Гибкие насосно компрессорные трубы гнкт

Колтюбинг: перспективные методы добычи тяжелой нефти

Колтюбинг (от англ. «coiled tubing» — колонна гибких труб) — это установка с гибкой непрерывной насосно-компрессорной трубой (ГНКТ) для проведения работ по освоению и капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин. Технология колтюбинга была разработана в 1950 годах, но широкое применение получила только ближе к концу 1980-х.

Преимущества технологии ГНКТ заключается в том, что гибкая труба способна проникать в горизонтальные и боковые отводы скважины, при этом не приходится тратить время на монтаж/демонтаж колонны. Именно это делает технологию колтюбинга дешевле и экологичней классических методов.

Область применения колтюбинга

Прежде всего, колтюбинг используют при исследовании месторождений, бурении и ремонтно-восстановительных работах. Однако, сейчас колтюбинг применяют для добычи высоковязкой, «тяжелой» нефти.

Наибольшее распространение технология получила в северных регионах Канады и США (на Аляске), но в последнее время активно применяется и на месторождениях в России.

Оборудование для колтюбинга

Колтюбинговая установка используется для транспортировки и подачи ГНКТ необходимого диаметра в скважину.

Как правило, оборудование для колтюбинга устанавливается на самоходное шасси или полуприцеп. На рисунке 1 показаны основные компоненты установки:

• силовая установка,
• кабина управления,
• рабочая катушка,
• инжекторная головка,
• противовыбросное оборудование.

Рис. 1. Установка ГНКТ

Размер трубы подбирается в зависимости от проводимых работ. Обычно диаметр труб варьируется в пределах 19–114 мм. ГНКТ сматывается с рабочей катушки, установленной на раме тягача. Далее труба проходит через инжекторную (устьевую) головку, которая создаёт необходимое усилие для продвижения насосно-компрессорной трубы внутри скважины с учётом преодоления силы трения и давления в стволе.

Оптическое волокно для технологии колтюбинга

В процессе бурения, а также при проведении ремонтно-восстановительных работ с применением колтюбинга необходимо доставлять оборудование в нужную точку скважины и обеспечивать непрерывную связь со спускаемым оборудованием. Для решения этой задачи широко применяются грузонесущие геофизические кабели производства Инкаб.

В процессе исследования месторождений, а также при проведении работ по повышению эффективности добычи необходимо контролировать текущие процессы в добывающей скважине, в частности — температуру по всему стволу добывающей скважины.

Для непрерывного мониторинга температуры (DTS) используют кабели-датчики с оптическим волокном в качестве распределенного датчика. Инкаб производит линейку кабелей-датчиков, оптимально подходящих для решения этой задачи. Наибольшее применение получила конструкция SensoWire.

Рис. 2. Кабель для колтюбинга — конструкция SensoWire

Для мониторинга температуры в конструкции используется высокотемпературное волокно. Кабель располагается внутри гибкой, насосно-компрессорной трубы в добывающей скважине и защищен от агрессивной среды — для изготовления стального оптического модуля применяемся сталь марки 304, а армирующая броня изготавливается из оцинкованной проволоки.

Подробнее о материалах, вариантах исполнения и технических характеристиках смотрите на странице конструкции.

Источник

Перспективы применения гибких насосно-компрессорных труб в России

PROНЕФТЬ. Профессионально о нефти. – 2018 — № 3(9). – С. 63-67

С.М. Симаков
Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Ключевые слова: нестандартное оборудование, гибкие насосно-компрессорные трубы (ГНКТ), колтюбинговые установки, актуальные задачи сегодняшнего дня, решение задач на перспективу

Колтюбинговые установки в настоящее время позволяют выполнять практически все виды операций по капитальному ремонту скважин, при этом они полностью автоматизированы и являются прототипами буровых установок и станков будущего. Структура запасов, их глубина залегания, доступность с каждым годом становятся все сложнее, и рядовые операции уже не отвечают тем задачам, с которыми мы сегодня сталкиваемся. Строительство более сложных скважин требует разработки и применения нестандартного оборудования. Это касается систем заканчивания скважин с многостадийным гидроразрывом пласта и гибких труб как основного инструмента, отвечающего современным требованиям. Наблюдается тенденция к наращиванию длины горизонтального участка трубы, увеличению ее диаметра. Изменилась и толщина стенки применяемых труб, используются разностенные, оптимизированные под конкретные скважинные условия (темпированные) трубы. Рассмотренное в статье оборудование на месторождениях П еще не применялось, поэтому важно заблаговременно подойти к решению задачи корректного подбора всех ключевых аспектов как с технической, так и с технологической точки зрения.

