  разбуривания  этого 
месторождения большим числом буровых уста-
новок. Максимальное число осложнений неиз-
менно приходится на прихваты труб, поглоще-
ния и потерю контроля над скважиной. (рис.1).  
До внедрения метода бурения на обсадных тру-
бах из-за этих осложнений при традиционном 
способе бурения было потеряна примерно 3% 
скважин. Бурение на обсадных трубах призна-
ли в качестве технологии, которая потенциаль-
но может решить эти проблемы и обеспечить 
постепенное  изменение  показателей  бурения 
на этом месторождении. В результате, в сере-
дине 2001г. приступили к пробной программе 
бурения  (пяти  скважин)  на  обсадных  трубах. 
Достигнутый успех позволил компании расши-
рить программу бурения с обязательством из-
готовить по особому заказу три буровые уста-
новки для бурения на обсадных трубах. Первую 
буровую установку доставили в  конце 2002г. , а 
последняя буровая установка приступила к ра-
боте в январе 2003г. Одна буровая установка до 
сих пор работает на месторождении и исполь-
зуется для бурения более сложных скважин. За 
последние шесть лет на месторождении Лобо 
бурильных  трубах  пробурили  более  130  сква-
жин.  Скважины  для  бурения  этим  способом 
выбираются на основе данных бурения сосед-
них скважин, в которых отмечаются значитель-
ные осложнения, например, поглощения, поте-
ря контроля над скважиной, осыпание стенок 
ствола над скважиной, осыпание стенок ствола, 
истощенные  зоны.  Скважины  находящиеся  в 
окружении безаварийных скважин, предназна-
чаются для бурения традиционным способом, 
что уменьшает буровые риски. Компания доби-
лась значительных выгод, наметив для бурения 
на обсадных трубах скважины с большими рис-
ками, а скважины с небольшими рисками для 
бурения традиционным способом. После того, 
как были выявлены все риски, инженерам и ру-
ководителям  было  необходимо  количественно 
определить стоимость и преимущество техно-
логии.  Обычно  ключевым  фактором  является 
скорость  проходки.  Новая  технология  не  по-
лучит признания, если скорость проходки упа-
дет на 50%, да еще при повышенных ставках 
использования буровой установки. Бурения на 
обсадных трубах часто сравнивали с обычным 
расширением ствола, которое может быть свя-
зано либо с бурением того же интервала ствола 
во второй раз, либо постоянным замедлением 
скорости  проходки  проблемного  интервала. 
Скорость  проходки  при  бурении  на  обсадных 
трубах  практически  равна  скорости  проходки 
при бурении традиционным способом (рис.2). 
Для  определения  времени,  необходимого  для 
бурения на обсадных трубах одной скважины, 
отобрали 50 скважин и вывели среднее значе-
ние.  В  каждой  скважине  имелись  интервалы, 
пройденные  на  обсадных  трубах  диаметром 
244.5, 177.8 и 114.3мм. Расчеты показали, что 
требуется 186ч чистого времени, чтобы пробу-
рить 3062.6м  при скорости проходки 16м/ч. В 
среднем  требуется  11.1  суток  для  бурения  до 
проектной  глубины  3077м,  т.е.  275м/сут  при 
условии, что 70% времени долото вращается на 
забое.  На  бурения  одной  скважины  на  место-
рождении Лобо в среднем уходит 15 суток (от 
забуривания до проектной глубины). 
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

Процент  осложнений,  которые  потенциаль-
но может предотвратить  бурение на обсадных 
трубах.
Осложнения:
Выводы.
Хотя многие специалисты до сих пор счита-
ют бурение на обсадных трубах нетрадицион-
ным способом, преимущество его применения 
становятся  более  очевидными  для  нефтяных 
и  газовых  компании.  Метод  бурения  на  об-
садных  трубах  становится  еще  более  прием-
лемым  вариантом  при  его  сопоставлении  с 
традиционным  способом,  требующим  всякий 
раз  подъема  бурильной  колонны  при  необхо-
димости сменить долото или забойную компо-
новку и после достижения глубины спуска экс-
плуатационной  обсадной  колонны.  Компании 
убеждаются в том, что данный способ бурения 
снижает затраты на строительство скважин и 
позволяет  бурить  проблемные  участки  ство-
ла  с  меньшими  затратами.  Экономия  затрат 
обусловлена  тем,  что  отсутствуют  расходы, 
связанные  с  закупкой,  погрузкой,  разгрузкой, 
проверкой, транспортировкой бурильных труб 
и проведением спускоподъемных операций бу-
рильной колонны. Более того экономия затрат 
от  снижения  числа  осложнений  при  бурении 
ствола может быть даже более значительной. 
Поскольку бурение на обсадных трубах ведет-
ся с непрерывной циркуляцией бурового рас-
твора,  оно  однозначно  безопасно  безопаснее, 
чем оставление скважины без циркуляции при 
спускоподъемных  операциях  бурильной  ко-
лонны.  Сокращение  числа  спускоподъемных 
операции  способствует  снижению  пульсации 
и  колебаний  давления  от  свабирования  (под-
нимание колонной), которые могут приводить 
к потере контроля над скважиной. 
Информация  по  скважинам,  пробуренных 
на  обсадных  трубах,  свидетельствует  о  том, 
Рис.1. Разбивка времени по видам осложне-
ний в 2000 и 2001гг. при традиционном спосо-
бе бурения.
Рис.1. Разбивка времени по видам осложне-
ний в 2000 и 2001гг. при традиционном спосо-
бе бурения.
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ
ГЕОЛОГИЯ, НЕФТЬ И ГАЗ

«Ә
д
іл
ет
т
ің
» 
ғы
л
ы
м
и 
ең
б
ек
т
ер
і №
 1
 (
39
) 
20
12

что  такой  способ  бурения  более  эффективен 
и способствует предотвращению проблем, ти-
пичных  для  традиционного  способа  бурения, 
снижению эксплуатационных расходов, повы-
шению  безопасности  персонала  и  снижению 
финансовых затрат. 

жүктеу/скачать 2,13 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: