1. № 11 • ноябрь 2006 15
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
Расширяемые тр бные изделия, в общем, внедря-
ются сравнительно хорошо. В настоящее время насчи-
тываются десят и новых омпаний, использ ющих та-
ие изделия в б рении и за анчивании с важин, и же
спешно завершено нес оль о сотен операций с ними.
Расширяемые тр бные изделия использованы в с ва-
жинах л биной более 28 тыс. ф т (1 ф т = 0,3048 м), с
забойной температ рой 204 °С. Из всех сл чаев при-
менения расширяемых тр бных изделий с важина од-
но о проходно о диаметра имеет наибольший потен-
циал.
При нынешних темпах работ для полно о внедре-
ния техноло ии провод и с важин одно о проходно-
о диаметра, а ожидают, потреб ется, по меньшей
мере, еще пять лет [1]. Тем не менее, для достиже-
ния этой цели непрерывно проводят различные ис-
следования и промысловые э сперименты, а та же
моделирование и стендовые испытания. Промеж -
точной целью является станов а в с важине хвос-
тови ов одно о проходно о диаметра.
ИСТОРИЯ ВОПРОСА
Из отовление расширяемых тр бных изделий и
обращение с ними должно быть др им, чем с обыч-
ными тр бами. Помимо металл р ии, необходимо
тщательно онтролировать проходной диаметр и все
дефе ты. Фреттин - оррозия и дефе ты, а вн т-
ренней, та и нар жной поверхности, мо т прояв-
лять себя а место образования трещины при рас-
ширении металла [2]. Эти проблемы можно в значи-
тельной мере преодолеть, отчасти, п тем осторож-
но о обращения, а это делается с тр бами, из о-
товляемыми из сплава 13Cr.
Проблемы. Свойства тр бы после расширения,
особенно сопротивление смятию после расширения,
должны быть близ ими свойствам стандартной тр -
бы, отор ю можно заменить. Поэтом в настоящее
время в центре внимания находится промеж точная
цель – б ровые или э спл атационные хвостови и
для применения при низ их давлениях жид ости (не
аза). В тех сл чаях, о да перепад давления может
стать проблемой, расширяемые хвостови и все же
мо т быть полезными для сохранения диаметра
ствола в процессе строительства с важины, с пос-
лед ющим применением обычно о хвостови а для
величения прочности. Продолжаются исследования
в направлении разработ и более прочных и деше-
вых расширяемых тр бных изделий с ерметичными
для аза соединениями и повышенной прочностью
смятию и разрыв от вн тренне о давления.
СКВАЖИНА ОДНОГО
ПРОХОДНОГО ДИАМЕТРА
РАСШИРЯЕТ ВОЗМОЖНОСТИ
П. Фишер, реда тор
Хотя та ие с важины по а что не б рятся в промышленном масштабе, то обстоятельство, что
исследования проводятся до сих пор и про нозир ется э ономичес ий эффе т, являются ар -
ментами в польз то о, что, в онце онцов, б рение этих с важин станет широ омасштабным
Для б рения с важины действительно одно о про-
ходно о диаметра треб ются два расширения. Сна-
чала проводится оло олообразное (или растр бное)
расширение верхней тр бы, в отором затем расши-
ряется нижняя тр ба. Вн тренний диаметр оло ола
лишь немно о превышает нар жный диаметр распо-
ла аемой в нем нижней тр бы. Помещаемый межд
этими дв мя тр бами эластомерный омпа нд вы-
полняет ф н ции подвесно о стройства и плотни-
теля. В идеале, обе тр бы – нижнюю и верхнюю –
вместе с растр бом, или оло олом, необходимо
расширять за один рейс.
