Традиционные технологии бурения вертикальных скважин и последующий гидроразрыв пласта не обеспечивают достижения высокого показателя коэффициента извлекаемости углеводородов и допустимой рентабельной эксплуатации нефтяных и газовых скважин. При отсутствии прочных глинистых пропластков происходит неконтролируемый рост трещины, что приводит к высокой начальной обводненности продукции. Какие технологии разработки месторождений, позволяющие обойти «острые углы» процесса предлагают сегодня специалисты?
Эффективным методом разработки месторождений является бурение горизонтальных скважин с применением многостадийного ГРП. Он характеризуется сложным геологическим строением, ухудшенными фильтрационно-емкостными свойствами и наличием подошвенной воды. С увеличением горизонтальных участков стволов длина скважины, технология многоступенчатого и селективного гидроразрыва пластов становится все более необходимой.
Внедрение системы для селективного гидроразрыва пластов при помощи технологии гибкой трубы (ГНКТ), которое развивает EWS Holding AG - основное направление по увеличению добычи углеводородов. Специалисты EWS Holding AG, совместно с американской NCS. разработали ряд технологий, нацеленных на повышение эффективности и снижение затрат. К ним относится селективный инструмент для абразивной перфорации Poseidon, система гидроразрыва Mangust, и мультистадийная система Multistage Unlimited System.
Каковы же возможности и функциональное устройство каждой из этих технологий?
Poseidon предназначен для повышения эффективности абразивной перфорации в сочетании с возможностью проведения многоступенчатого ГРП и представляет собой запатентованный внутрискважинный инструмент для перфорации заданных интервалов. Поток жидкости может быть выборочно направлен в режиме прямой циркуляции до компоновки низа гибкой трубы - процесс струйной резки жидкостью с абразивом и в обратном направлении. Это переключение может производиться неограниченное число раз с использованием одного (обычного) направления потока.
Режимы потока жидкости в инструменте Poseidon изменяется за счет последовательного изменения расхода жидкости, а обратная связь на поверхность осуществляется за счет показаний давления на насосе.
За несколько секунд инструмент может быть переключен из режима перфорации в режим обратной циркуляции. В режиме прямой циркуляции падение давления на гидромониторах подачи абразивной жидкости не представляет препятствия для увеличения расхода до максимума. Увеличение скорости нагнетания можно использовать для вымывания из ствола скважины песка, использовавшегося для перфорации или гидроразрыва; при необходимости его можно использовать для разобщения интервалов - установка песчаной пробки из сшитого полимера.
Эксплуатация
При спуске в скважину инструмент находится в режиме прямой циркуляции. Это позволяет промыть скважину. Затем инструмент переводится в режим перфорации: закачивается пескосодержащая жидкость - обсадная колонна перфорируется. После перфорации инструмент переводится в режим вымыва - использованный песок удаляется из ствола.
Инструмент на гибкой трубе поднимается и устанавливается выше зоны перфорации. После закачки жидкости гидроразрыва скважина может быть промыта до нужной глубины, а в случае, если требуется дополнительная изоляция предыдущей зоны, может быть установлена песчаная пробка. После этого инструмент помещается на глубину следующей зоны, переключается в режим перфорации и цикл повторяется.
После обработки всех зон скважины можно промыть ее ствол до фактической глубины и приступить к ее освоению газифицированным азотом.
Все операции по гидроразрыву и операции с ГТ выполняются без подъема инструмента на поверхность. Процесс подготовки скважины к следующему ГРП занимает менее одного часа. Это дает значительную экономию времени по сравнению с другими системами абразивной или обычной перфорации при проведении ГРП и последующей операции по вымыву пропанта.
Инструмент Poseidon производится в двух типоразмерах 2-1/8" и 2-7/8", и оснащается необходимым шлейфом инструментария для струйной перфорации для каждой конкретной операции.
Mangust: система для гидроразрыва пласта
Cистема Mangust, используется для проведения ГРП в нескольких интервалах за одну спускоподъемную операцию ГНКТ. Система представляет собой сборку внутрискважинного инструмента, позволяющего проводить операции, как в вертикальных скважинах, так и в горизонтальных, - в эксплуатационных колоннах без специальной оснастки.
Компоновка состоит из локатора муфт, отсекающего пакера, песткоструйного перфоратора и клапанов для обратной циркуляции.
Система гидроразрыва пласта Mangust разобщает несколько интервалов и воздействует на них в ходе одной операции спуско-подъема ГНКТ и традиционно используется, когда скважина уже обсажена. Система гидроразрыва пласта Mangust позволяет производить гидроразрыв как в уже перфорированных интервалах, так и производить гидропескоструйную перфорацию непосредственно перед самим ГРП.
Вместо скользящих муфт, в системе Mangust применяется гидроперфорация абразивной средой в запланированных точках гидроразрыва. Гидроперфорация одного интервала занимает примерно 45 минут. Система Mangust более экономична, чем технологии многоступенчатого ГРП, использующие скользящие муфты, приводимые в действие шаровым клапаном, или прокачиваемые пробки для разобщения интервалов.
Привязка интервала к требуемой глубине перфорации осуществляется при помощи локатора муфт. Продуктивный горизонт ниже зоны перфорации изолируется мостовой пробкой многократной установки.
Таким образом, по мере продвижения перфоратора вверх - от самого нижнего горизонта до верхнего, - нижние, уже перфорированные горизонты, каждый раз, изолируются одной и той же мостовой пробкой многократной установки.
