info@ruswell-nnb.ru    

г. Оренбург, Волгоградская 15к3     

❮ Вернуться к списку статей     

   «Проект Кузбасс»

     В период с 2020 по 2021г ООО «РУСвелл» принимало участие в реализации проекта по строительству разгрузочных скважин на Нарыкско-Осташкинском угольном месторождении.

Ссылки на данный проект:

«Газпром Геологоразведка» начинает бурение метановых скважин на Нарыкско-Осташкинском месторождении

ООО «Газпром недра» завершило строительство первой в России уникальной системы скважин в Кузбассе

Газпром недра построили уникальную систему скважин на Нарыкско-Осташкинском метаноугольном месторождении

      Проект предусматривал строительство 3-х многозабойных (более 5-ти стволов) субгоризонтальных скважин с восходящим профилем (зенитный угол более 100гр) с окончанием типа «фишбон», с пересечением вертикальной скважины в самой низкой точке. Подобная конструкция позволяет в процессе эксплуатации реализовать эффективную дегазацию большой площади угольных пластов в условиях низкого пластового давления.    

В процессе реализации проекта, с участием ООО «РУСвелл» было выполнено:

  • Строительство 3-х вертикальных скважин РН-31, 431Р, 366Р с применением забойной телесистемы (ЗТС) ТСГК-178 собственного производства.
  • Строительство секций 220мм многозабойных скважин (МЗС) 332Р, 517Р, 364Р с применением ЗТС ТСГК-178.
  • Осуществлено 3 операции пересечения целевых скважин в системах РН-31 + 332Р, 431Р + 517Р, 366Р + 364Р, с применением системы наведения РВМП-маяк собственного производства.
  • Строительство секций 152,4мм многозабойных скважин (МЗС) 332Р, 517Р с применением ЗТС ТСГК-120 собственного производства.
  • Опытно-промышленные испытания прибора Азимутального Гамма Каротажа (АГК) собственного производства

   

   

      Первая система скважин: №РН-31 (вертикальная) и №332Р (многозабойная). Строительство данной системы скважин производилось в период с августа 2020г по январь 2021г.

    Скважина №РН-31 – вертикальная, глубиной 620м, эксплуатационная колонна 178мм спущена до забоя, в интервале продуктивного горизонта (глубина 540м) вырезано «окно» в обсадной колонне – для последующего пересечения стволом скважины №332Р. Бурение секции 220мм производилось с применением ЗТС ТСГК-178 для контроля вертикальности ствола и записи Гамма-каротажа (ГК).

    Скважина №332Р – многозабойная с окончанием типа «фишбон». Секция 220мм (под техническую колонну) пробурена с применением ЗТС ТСГК-178 для проводки ствола согласно проектному профилю и записи ГК во время бурения. Крепление секции 220мм  обсадной колонной 178мм до глубины 595м. Секция 152,4мм состоит из 2-х частей: первая – интервал от башмака ОК-178 до пересечения скважины РН-31, вторая – многозабойное окончание типа «фишбон» из 5-ти боковых стволов (БС) и основного ствола (ОС). Интервал основного ствола обсажен фильтром-хвостовиком диаметром 114мм.

       Боковые стволы длиной от 600 до 800м пробурены в продуктивном горизонте с разворотом по азимуту. Стволы БС-1 и БС-3 развернуты по азимуту (АЗ) «влево» от основного ствола, стволы БС-2, БС-4, БС-5 развернуты по АЗ «вправо» от основного ствола (см. рис.1 и 2). Зенитный угол (ЗУ) стволов в «левом веере» (БС-1 и БС-3) составляет от 90 до 100гр, в «правом веере» (БС-2, БС-4, БС-5) от 98 до 103гр, в основном стволе ЗУ составляет 98-100гр. Такое пространственное положение боковых стволов обусловлено залеганием продуктивного пласта, то есть вдоль основного ствола продуктивный пласт «поднимается» с углом порядка 10гр от горизонта, а поперек основного ствола продуктивный пласт имеет уклон в левую сторону порядка 8-13гр от горизонта. Финальные забои боковых стволов составляют от 1300 до 1600м, общая проходка по пласту более 4000м. Индекс удаленности от вертикали (ERD) – от 6 до 6,4.

