Современный отечественный опыт бурения глубоких и сверхглубоких скважин в Устюрстком регионе.

АННОТАЦИЯ:

Научно-технический прогресс за последнее столетие привел к колоссальному росту потребления полезных ископаемых, в том числе нефти и газа. Большая часть эксплуатируемых месторождений нефти и газа в Республике Узбекистан уже значительно выработаны, поэтому необходимы поиски новых углеводородных ресурсов, в частности, на больших глубинах. В решении этой задачи особая роль отведена глубокому и сверхглубокому бурению. В данной статье представлен современный отечественный опыт бурения глубоких и сверхглубоких скважин в Устюртском регионе. Проанализированы методы и технологии, которые были применены при строительстве скважин. По результатам анализа выявлено, что существующие ограничения параметров бурения глубоких и сверхглубоких скважин вызваны техническими характеристиками наземного и забойного бурового оборудования, требующими дальнейшего совершенствования для успешного бурения при экстремальных условиях. Вводится понятие «экстремальные горно-геологические условия процесса бурения», характеризующее бурение в условиях высоких гидростатических и гидро­ динамических давлений столба промывочной жидкости и высоких забойных температурах, приближающихся к верхнему пределу технических характеристик элементов компоновки низа бурильной колонны, самой бурильной колонны и используемой промывочной жидкости.

Io;io

ВВЕДЕНИЕ. В настоящее время новые источники углеводородного сырья характеризуются труднодоступностью и требуют внедрения передовых технологий для их разведки и добычи. Большинство эксплуатируемых месторождений значительно исчерпаны, что обусловливает необходимость поиска новых углеводородных ресурсов, в том числе на значительных глубинах, что, в свою очередь, требует применения новейших технологий глубокого бурения. Эти меры являются решающими для значительного расширения минерально-сырьевой базы нашей страны.

Под «глубокой скважиной» в Узбекистане принято принимать скважину, глубина которой значительно превышает промышленно освоенную глубину бурения (до 3500 м). В данной статье под понятием «глубина» подразумевается расстояние от устья до забоя скважины по вертикали. Таким образом, не рассматриваются протяженные наклонно-направленные и горизонтальные скважины.

ОБСУЖДЕНИЯ. В настоящее время в Устюртском регионе работы по строительству нефтегазовых скважин проводятся в суровых климатических и сложных горно-геологических условиях. Однако, данные условия не сдерживают масштабное бурение глубоких и сверхглубоких скважин Компанией ERIELL.

ОСНОВНЫЕ СДЕРЖИВАЮЩИЕ ФАКТОРЫ:

  • Крайне сложные горно-геологические условия. Буровые работы проводятся в условиях высоких температур и давлений на забое, с применением промывочных жидкостей повышенной плотности. Температура на забое глубоких скважин варьируется от 140 до 215 °С (табл. 1).
  • Предельно допустимые технические характеристики основного наземного бурового оборудования включают следующие параметры: основной парк буровых установок для глубокого бурения рассчитан на нагрузку на крюке до 4400 кН (450 тонн) при максимальной глубине бурения 7000 мет­ ров. Частота вращения ротора достигает до 150 об/мин, а буровые насосы способны развивать давление на выходе до 35 МПа;
  • Прочностные характеристики элементов КНБК;
  • Предельные технические возможности стандартного породоразрушающего инструмента;
  • По частоте вращения до 300-400 об/мин;
  • По максимально допустимой нагрузке до 15 т;
  • Ограничения, определяемые термостой­ костью буровых растворов. Современные системы стандартных буровых промывоч­ ных жидкостей успешно выполняют свои фуНКЦИИ ПрИ температурах ДО 150 °С;
  • Непосредственно процесс разрушения абразивных и крепких пород, слагающих земную кору.

Применяемые в настоящее время технологии и буровое оборудование для массового бурения, не позволяют эффективно осуществлять бурение скважин в экстремальных условиях, ввиду кратно возрастающих нагрузок на бурильную колонну и элементы КНБК.

Для оценки технико-экономической эффективности технологии бурения используются различные показатели, одним из основных показателей является механическая скорость проходки (МСП). Высокая МСП при сложных горно-геологических условиях позволит повысить эффективность бурения глубоких скважин, сократить сроки строительства и снизить себестоимость буровых работ.

Ранее на территории Республики Узбекистан турбобуры применялись для бурения на относительно неглубоких интервалах, так как их низкие терма-прочностные характеристики приводили к неоднократным поломкам и отказам.

Sdfwdss

Буровые долота с традиционными конструкциями в условиях высокоабразивных и крайне крепких пород подвергались быстрому износу. Эти факторы способствовали к частым спуска-подъемным операциям, снижая эффективность буровых работ и приводя к значительным временным и финансовым затратам.
Однако с появлением технологий изготовления импрегнированных алмазных долот и гибких титановых приводных валов турбобуров, в сфере бурения нефтегазовых скважин произошел значительный прорыв. Импрегнированные алмазные долота, обеспечивающие высокую устойчивость к истиранию и термовоздействиям, а также использование гибких приводных валов из титана в турбобурах, обладающих непревзойденной прочностью, надежностью, долговечностью и способных выдерживать высокие нагрузки и частоты вращения, позволили значительно повысить эффективность буровых работ в сложных горно-геологических условиях.