Prospects for coiled tubing development in Russia

PRONEFT». Professional’no o nefti, 2018, no. 3(9), pp. 63-67

S.M. Simakov
Gazpromneft NTC LLC, RF, Saint-Petersburg

Keywords: non standard coil equipment, coiled tubing unit, today’s challenges, perspectives of the challenges solution

At present time, coiled tubing units perform almost all types of intervention operations. These units are fully automated, and in fact are pilot models of future drilling and workover rigs. Unfortunately, reserves structure, depth and accessibility are becoming more complex each year so that standard operations no longer address challenges we face today. Drilling of more complex wells require development and application of non-standard equipment. This includes multistage fracturing completion systems and CT as the main tool that meets modern requirements. Nowdays, there is a clear tendency for the increase in CT length and diameter. CT wall thickness has also been changed. Service companies start to apply tapered CT strings optimized for certain well conditions. Equipment, which is discussed in the article has not yet been used in the fields of Gazprom Neft. Therefore, it is very important to approach the problem of the correct selection of all key aspects both from a technical and technological point of view in advance.

Введение

Применение ГНКТ для решения актуальных задач

Рис. 1. Общий вид центра управления установкой ГНКТ повышенной грузоподъемности (NOV) 2 3/8″

Установка ГНКТ с емкостью узла намотки 6500 м и диаметром гибкой трубы 2 3/8″ (60,3 мм) может использоваться:

для управления равнопроходными муфтами МГРП на горизонтальных интервалах длиной 2000 м и более, где требуется приложить дополнительную нагрузку более 10 кН;

при управляемом бурении, когда в телесистему входит электрический ориентирующий прибор повышенной мощности, способный на забое разворачивать винтовой забойный двигатель (ВЗД) вокруг своей оси, при этом за счет угла перекоса профиль коридора проводки скважины может составлять 1 м;

на скважине сложной конструкции, где необходимо использование технологии темпирования.

Очевидно, что работа с трубами диаметром 60 мм на глубине более 6000 м невозможна без силовой установки с гарантированным запасом прочности по грузоподъемности инжекторной головки. Существуют западные компании, выпускающие инжекторные головки с электроприводом, что позволяет:

• повысить грузоподъемность установки;
• исключить зависимость от температурных условий;
• кратно увеличить скорость спускоподъемных операций (СПО);
• повысить управляемость.

Установка ГНКТ с длиной барабана 6500 м и диаметром 2 7/8″ (73,0 мм) (рис. 2) может использоваться для выполнения МГРП через гибкую трубу, что обеспечивает явное преимущество в скорости перехода между стадиями, в объеме прокачиваемой жидкости из-за отсутствия необходимости заполнения объема НКТ до начала ГРП и на стадии «продавки», т.е. в режиме Flush. Следует также отметить уникальную возможность проведения повторных МГРП через гибкую трубу в скважине с открытыми портами, когда жидкость ГРП точечно, так же как и в случае с выборочным открытием/закрытием портов, закачивается в определенный порт.

Рис. 2. Установка ГНКТ повышенной грузоподъемности (NOV) 2 7/8″: а – вид сбоку; б – вид сверху

Ограничением в данном случае может быть расстояние между портами МГРП, но для условий Западной Сибири, где расстояние варьируется от 50 до 100 м, это не критично. Можно предположить, что в случае с незацементированными портами при проведении каждой последующей стадии МГРП, возможны утечки жидкости гидроразрыва в ранее сформированные трещины. Следует отметить, что при подборе скважины-кандидата для проведения МГРП через гибкую трубу 2 7/8″ должны учитываться расход жидкости гидроразрыва и давление закачки.
Транспортировка узла намотки с длиной ГНКТ 6500 м в перечисленных случаях возможна на отдельно стоящем трале, однако существуют установки с нестандартным расположением барабана относительно оси трала. На рис. 3 показан барабан с гибкой трубой диаметром 2 3/8″ (60,3 мм) длиной 9000 м.
При перечисленных преимуществах, рассмотренные установки ГНКТ имеют два недостатка – высокую стоимость и большую массу. Первый приводит к удорожанию проекта, второй требует получения разрешительной документации на провоз негабаритного груза. И здесь появляется возможность для сервисных компаний продумать поэтапное введение большеразмерных ГНКТ с тенденцией на уменьшение стоимости сервиса за счет предложения охвата большего числа скважин и сокращения транспортных расходов на доставку труб.