       

    1.Получение гидравлического сообщения в системе скважин РН-31 – 332Р

       Гидравлическое сообщение между скважинами РН-31 и 332Р является обязательным условием для последующей эффективной эксплуатации системы скважин.

     Для получения гидравлического сообщения между скважинами необходимо провести ствол скважины 332Р максимально близко к стволу РН-31 в интервале окна в обсадной колонне, расстояние между стволами  должно быть не более 2м.

       В современных инклинометрических приборах, как и в любых средствах измерений, есть определенная инструментальная погрешность. Кроме того, метод построения траектории скважины на основе замеров инклинометрии также обладает определенной системной погрешностью. Совокупность погрешности измерений и погрешностей построений дает неопределенность положения ствола скважины в пространстве. На глубине пересечения стволов (600-700м) неопределенность положения ствола скважины может достигать 10-12м. Как показали гидравлические испытания при первой попытке пересечения при расстоянии между стволами порядка 3-5м гидравлическую связь между скважинами получить не удается.

      Для решения данной технологической задачи (проводка ствола скважины в радиусе не более 2м от целевой скважины) в  ООО «РУСвелл» была разработана система наведения КНБК «РВМП-маяк» и изготовлен опытный образец данной системы. Суть работы данной системы заключается в следующем: в целевой интервал (окно в колонне вертикальной скважины) спускается маяк РВМП; в КНБК для бурения многозабойной скважины включается магнитный переводник; при прохождении КНБК в радиусе 20м от целевой скважины маяк РВМП фиксирует магнитное поле от переводника в КНБК, что позволяет определить направление и расстояние от цели (окно в вертикальной скважине) до фактического местоположения КНБК в многозабойной скважине. Другими словами, применение маяка РВМП позволяет оценить взаимное положение стволов скважин с точностью до 0,3м. На основе данных маяка РВМП производится корректировка траектории многозабойной скважины, что позволяет реализовать задачу пересечения при повторном проходе.

   При строительстве системы скважин РН-31 – 332Р задача пересечения вертикальной скважины была реализована с третьей попытки. Первый ствол пробурен в интервале от башмака технической колонны до ствола РН-31 (595-687м). По данным маяка РВМП минимальное расстояние между стволами составило 3,5-4м. Далее были проведены гидродинамические испытания на предмет сообщения между скважинами (закачка бурового раствора в скважину РН-31 при загерметизированном устье, закачка бурового раствора в скважину 332Р при загерметизированном устье и т.д.). Гидродинамические испытания положительного результата не дали. Первый ствол был ликвидирован установкой цементного моста до глубины 610м. Второй ствол пробурен в интервале 610-690м путем срезки с цементного моста на цель, скорректированную по данным маяка РВМП. При проводке второго ствола не удалось пересечь кровлю продуктивного пласта перед скважиной РН-31, траектория прошла на 1м выше окна в обсадной колонне РН-31, по данным маяка РВМП минимальное расстояние между стволами составило 0,5-0,7м, но в связи с тем, что ствол скважины 332Р находился выше продуктивного пласта было принято решение о бурении еще одного ствола. Третий ствол был пробурен в интервале 635-682м путем срезки в открытом стволе на цель, скорректированную по данным маяка РВМП. На глубине 680,5м зафиксировано падение давления на стояке 332Р на 10атм, на скважине РН-31 наблюдалось открытое фонтанирование, то есть гидравлическое сообщение между скважинами было получено.

     Задача получения гидравлического сообщения между скважинами была реализована с третьей попытки по следующим причинам:

  1. Задача выполнялась впервые, многие детали технологии пересечения разрабатывались непосредственно в процессе выполнения работ
  2. Траектория скважины предполагала пересечения кровли продуктивного пласта непосредственно перед вертикальной скважины, кроме того, пересечение кровли предполагалось под очень малым «углом атаки», в таких условиях очень вели риск «отскока» от кровли, что и произошло при второй попытки пересечения
  3. Большая пространственная интенсивность проектного профиля (проектная интенсивность набора ЗУ 2,4гр/10м) – обусловлена взаимным положением устьев скважин. В таких условиях сильно ограничено пространство для маневра траектории в горизонтальной плоскости.  