Затем по гибкой трубе к перфоратору производиться закачка абразивной смеси; жидкость с абразивом перфорирует обсадную колонну и продуктивный пласт. После перфорации существует возможность произвести циркуляцию или закачку по трубному или затрубному пространству гибкой трубы рабочей жидкости или кислоты.
ГРП производится по затрубному пространству гибкой трубы, после завершения которого вымываются остатки проппанта.
По окончанию операции при подъеме/перемещении компоновки на вышележащий интервал мостовая пробка снимается и перемещается к следующему месту установки - цикл перфорации повторяется.
Эти технологии применялись на месторождениях США, Канады, Австралии, где подтвердили высокую эффективность - увеличение дебита углеводородов и кратное сокращение временных затрат на проведение операций по сравнению с существующими на сегодняшний день аналогами.
С момента испытания и внедрения система гидроразрыва пласта Mangust выполнено:
• ГРП в более чем 30 000 интервалах;
• 40 интервалов в одной скважине;
• 5800 тонн пропана за одни СПО.
При ГРП гибкую трубу также можно использовать в качестве неподвижной колонны, с помощью которой можно оперативно получить данные о состоянии забоя и использовать их для изменения параметров операции в процессе работы.
После завершения работ системой Mangust нет необходимости в удалении применяемой оснастки, которая обычно, после поинтервального разрыва пласта, подлежит разбуриванию.
Multistage Unlimited System: мультистадийная система для ГРП
Система ГРП и разобщения интервалов Multistage Unlimited обеспечивает беспрецедентную свободу при проведении многоступенчатых заканчиваний скважин. Фактически, она не имеет ограничений по количеству интервалов и их размерам. Сегодня стало экономически и технически возможным производить многоступенчатое заканчивание в соответствии с оптимальным для Заказчика проектом эксплуатации. Система состоит двух основных элементов: скользящих муфт, спускаемых в компоновке хвостовика, а также компоновки для ГРП и изоляции нижележащих интервалов, которая спускается на гибкой трубе и используется для смещения скользящих муфт в положение «открыто» отверстий для закачивания жидкости для ГРП, а также для герметизации нижележащих горизонтов.
Для разобщения интервалов в системе не требуются пробки, продавливаемые по колонне, или шаровые клапаны для открытия скользящих муфт. Герметизация затрубного пространства может выполняться цементом или затрубным пакером.
Скользящие муфты.
Скользящие муфты Multistage Unlimited устанавливаются в компоновку хвостовика. Муфты имеют такой же внутренний диаметр, прочность на смятие и прочность на разрыв, как и сама колонна. После того, как внутри обсадной колонны устанавливается мостовая пробка многократной установки, муфта механически сдвигается компоновкой на гибкой трубе в положение «открыто».
Компоновка для ГРП и изоляции нижележащих горизонтов
Модуль спускается в скважину на гибкой трубе и состоит из следующих компонентов:
• мостовой пробки многократной установки;
• переводника с уравнительным клапаном, который может так же использоваться для обратной циркуляции;
• переводника с гидроабразивным перфоратором;
• механического локатора муфт.
Порядок действий при проведении операции по ГРП
Компоновка для ГРП и изоляции нижележащих горизонтов спускается на гибкой трубе в интервал, где установлена скользящая муфта. Механический локатор обсадных муфт фиксируется в соответствующем пазу скользящей муфты. Затем производится установка мостовой пробки/пакера. Якорь пакера расклинивается внутри муфты, а уплотнительный элемент пакера герметизирует обсадную колонну ниже по стволу. Небольшое движение колонны гибких труб, а также создание давления в затрубном пространстве смещают муфту в положение «открыто», тем самым открывая отверстия и обеспечивая доступ для подачи жидкости гидроразрыва.
По движению колонны гибкий труб и жесткому упору муфты оператор убеждается в том, что муфта сдвинута. Кроме того, держатель локатора муфт закрывается, втягивая выступающие упоры локатора, что дает ещё один сигнал о том, что муфта сдвинулась.
Кислота или другие технологичные жидкости можно подать по затрубному пространству гибких труб в зону проведения гидроразрыва, обеспечивая циркуляцию по внутреннему пространству колонны гибких труб.
В процессе гидроразрыва, гибкие трубы изолированы ниже точки ГРП, что позволяет получать данные о фактическом давление в точке гидроразрыва, служащие для оптимизации распределения проппанта.
В случае выпадения проппанта, его можно оперативно удалить через гибкие трубы обратной промывкой. После продавки жидкости в зону гидроразрыва, натяжением гибкой трубы открывается циркуляционный клапан и возвращает мостовую пробку в исходное положение.
После этого компоновка для ГРП перемещается вверх к следующему интервалу ГРП - скользящей муфте, и вся последовательность действий повторяется.
В практике, время между гидроразрывами составляет около 5 минут, а ГРП каждого интервала составляет около 30 минут, в зависимости от объема закачки проппанта.
После извлечения из ствола компоновки для ГРП скважина готова к эксплуатации, поскольку в стволе не остается элементов, подлежащих извлечению, и пробок или седел шаровых кранов, требующих разбуривания - равнопроходной ствол, в котором ничто не препятствует начать добычу или производить ремонтные работы.
Эта технология применяется по всему миру и к 1 августа 2012 года было установлено 7288 муфт, закончено 2040 скважин; 31 843 интервалов ГРП, 44 интервалов ГРП выполнено за один СПО, 20 интервалов ГРП выполнено за 10 часов и закачано 3482 тон проппанта.
Юрий Нагорняк
