Бурение на депрессии

Бурение на депрессии , или UBD, — это процедура, используемая для бурения нефтяных и газовых скважин, при которой давление в стволе скважины поддерживается ниже статического давления пробуренного пласта. По мере бурения скважины пластовая жидкость течет в ствол скважины и поднимается на поверхность. Это противоположно обычной ситуации, когда в стволе скважины поддерживается давление над пластом, чтобы предотвратить попадание пластовой жидкости в скважину. В такой традиционной «перегруженной» скважине проникновение жидкости считается ударом, и если скважина не закрыта, это может привести к выбросу , опасной ситуации. Однако при бурении на депрессии на поверхности имеется « вращающаяся головка » — по сути, уплотнение, которое направляет добываемые жидкости в сепаратор, позволяя при этом бурильной колонне продолжать вращаться.

Если пластовое давление относительно высокое, использование бурового раствора с более низкой плотностью снизит давление в стволе скважины ниже порового давления пласта. Иногда в буровой раствор вводят инертный газ для снижения его эквивалентной плотности и, следовательно, гидростатического давления по глубине скважины. Обычно этим газом является азот, поскольку он негорючий и легкодоступный, но воздух, воздух с пониженным содержанием кислорода, обработанный дымовой газ и природный газ для этого используются .

Бурение с помощью колтюбинга (CTD) позволяет осуществлять непрерывное бурение и закачку, поэтому можно использовать бурение на депрессии, что может увеличить скорость проходки (ROP).

Жидкостные системы, используемые при бурении на депрессии

Существует несколько видов бурения на депрессии. Наиболее распространенные перечислены ниже.

Сухой воздух. Это также известно как вытирание пыли. Здесь используются воздушные компрессоры в сочетании с бустером (который снимает напор с компрессоров и увеличивает давление воздуха, но не увеличивает объем воздуха, поступающего в скважину), и единственной жидкостью, закачиваемой в скважину, является небольшое количество масло для уменьшения коррозии.
Туман. В поток воздуха добавляется небольшое количество пенообразователя (мыла). Мелкие частицы воды и пены в атмосфере воздуха возвращают черенки на поверхность.
Мыло. В поток добавляется большее количество пенообразователя. Пузыри и слизи пузырей в атмосфере тумана выносят черенки на поверхность.
Стабильная пена. В поток добавляется еще большее количество пенообразователя. Это консистенция крема для бритья.
Воздушный транспорт. Слизни и пузырьки воздуха в матрице воды, мыла могут или не могут добавляться в текучий поток воздуха.
Газированная грязь. В поток бурового раствора впрыскивают воздух или другой газ. Установки дегазации необходимы для удаления воздуха перед его рециркуляцией.

Преимущества

Скважины на депрессии имеют ряд преимуществ перед традиционным бурением, в том числе:

Минимизирует повреждение пласта . В обычной скважине буровой раствор попадает в пласт в процессе, называемом инвазией , который часто вызывает повреждение пласта – снижение способности пласта передавать нефть в ствол скважины при заданном давлении и скорости потока. Он может быть ремонтопригодным, а может и не подлежать ремонту. При бурении на депрессии, если состояние депрессии поддерживается до тех пор, пока скважина не станет продуктивной, не произойдет проникновения и можно полностью избежать повреждения пласта.
Увеличивает скорость проникновения (ROP). При меньшем давлении на забое скважины буровому долоту легче разрезать и удалять горную породу.
Сокращение потерь кровообращения . Потеря циркуляции – это когда буровой раствор бесконтрольно попадает в пласт. Большие количества бурового раствора могут быть потеряны до того, как сформируется надлежащая глиняная корка , или потеря может продолжаться бесконечно. Если скважина пробурена с пониженным балансом, буровой раствор не попадет в пласт и проблемы можно избежать.
Устраняет дифференциальное прилипание. Дифференциальный прихват – это когда бурильная труба прижимается к стенке ствола скважины так, что часть ее окружности будет испытывать только пластовое давление, а остальная часть будет продолжать подталкиваться скважинным давлением. В результате труба прилипает к стене, и для ее удаления могут потребоваться тысячи фунтов силы, что может оказаться невозможным. Поскольку пластовое давление превышает скважинное давление в УБД, труба отталкивается от стенок, что исключает дифференциальный прихват.
Уменьшает повреждение пласта и потерю воды. Некоторые горные породы имеют реактивную склонность к воде. При использовании бурового раствора вода в буровом растворе вступает в реакцию с пластом (в основном с глиной) и по своей сути вызывает повреждение пласта (снижение проницаемости и пористости). Использование бурения с недостаточным балансом может помочь предотвратить это.

Недостатки

Бурение на депрессии обычно дороже обычного бурения (при бурении наклонно-направленной скважины, для которого требуются инструменты наклонно-направленного бурения ) и само по себе имеет проблемы с безопасностью. Технически скважина всегда находится в состоянии фонтанирования, если в скважину не вытесняется более тяжелая жидкость. Воздушное бурение требует более быстрого увеличения объема скважины, поскольку шлам будет быстрее падать по затрубному пространству, когда компрессоры сняты со скважины, по сравнению с жидкостью с более высокой вязкостью в скважине. Поскольку воздух является сжимаемым, инструменты телеметрии импульсов бурового раствора во время бурения (MWD) не могут работать. Обычными технологиями, используемыми для устранения этой проблемы, являются либо электромагнитные инструменты MWD, либо инструменты MWD на кабеле. Скважинная механика обычно более жесткая еще и потому, что объем жидкости, проходящей через забойный двигатель или забойный молоток, больше, чем эквивалентная жидкость при сбалансированном или перебалансированном бурении из-за необходимости более высоких скоростей вверх по скважине. Коррозия также является проблемой, но ее в значительной степени можно избежать, используя покрывающее масло или ингибиторы ржавчины.

Ссылки

Нас, Стив, глава 12 «Бурение на депрессии», из Справочника нефтяной инженерии, том II, редактор Роберт Митчелл, 2007 г., страницы II-519–569. Справочник доступен в Обществе инженеров-нефтяников. [1]