 

      2.Обеспечение управляемости КНБК при бурении секции 152,4мм

     Профиль многозабойной скважины 332Р осложнен следующими факторами:

  1. Большие отходы от вертикали – отходы забоев боковых стволов составляют от 1000 до 1200м. При больших отходах значительное влияние на подвижность бурильной колонны (БК) оказывают силы трения со стенками скважинами – чем больше отход, тем больше трение и, соответственно, хуже подвижность БК.
  2. Малая вертикальная глубина – максимальная вертикаль ствола скважины составляет 528м, на конечных забоях боковых стволов вертикали составляют от 420 до 390м. Создание осевой нагрузки (для осуществления подвижности КНБК) происходит за счет веса БК, находящейся в условно вертикальном (с ЗУ менее 70гр) участке ствола скважины. Вес БК в участке ствола с ЗУ более 70гр «работает» против подвижности КНБК из-за трения со стенками ствола скважины. Соответственно, небольшой условно вертикальный участок ствола скважины сильно ограничивает возможности по созданию осевой нагрузки и, соответственно, управляемости КНБК.
  3. Восходящий субгоризонтальный участок с ЗУ более 90гр – общая протяженность стволов скважины с ЗУ более 90гр составляет более 3100м. Вес БК в субгоризонтальном участке скважины не просто затрудняет подвижность БК за счет сил трения, но и «работает» против движения БК, что отрицательно сказывается на управляемости КНБК.
  4. Большая интенсивность набора ЗУ (2,2-3гр/10м) в интервале технической колонны (380-600м) и интервале пересечения вертикальной скважины (600-680м). Большие пространственные интенсивности увеличивают трение БК со стенками скважины, а также сильно ограничивают «право на ошибку» при проводке профиля.
  5. Развороты боковых стволов по АЗ в субгоризонтальном участке – порядка 30гр влево от основного ствола и порядка 40гр вправо от основного ствола. Развороты по АЗ в продуктивном горизонте требуют продолжительных участков направленного бурения (без вращения).
  6. Высокий индекс удаленности от вертикали (ERD) – от 6 до 6,4

     Проектирование КНБК, анализ расчетных нагрузок и моментов, гидравлические расчеты в полном объеме производились инженерной группой ООО «РУСвелл» с применением отечественного ПО «Бурсофтпроект». В процессе проектирования учитывались как расчетные значения, так и опыт бурения, полученный на других месторождениях.  В процессе проектирования разработана серия КНБК с составной бурильной колонной, применение которых позволило эффективно выполнить строительство скважины 332Р. Особенности КНБК и БК:

  1. В нижней части БК располагался легкосплавный бурильный инструмент (ЛБТ) – для максимального облегчения веса БК в субгоризонтальном участке. Это позволило доводить нагрузку до  долота на финальных забоях.
  2. В средней части БК располагались СБТ и ТБТ – для предотвращения синусоидального и винтового изгибов БК в искривленном участке скважины и эффективной передачи осевой нагрузки до нижней части БК.
  3. Верхняя часть БК состояла из УБТ – для создания максимальной осевой нагрузки в условно вертикальном участке скважины.
  4. Подбор длин различных частей БК осуществлялся на основе анализа расчетных нагрузок и моментов таким образом, чтобы управляемость каждой КНБК сохранялась на максимально возможном интервале бурения

     На этапе проектирования было разработано 11 КНБК для бурения секции 152,4мм. Такое количество КНБК обусловлено профилем скважины, а именно высоким индексом удаленности от вертикали (ERD = 6..6,4). Другими словами, согласно предварительным расчетам при проектировании, необходимо было периодически изменять состав БК для того, чтобы тяжелые элементы (УБТ) при бурении находились в условно вертикальном участке скважины и «не заходили» в горизонтальный участок ствола.

      Анализ данных, полученных при бурении секции 152,4мм на скважине №332Р, позволил скорректировать проектные КНБК и сократить их количество. В результате бурение секции 152,4мм удалось осуществить всего 5-ю КНБК, достигнув при этом целевых показателей по проходке по продуктивному пласту с выдерживанием проектного профиля. Таким образом, удалось вдвое сократить плановое количество СПО и, соответственно, время строительства скважины. Данные, полученные при бурении скважины №332Р в последующем были эффективно использованы при проектировании КНБК для строительства скважины №517.