Зона пере рытия тр б, или оло ол, является о -
раничивающим фа тором с точ и зрения тр б. До сих
пор пра тичес ий предел пластичес ой деформации
без рис а разрыва тр бы определяется оэффици-
ентом расширения 30 %. Расширение 9 5/8 х
11 3/4-дюймовой тр бы обеспечивает вн тренний
диаметр 10,4". При этом степень основно о расши-
рения составляет 17 %. Если для создания част ов
стволов одно о диаметра необходимо использовать
оло ол, то расширение тр бы для е о создания дол-
жно составлять 24 %, что не выходит за пределы до-
п стимо о оэффициента расширения. Это делает
9 5/8 х 11 3/4-дюймовые тр бы пра тичес и прием-
лемыми для строительства с важины одно о проход-
но о диаметра.
Приложение процесса расширения для 5 1/2 х
7-дюймовых тр б дает вн тренний диаметр 6,1" и
степень расширения 25 %, то да а тр ба для со-
здания он са должна расширяться на 42 %, что пре-
вышает пра тичес ий предел расширения. Тр ба, о-
торая на пра ти е может быть расширена вн три
оло ола для создания с важины одно о проходно о
диаметра, имеет наименьший диаметр 7 5/8 х
9 5/8". Коэффициент расширения для нее составля-
ет 19 %, вн тренний диаметр величивается до 8",
то да а верхняя тр ба расширяется под оло ол
на 29 % [3]. Применение тр б меньше о диаметра
сопряжено с проблемами; не ис лючено, что с даль-
нейшим развитием техноло ии это б дет возможным.
Еще одна проблема возни ает с оло олом при
проведении цементировочных операций – ствол с ва-
жины должен миним м на 1–1,5" превышать нар ж-
ный диаметр оло ола для свободно о прохождения
цементно о раствора. Рычажные расширители и б -
ровые долота со смещенным центром мо т решить
эт задач , но при этом, видимо, должны принимать-
ся специальные меры. Например, при создании с ва-
жины одно о проходно о диаметра 9 5/8 х 11 3/4"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

2. НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И16 № 11 • ноябрь 2006
б ровой хвостови расширяется до вн тренне о ди-
аметра 10,4", а тр ба под оло ол – до нар жно о
диаметра 11,8". Необходимый для цементирования
зазор 1,5" треб ет диаметра ствола 13,4". Это озна-
чает, что б ровое долото должно величить диаметр
ствола с 10,4 до 13,4", или на 127 %.
Преим щества. Прежде все о, цельнотельные
расширяемые тр бные изделия использ ют при воз-
ни новении непредвиденных сит аций, треб ющих
станов и промеж точной обсадной олонны, напри-
мер, при б рении через истощенн ю зон , для пре-
дотвращения по лощения б рово о раствора и со-
хранения диаметра ствола. Постепенно эти сл чаи
применения расширяемых тр бных изделий были
дополнены ремонтными операциями в старых с ва-
жинах и борьбой с водопроявлениями [1]. Достиже-
ние одно о диаметра ствола с важины еще более
величит перечисленные преим щества.
Время относится очевидным достоинствам,
обеспечиваемым с важинами одно о проходно о
диаметра. Это анало ично том , что ожидается от
реализации про рамм меньшения зазора межд
стволом и обсадной олонной, пос оль величе-
ние диаметра ствола в прод тивной зоне на аж-
дый дюйм сверх необходимо о для он ретной про-
д тивности с важины, в не отором смысле, озна-
чает прямые быт и. К достоинствам техноло ии
можно отнести след ющее.
• Меньший объем шлама.
• Уменьшенное отношение флюиды/цемент.
• Меньший диаметр направляющей олонны.
• Сохранение диаметра ствола на онечной л -
бине с важины.
• Повышенная с орость проход и при провод е
стволов меньше о диаметра.
• Потенциально, возможность применения менее
мощных б ровых станово .