Рис. 3. Установка с нестандартно расположенным барабаном с гибкой трубой диаметром 2 3/8″ длиной 9000 м

Часто задают вопрос, существует ли нормированное время на проведение той или иной технологической операции. Такого времени нет и быть не может, но есть скоростной режим спускоподъема гибкой трубы. В настоящее время скорость СПО с гибкой трубой независимо от ее диаметра на вертикальном участке составляет 15-20 м/мин, на горизонтальном – 5–10 м/мин. Поскольку с глубиной увеличивается время СПО, равное в среднем примерно 40 % общего производительного времени, увеличение глубины скважин должно быть нивелировано повышением скорости СПО как минимум в 2 раза. В Северной Америке скорости СПО уже давно превышают 50 м/мин. На рис. 4 приведен монитор записи рабочих параметров СПО, когда скорость первичного спуска составляет более 160 фут/мин (48,7 м/мин).

Рис. 4. Пример записи параметров СПО

Следует также обратить внимание на качество дорожного покрытия на отечественных месторождениях. Не секрет, что промысловые дороги в РФ по качеству покрытия уступают западным, что отражается в вездеходном исполнении техники, поступающей с заводов. На проходимость в условиях Западной Сибири, где используется вездеходная колесная база 6×6, влияет и сама длина несущей конструкции. Практика применения оборудования не только в рыхлых песках Западной Сибири, но и в условиях распутицы Оренбуржья показывает, что короткие установки имеют определенное преимущество перед их аналогами с прицепами.

Различие в выполнении технологических операций с ГНКТ и проведении ГРП обусловливает конструктивные особенности применяемых технических средств, но есть и схожие моменты, например, длительное пребывание персонала в компьютерном центре управления ГРП (Data Van) и установкой ГНКТ (Coil Unit). Здесь следует уделить внимание наличию потенциала для увеличения рабочего пространства в кабине оператора, поскольку при современных высокотехнологических операциях контроль их выполнения осуществляется не только непосредственно буровым оператором, но и другими специалистами на скважине. При этом необходимо сократить время оперативного совместного реагирования на ситуацию.
Задачи ставятся не только перед сервисными компаниями, обслуживающими ГНКТ, но и перед производителями оборудования. Решения необходимо находить на основании запросов от нефтедобывающих компаний, которые, в свою очередь, руководствуются поиском оптимальных технологий добычи углеводородного сырья при ухудшающейся структуре запасов.

Установка ГНКТ в перспективе видится многофункциональным комплексом, обеспечивающим выполнение технологических задач и корректировку процесса проведения работ в режиме реального времени. Решения могут быть разными, от рядовых до высокотехнологичных, так же как и система предупреждения отказов оборудования вследствие низкого давления в системе, изменения толщины стенки гибкой трубы или ее формы.

Заключение

Список литературы

1. SPE/ICoTA Coiled Tubing and Well Intervention Conference and Exibition 27–28 Mar 2018. The Woodlands Waterway Marriot Hotel & Convention Center. The Woodlands, Texas, USA
2. Hydraulic Fracture Placement Assessment in a Fiber Optic Compatible Coiled Tubing Activated Cemented Single Point Entry System / A. Gustavo [и др.] // . — 2018.
3. Колтюбинг повышает эффективность мультистадийных гидроразрывов на Новопортовском месторождении / [и др.] // — 2017.

Reference

1. Proceedings of SPE/ICoTA Coiled Tubing and Well Intervention Conference and Exhibition, The Woodlands, Texas, USA, 27–28 March of 2018.
2. Gustavo A. et al., Hydraulic fracture placement assessment in a fiber optic compatible coiled tubing activated cemented single point entry system, SPE 189842- MS, 2018.
3. Belov A. Coiled tubing boosts efficiency of multistage hydraulic fracturing technique in Novoportovskoe field (In Russ.), SPE , 2017.

Ссылка на статью в русскоязычных источниках:

The reference to this article in English is:

Источник

Гибкие насосно компрессорные трубы гнкт

Колтюбинг
нового поколения

Не секрет, что российская нефтяная отрасль промышленности многие годы придерживалась стратегии роста добычи углеводородов за счет неуклонного освоения все новых участков недр . И несмотря на то, что основными целями нефтегазодобывающих компаний по-прежнему являются более полное извлечение углеводородного сырья и снижение себестоимости этого процесса, сегод-няшний день вносит свои коррективы: с одной стороны, многие из месторождений уже вышли на стадию зрелой разработки ekс падающей добычей, с другой — ученые открывают все новые залежи полезных ископаемых, которые залегают все глубже.