 

     3.Проводка скважины в пределах продуктивного горизонта

    Целевой продуктивный горизонт скважины №332Р на Нарыкско-Осташкинском метаноугольном месторождении находится в относительно молодых Пермских отложениях. Это обуславливает следующие особенности продуктивного горизонта:

  1. Большие углы залегания продуктивного пласта – от 3 до 13гр.
  2. Относительно большая мощность продуктивного пласта – порядка 5м.
  3. В зависимости от направления, продуктивный пласт залегает под разными углами, другими словами, форма залегания продуктивного пласта повторяет рельеф местности на поверхности, а местность на Кузбассе очень холмистая.
  4. Геологически месторождение малоизучено, по сравнению с нефтяными месторождениями, на которых активно ведется эксплуатационное бурение.

    Эти особенности, в совокупности со сложным проектным профилем типа «фишбон» значительно усложнили процесс проводки ствола скважины по продуктивному пласту. Уже в начале первого бокового ствола (БС-1), несмотря на то что фактический профиль полностью соответствовал проектному, был получен выход в кровлю продуктивного пласта. «Вернуться» в продуктивный горизонт удалось только через 100м, то есть порядка 100м ствола скважины будут неэффективны при последующей эксплуатации скважины. Всего за время бурения скважины 332Р зафиксировано порядка 10 случаев приближения к границам пласта, при этом в четырех случаях для возврата в продуктивный пласт потребовалась срезка в открытом стволе на 30-70м выше места контакта с границей пласта. Основной проблемой при проводке скважины являлась слабая изученность залегания продуктивного пласта, для примера - отклонение по вертикали в конце основного ствола между проектным профилем и фактическим профилем, проложенным в продуктивном пласте, составило порядка 18м. Такое отклонение по вертикали между проектом и фактом свидетельствует о большой погрешности стратиграфической модели месторождения, на основе которой проектируется профиль скважины. Слабая изученность месторождения и «холмистая» структура залегания продуктивного пласта обуславливают значительную неопределенность при проводке скважины, зачастую, приближаясь к границе продуктивного горизонта, невозможно было точно определить кровля это или подошва.

   Для решения задачи различения кровли и подошвы продуктивного горизонта специалистами ООО «РУСвелл» был изготовлен опытный образец прибора для Азимутального Гамма Каротажа в процессе бурения (АГК). Бурение БС-5 и основного ствола на скважине 332Р производилось с включением в КНБК прибора АГК. При бурении БС-5 и основного ствола не было ни одного случая выхода за границы продуктивного горизонта, однако было зафиксировано 1 случай приближения к кровле и 1 случай – к подошве. Запись АГК в данных интервалах позволила однозначно определить тип границы продуктивного пласта (кровлю в первом случае и подошву во втором).

     Полноценное применение АГК было реализовано при бурении скважины №517Р Нарыкско-Осташкинского месторождения. Профиль и конструкция скважины №517Р аналогичны скважине 332Р. Проводка скважины №517Р по продуктивному пласту осуществлялось под руководством команды геонавигации. Вкратце, работа геонавигации состоит в следующем: на основе структурной карты строится модель залегания продуктивного пласта с синтетическими кривыми гамма-каротажа, профиль скважины прокладывается таким образом, чтобы ствол находился в пределах продуктивного горизонта. Во время бурения, на основе фактических данных от ЗТС (инклинометрия (ИК), гамма-каротаж (ГК) и т.д.) в модели строится фактический профиль скважины и фактические кривые ГК. На основе сравнения синтетического ГК и фактического ГК происходит корректировка структурной карты пласта. На основе скорректированной структурной карты принимается решение в каком направлении продолжать проводку скважины для того, чтобы ствол оставался в пределах продуктивного пласта. При этом эффективность геонавигации сильно зависит от достоверности изначальной структурной карты месторождения. При бурении скважины №517Р было зафиксировано 8 случаев приближения к границам продуктивного пласта, в 5-ти случаях прогноз геонавигации был корректным, то есть подтверждался при последующем углублении. В 3-х случаях прогноз геонавигации был неверным. Данные, полученные с применением АГК, позволили со 100% вероятностью определить тип границы во всех 8-ми случаях.