Затраты мо т со ращаться бла одаря всем пе-
речисленным выше достоинствам. Меньшие диамет-
ры ствола мо т со ратить на 59 % объем даляемо-
о шлама, на 38 % вес обсадной олонны, 42 % мас-
с потребляемо о цемента и 44 % объем б рово о
раствора. Исследование п тем моделирования б -
рения с важины с длиной ствола 29 000 ф т в водах
л биной 5000 ф т по азало, что общая э ономия
затрат может составить 12–31 млн долл. [1].
Повышение эффе тивности операций. Мето-
ды станов и расширяемых тр бных изделий быст-
ро совершенств ются. Важным достижением, ото-
ро о добилась омпания Enventure Global Technology,
стала однорейсовая система; она заменяет систе-
мы, треб ющие нес оль их сп с ов инстр ментов в
ствол при строительстве с важины одно о проход-
но о диаметра. Она была испытана в действ ющей
с важине в онце 2004 . и все еще находится на
стадии разработ и [4]. Однорейсовая система вы-
полняет след ющие операции.
1. За репляет расширяем ю однорейсов ю забой-
н ю омпонов /инстр ментальн ю олонн вн три
тр б для сп с а в с важин до онечной л бины.
2. С избыт ом расширяет низ тр бы для форми-
рования оло ола под послед ющ ю олонн с ва-
жины одно о проходно о диаметра.
3. Устанавливает цементировочный па ер, ото-
рый может использоваться для идравличес о о рас-
ширения вверх и напротив.
4. Расширяет остальн ю тр б до едино о про-
ходно о диаметра.
5. Пос оль при расширении тр ба орачивает-
ся и в пределах длинных расширяемых се ций сте-
пень орачивания невозможно точно про нозиро-
вать, на сл чай возни новения нештатной сит ации,
в люченная в инстр ментальн ю олонн отрезная
фреза, даляет люб ю излишнюю длин тр бы, о-
торая может выст пать за пределы верхней части
оло ола. В настоящее время для выполнения этой
операции треб ется отдельный рейс.
БУРЕНИЕ СКВАЖИН С ЭКСТРЕМАЛЬНО
БОЛЬШИМ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ СМЕЩЕНИЕМ
ЗАБОЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ
Система строительства с важин одно о проход-
но о диаметра ствола с большой протяженностью в
бо овом направлении б дет использоваться по тем
же причинам, по оторым ос ществляется обычное
б рение с важин с большим смещением забоя от
верти али (Extended Rich Drilling – ERD). Задача со-
стоит в том, чтобы избежать рабочих проблем, та-
их, например, а ие встречаются в Ма еллановом
проливе с жасными по одными словиями, де ом-
пания Total решила обеспечить дост п своим мес-
торождениям близ о. О ненная Земля п тем б ре-
ния с важин с с ши. Эти с важины ERD имеют изме-
ренн ю длин ствола 36 693 ф т.
Точно та же, омпания BP планир ет использовать
с важины ERD, за ладываемые на Северном с лоне
Аляс и, для достижения разведочной площади Либер-
ти в с ованном льдом море Бофорта, расположенной
примерно в 14,5 м от бере а. И онечно, с ществ ет
э оло ичес ая жемч жина – месторождение Уитч-
Фарм, де б рили с важины ERD с ре ордной изме-
ренной длиной ствола 37 001 ф т. Конечно, здесь та-
ие с важины б рили не для снижения э оло ичес ой
опасности, а в связи с тем, что длинные оризонталь-
ные част и стволов в большей мере онта тировали
с пластом, что мо ло приводить повышенным отбо-
рам из аждой с важины, со ращению числа проб -
ренных с важин и возможности использования менее
развитой инфрастр т ры.
Кроме то о, бла одаря объединению техноло ий
ERD и создания с важин одно о проходно о диамет-
ра пол чают два др их преим щества: во-первых,
преим щества с важин мало о диаметра и, во-вто-
рых, значительное величение протяженности бо о-
вых стволов, оторые онта тир ют с ораздо боль-
шим объемом пласта, чем обычные с важины ERD, с
про нозир емым эффе том величения добычи. Та-
ая омбинация может дополнительно со ратить не-
обходимое число с важин и инфрастр т р для раз-
работ и месторождения, что л чшает э ономичес-
ие по азатели разработ и месторождения.