То есть в добыче возрастает доля трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ).

Разработка ТРИЗ требует значительных инвестиций и использования новейших технологий. Классические решения, позволяющие решать проблему разработки ТРИЗ и восстановления нефтеносности старых скважин имеют свои пределы, которые во многих случаях уже достигнуты.

Тем не менее, наука не стоит на месте: не только постоянно разрабатываются новые технологические процессы, но и находят широкое применение уже известные методики.

Особенно в последнее время стали развиваться технологии, связанные с использованием длинномерной трубы, более известные как «колтюбинг» и изобретенные в США в далеких 50-х годах. Почему же в последнее время это направление получило «второе дыхание»
в России? Для начала разберемся в самой технологии.

Итак, колтюбинг (англ. coiled tubing), или как его еще называют «технология «намотанной
трубы» — это перспективное активно развивающееся направление нефтегазового спец-оборудования, касающееся и бурения скважин, особенно наклонно-направленных (включая гидроразрыв пласта), их капитального ремонта (КРС)и промывки, а также геофизических исследований. Кроме того, колтюбинг эффективен при интенсификации притока нефти и газа, каротажных работах. Общим для всех этих работ является применение гибких металлических непрерывных труб.

Суть технологии заключается в том, что вместо привычных, соединенных высаженными замками с крупной замковой резьбой бурильных труб, внутри скважин спускаются гибкие, непрерывные трубы, которые могут изгибаться под землей, работать в боковых
и горизонтальных стволах, обеспечивая механическую и гидравлическую связь между режущим инструментом (долотом), работающим на забое, и поверхностным бурильным оборудованием. Это более дешевая и экологичная замена, не требующая операций сборки/разборки бурильной колонны, и успешно применяемая в условиях высококоррозийной среды и высоких температур.

За последние годы спектр выполняемых с помощью колтюбинговых технологий работ многократно усложнился, раньше это были в основном простые промывки, а теперь проводятся сложнейшие технологические операции, включая водоизоляционные работы
и зарезку боковых стволов на больших глубинах.

Сами колтюбинговые установки делятся на 3 тяговых класса: легкий , средний и тяжёлый (в России применяются все — в зависимости от глубин скважин) и бывают мобильными , блочными и гибридными (т.е. колтюбинг и буровая в одном агрегате).

Оборудование для колтюбинга включает не только гибкие металлические трубы на установке, но и различное внутрискважинное и наземное оборудование :

• колтюбинговый агрегат (в т.ч. катушку с трубами, инжекторную головку);
• буровой насос;
• бустерную установку или специальные компрессоры для
• нагнетания инертного газа;
• технику для нагрева технологической жидкости, генератор инертного газа и разнообразное устьевое оборудование.

В состав дополнительного оборудования могут также входить и забойные двигатели,
многочисленные насадки, режущие инструменты, породоразрушающие инструменты, отклонители, пакеры и др. приборы.

Наиболее значительный эффект гибкие трубы дают при бурении.

Особенно перспективным является применение горизонтального бурения гибкими трубами дополнительных горизонтальных стволов из колонны старой скважины при доразработке зрелых месторождений на поздней стадии, вовлечении в разработку ТРИЗ, восстановления бездействующих и малодебитных скважин. Колтюбинг уже сегодня позволяет вовлечь
в разработку значительную часть, а в перспективе — практически все забалансовые запасы углеводородов в России.

На зрелых месторождениях с низким пластовым давлением колтюбинг дает возможность работать с незаглушенной скважиной, куда можно постоянно закачивать аэрированные жидкости для поддержания депрессии на пласт и предотвращения загрязнения призабойной зоны пласта (ПЗП). Кроме того, использование колтюбинга совместно с другими перспективными технологиями позволяет дополнительно извлекать до 40 % углеводородного сырья, что крайне важно при доразработке таких месторождeний.

Проведение буровых работ с помощью колтюбинга исключает некоторые аварийные ситуации, касающиеся внезапных выбросов и открытого фонтанирования; позволяет разрушать породу в условиях депрессии, т.е. с отрицательным перепадом давления в системе скважина-пласт.

Источник