Бурение на депрессии - Underbalanced drilling

Бурение на депрессии , или UBD, - это процедура, используемая для бурения нефтяных и газовых скважин, когда давление в стволе скважины поддерживается ниже, чем статическое давление пробуриваемого 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 пластового флюида в скважину. В такой обычной скважине с избыточным балансом 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 отводит добываемые жидкости к сепаратору, позволяя бурильной колонне продолжать вращаться.

Если пластовое давление относительно высокое, использование бурового раствора с меньшей плотностью снизит давление в стволе скважины ниже порового давления пласта. Иногда в буровой раствор вводят инертный газ, чтобы снизить его эквивалентную плотность и, следовательно, его гидростатическое давление по всей глубине скважины. Этим газом обычно является азот, поскольку он негорючий и легкодоступный, но для этого использовались воздух, воздух с пониженным содержанием кислорода, обработанный дымовой газ и природный газ .

Бурение на гибких трубах (CTD) позволяет осуществлять непрерывное бурение и откачку, поэтому можно использовать бурение на депрессии, которое может увеличить скорость проходки (ROP).

Гидравлические системы, используемые при бурении на депрессии

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

  • Сухой воздух. Это также известно как пыль. Здесь используются воздушные компрессоры в сочетании с бустером (который снимает напор с компрессоров и увеличивает давление воздуха, но не увеличивает объем воздуха, идущего в скважину), и единственная жидкость, закачиваемая в скважину, - это небольшое количество масло для уменьшения коррозии.
  • Туман. В поток воздуха добавляется небольшое количество пенообразователя (мыла). Мелкие частицы воды и пены в атмосфере воздуха возвращают обрезки на поверхность.
  • Мыло. В поток добавляется большее количество пенообразователя. Пузыри и скопления пузырьков в атмосфере тумана возвращают обрезки на поверхность.
  • Стабильная пена. В поток добавляется еще большее количество пенообразователя. Это консистенция крема для бритья.
  • Воздушный транспорт. Пробки и пузырьки воздуха в матрице из воды, мыла могут или не могут быть добавлены в жидкий поток воздуха.
  • Газированная грязь. В поток бурового раствора нагнетается воздух или другой газ. Устройства дегазации необходимы для удаления воздуха перед его рециркуляцией.

Преимущества

Недобалансированные скважины имеют ряд преимуществ перед обычным бурением, в том числе:

  • Минимизирует повреждение формации . В обычной скважине буровой раствор нагнетается в пласт в процессе, называемом проникновением , что часто вызывает повреждение пласта - снижение способности пласта передавать нефть в ствол скважины при заданном давлении и скорости потока. Это может быть или не подлежать ремонту. При бурении с недостаточным балансом, если состояние недостаточного баланса сохраняется до тех пор, пока скважина не станет продуктивной, вторжения не произойдет и можно полностью избежать повреждения пласта.
  • Увеличивает скорость проникновения (ROP). При меньшем давлении на забое ствола скважины буровому долоту легче резать и удалять породу.
  • Уменьшение потери циркуляции . Нарушение циркуляции - это когда буровой раствор бесконтрольно попадает в пласт. Большое количество грязи может быть потеряно до того, как образуется надлежащая глинистая корка , или потеря может продолжаться бесконечно. Если скважина пробурена с недостаточным балансом, буровой раствор не попадет в пласт, и проблемы можно избежать.
  • Устраняет заедание дифференциала. Дифференциальное прихватывание - это когда бурильная труба прижимается к стенке ствола скважины так, что часть ее окружности будет испытывать только пластовое давление, в то время как остальная часть будет продолжать толкаться давлением ствола скважины. В результате труба прилипает к стене, и для ее удаления может потребоваться сила в несколько тысяч фунтов, что может оказаться невозможным. Поскольку пластовое давление выше, чем давление в стволе скважины в UBD, труба отодвигается от стенок, что устраняет дифференциальное прихватывание.
  • Уменьшает повреждение пласта и потерю воды. Некоторые горные породы имеют тенденцию к образованию воды. При использовании бурового раствора вода в буровом растворе вступает в реакцию с пластом (в основном глиной) и, по сути, вызывает повреждение пласта (снижение проницаемости и пористости). Использование недостаточно сбалансированного бурения может помочь предотвратить это.

Недостатки

Бурение на депрессии обычно дороже, чем обычное бурение (при бурении наклонно-направленной скважины, для которого требуются инструменты для наклонно-направленного бурения ), и оно связано с собственными проблемами безопасности. Технически скважина всегда находится в состоянии выброса, если в скважину не вытесняется более тяжелая жидкость. Воздушное бурение требует более быстрого увеличения объема ствола скважины, поскольку шлам будет быстрее падать в затрубное пространство, когда компрессоры снимаются с скважины, по сравнению с текучей средой с более высокой вязкостью в скважине. Поскольку воздух является сжимаемым, телеметрические измерения пульсаций бурового раствора во время бурения (MWD) инструменты, которым требуется несжимаемая жидкость, не могут работать. Распространенными технологиями, используемыми для устранения этой проблемы, являются либо электромагнитные инструменты MWD, либо инструменты MWD на кабеле. Скважинная механика обычно более агрессивна еще и потому, что объем жидкости, проходящей через забойный двигатель или забойный молот, больше, чем у эквивалентной жидкости при бурении с балансировкой или избыточной балансировкой из-за необходимости более высоких скоростей вверх по стволу. Коррозия также является проблемой, но ее можно в значительной степени избежать, используя масло для покрытия или ингибиторы ржавчины.

Рекомендации

Нас, Стив, Глава 12 Бурение на депрессии, из Руководства по нефтяной инженерии, Том II, Редактор Роберт Митчелл, 2007, страницы II-519–569. Справочник можно получить от Общества инженеров-нефтяников. [1]