Анализ техничес ой ос ществимости прое та при
разработ е строительства с важин был выполнен для
одно о р пно о оператора в Северном море, а
часть предварительной инженерной проработ и и
прое тирования. Этот анализ охватывает с ществ -
ющее нефтяное месторождение и намеченный на
ближайшее время прое т разработ и л бо оводно-
о азово о месторождения с использованием с ва-
жин с подводной стьевой армат рой. При этом было
выполнено сопоставление обычно о б рения и ис-
пользования расширяемых обсадных олонн приме-
нительно разработ е месторождения с провод ой
с важин ERD.
Исследование продемонстрировало возможность
величения протяженности бо овых стволов на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

3. № 11 • ноябрь 2006 17
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т Е Х Н О Л О Г И И
25–100 % с меньшением опасности возни новения
б ровых проблем на обоих месторождениях. Др ие
исследования техничес их хара теристи б рения и
б ровых затрат на тех же североморс их месторож-
дениях по азали, что стоимость проб ренной с ва-
жины и время б рения мо т быть снижены, по мень-
шей мере, на 40 млн долл., или на 30–50 % с ще-
ств ющих се одня ровней б ровых затрат и време-
ни б рения бла одаря применению цельнотельных
расширяемых тр бных изделий или техноло ии стро-
ительства с важины одно о проходно о диаметра [5].
Первоначальное моделирование по азало, что при
использовании обычной техноло ии б рения прод -
тивно о пласта на с ществ ющем нефтяном месторож-
дении можно было бы дости н ть бо овыми стволами
протяженностью 8,5 м при значительном б ровом
рис е. Компания-оператор стала обладателем миро-
во о ре орда при б рении с важин ERD, становлен-
ным с большим тр дом, но позволившим, тем не ме-
нее, подтвердить справедливость принятой модели.
Затем эта модель была модифицирована, чтобы
честь эффе т в лючения дв х цельнотельных расши-
ряемых хвостови ов в онстр цию с важины; моде-
лирование по азало, что протяженность бо ово о
ствола можно величить на 50 %. В рез льтате после-
довательной станов и дв х цельнотельных расширя-
емых хвостови ов оризонтальное смещение забоя от
верти али может составить примерно 12,7 м. П тем
изменения в модели с важины одно о проходно о
диаметра, числа и диаметра хвостови ов разной дли-
ны и с разными л бинами станов и, по азано, что
можно добиться протяженности бо ово о ствола
15 м при использовании 9–11 последовательно с-
танавливаемых хвостови ов одно о проходно о диа-
метра; длина аждо о та о о хвостови а составляет
от 1000 до 3000 ф т близ онечной отмет и. Профиль
с важины протяженностью 15 м отражен ниже.
Горизонтальное смещение забоя, м 15 220
Измеренная длина ствола
на онечной отмет е, м 16 310
Истинная л бина по верти али
на онечной отмет е, м 3030
Гл бина начала рез о о
от лонения ствола от верти али, м 345
Длина част а ствола
при зенитном ле 79,33°, м 9327
Конечное значение зенитно о ла 89°
Для достижения оризонтально о смещения забоя
от верти али более 12,7 м необходимо, чтобы хво-
стови и одно о проходно о диаметра были бы меха-
ничес и совместимы с омбинированной 5 1/2 х
6 5/8-дюймовой б рильной олонной мар и S и зам-
овыми соединениями, доп с ающими повышенный
вращающий момент при свинчивании тр б. Гидрав-
личес ий анализ по азывает, что для эффе тивно о
б рения и за анчивания с важин с более протяжен-
ным стволом потреб ются б ровые насосы повышен-
ной мощности, развивающие давление более
5500 ф нт/дюйм2
(1 ф нт/дюйм = 6,89 КПа) и превы-
шающие мощность обычных трехцилиндровых б ро-
вых насосов [5].