На скважине № Б месторождения № 2 Бердахского вала были достигнуты высокие МСП, благодаря применению передовых технологий и оборудования:

  • Применение высокооборотных (:::1000 об/ мин на рабочем режиме) алмазных импрегнированных термостойких буровых долот (рис. 1) диаметром 215,9 мм;
  • Применение высокооборотных (:::1000 об/ мин на рабочем режиме) турбобуров (рис. 2) для экстремальных условий бурения;
  • Подбор дизайна КНБК для предотвращения самопроизвольного искривления ствола скважин.

Импрегнированные долота для вращательного бурения состоят из режущих кромок, покрытых карбидом вольфрама, со вставками искусственных алмазов. Такие долота отличаются высокой стойкостью к износу и долго­ вечностью.

Турбобур — это забойный гидравлический двигатель, который используется для вращательного бурения скважин. Он представляет собой гидравлическую турбину, в которой поток бурового раствора направляется через лопасти турбины, заставляя ее вращаться и, таким образом, приводя в движение буровое долото. Турбобуры могут достигать высоких скоростей вращения, что позволяет быстро бурить через твердые породы. Необходимо отметить, что турбобуры применяются при повышенных забойных температурах и давлениях, отличаются высокой износостойкостью и надежностью.

На рисунке ниже приведены результаты полученных МСП при применении турбобура в комбина­ ции с импрегнированным долотом в скв. № Б и других скважинах на аналогичных глубинах месторождения № 2 Бердахского вала. Так как углубление с помощью турбобура было осуществлено в двух рейсах, для сравнения приведены два интервала, на которых срав­ ниваются достигнутые МСП: интервал № 1- 4330-4500 м, интервал № 2 — 4550-4730 м.

Qqqqqqqqqqqq

B интервале № 1 рейсовая МСП с турбобуром составила 3,40 м/ч, тогда как на других скважинах в аналогичном интервале значение данного показателя составляло 1,30-1,50 м/ч. Благодаря использованию турбобура с импрегнированным долотом удалось достигнуть ускорение МСП в 2,27 раза.

В интервале № 2 рейсовая МСП с турбобуром составила 2,67 м/ч, тогда как на других скважинах в аналогичном интервале значение данного показателя достигает не более 1,40 м/ч. Благодаря использованию турбобура с импрегнированным долотом удалось достигнуть ускорение МСП в 1,91 раза.

Благодаря оптимизации дизайнов РОС долот, подборе эффективных КНБК и режимов бурения, на скважине №А месторождения №1 Бердахского вала в секции под 177,8 мм эксплуатационную колонну достигнута средняя МСП (в интервале 3100-4500 м), которая составила рекордные 6,77 м/ч.

Wwwww

Также следует отметить, что Компанией ERIELL на Устюртском участке была пробурена самая глубокая скважина в регионе, вертикальная глубина которой составила 6515 метров.

В реализации данного проекта ключевую роль сыграла опытная команда специалистов Компании ERIELL Group, которая успешно применила передовые технологии, оборудование и методы бурения глубоких и сверхглубоких скважин.

Заключение. В последнее десятилетие бурение глубоких и сверхглубоких скважин в Устюртском регионе приобрело значительную роль в развитии отечественного опыта бурения скважин. Этот регион характеризуется сложными горно-геологическими условиями, которые бросают вызов инженерам и исследователям. Именно эти трудности являются стимулом развития отрасли.

Горно-геологические условия Устюртского региона включают в себя высокое давление и температуру, сложные литологические составы и наличие различных тектонических нарушений. Эти факторы делают бурение глубоких скважин особенно сложным процессом, требующим применения высоких технологий и профессиональных навыков. Несмотря на все сложности, в Устюртском регионе не­ прерывно ведутся опытно-промышленные работы (ОПР) по опробованию новых технологий бурения и современного оборудования.

ОПР включают в себя использование современного бурового оборудования, применение инновационных технологий и использование эффективных буровых растворов, а также методов удаленного мониторинга и инжиниринга.

Стремление к бурению еще более глубоких скважин продолжается, поскольку наша страна стремится получить доступ к новым источникам энергии. Несмотря на трудности данной задачи, потенциальная выгода открытия новых месторождений и залежей нефти и газа, является ключевой целью в обеспечении энергонезависимости страны.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Кучеров В.Г., Бессель В.В. Вызовы и риски глубокого и сверхглубокого бурения. Буре­ ние и нефть, 2020, № 3, с.12-17.
  2. Haige Wang, Hongchun Huang Wenxin Bi et al. Deep and ultra-deep oil and gas well drilling technologies: Progress and prospect. Natural Gas lndustry В, 2022, Vol. 9, lss. 2, р. 141-157. DO1:10.1016/j.ngib.2021.08.019
  3. Dvoynikov M.V., Sidorkin D.I., Kunshin А.А., Kovalev D.A. Development of hydraulic turbodrills for deep well