Пос оль обращение с расширяемыми тр бами
не может быть та им же, а с обычными тр бами,
применительно предпола аемым прое там б рения
с важин с чрезвычайно большой протяженностью бо-
ово о ствола, необходимо рассмотреть возможнос-
ти использования тр б из мя ой мало леродистой
стали и читывать тот фа т, что б рильные тр бы и
все сп с аемые впоследствии инстр менты б д т он-
та тировать толь о с одной стороной хвостови а.
Смя чение ряда та их эффе тов, в лючая сниже-
ние рис а, связанно о с трением при продольном
перемещении б рильных тр б, обеспечивается час-
тичным применением методов, оторые в настоящее
время реализ ются при б рении с важин с э стре-
мальным оризонтальным смещением забоя от вер-
ти али (например, использование снижающих тре-
ние флюидов, роли ов, тефлона), чтобы меньшить
износ при величении протяженности бо ово о ство-
ла. Для достижения э стремальной длины бо ово о
ствола 16,1 м может возни н ть необходимость про-
е тирования, испытания и применения в с важине
дополнительных методов снижения трения. Контроль
рис а, связанно о с трением при продольном пере-
мещении б рильных тр б в процессе операций, име-
ет решающее значение для странения та о о рис-
а. Анализ по азывает, что ма симальный ожидае-
мый износ обсадных тр б в самом верхнем хвосто-
ви е с важины одно о проходно о диаметра не пре-
вышает доп стимо о ровня 5–6 %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Достижение в с важине ERD протяженности бо-
ово о ствола в 16,1 м производит л бо ое впе-
чатление, но это весьма тр дная задача. В настоя-
щее время авторы проведенно о исследования ре-
оменд ют пра тичес и достижим ю цель – 14,4 м,
оторая все же более, чем на 50 % превышает воз-
можности обычной техноло ии б рения.
На середин 2006 . намечалось проведение допол-
нительных исследований, предпола ающих одно рат-
ный (либо дв х- или трех ратный) сп с КНБК при раз-
личных значениях зенитно о ла, свойствах б рово о
раствора, длины хвостови а и др их параметров, мо-
делир ющихся при планировании операций с расши-
ряемыми тр бными изделиями в Северном море. Ма-
ловероятно, что строительство с важины одно о про-
ходно о диаметра начнется до онца 2006 .
В ачестве метода решения задач в непредвиден-
ных сит ациях техноло ия применения расширяемых
тр бных изделий настоящем времени хорошо оп-
робована. Эта техноло ия лежит та же в основе стро-
ительства с важин одно о проходно о диаметра, о-
торое, в онце онцов, о ажет наибольшее влияние
на разработ месторождений завтрашне о дня.
Перевел В. Иванов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Waddell K., «Advances in single-diameter well technology:
The next step to cost-effective optimization», SPE 90818, ATCE,
Houston, Sept. 26–29, 2005.
2. Jabs M., «Using expandable metal technology to create a
monobore well», OTC 16670, Offshore Technology Conference,
May 3–6, 2004.
3. Dean В., L. Cook and D. Brisco, «Monodiameter drilling liner
- from concept to reality», SPE/IADC 79790, SPE/IADC Drilling
Conference, Amsterdam, Netherlands, February 19–21, 2003.
4. Flippov A., et al., «Continued evolution of the one-trip
expansion, single-diameter wellbore», Paper OTC 17437,
presented at the 2005 Offshore Technology Conference,
Houston, May 2–5, 2005.
5. Bell R., R. McKee, E. Zwald, D. Lewis and P.V. Suryanarayana,
«Single-diameter technology capable of increasing extended-
reach drilling by 50 %», Paper OTC 17828-PP, Offshore
Technology Conference, Houston, May 1–4, 2006.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»