Tehnologija izrade bušotina II 8. predavanje - rgf.rs semestar/Tehnologija izrade busotina II... · 8. Horizontalno bušenje (4) Tehnologija bušenja 2 Slide 3 6. Konstrukcija horizontalnih

8. Horizontalno bušenje (4) Tehnologija bušenja 2 Slide 1

ININŽŽENJERSTVO NAFTE I GASAENJERSTVO NAFTE I GASA

Tehnologija Tehnologija izrade izrade bubuššotinaotina IIII

8. predavanje


Konstrukcija horizontalnih bušotina

Cementacija horizontalnih bušotina

Granaste bušotine

Bušotine sa produženim dometom


6. Konstrukcija horizontalnih bušotina

Do dostizanja horizontalnog dela kanala, tj. do dostizanja ugla nagiba od oko 90o, konstrukcija horizontalnih bušotina ne razlikuje se od uobičajenih za vertikalne i koso-usmerene bušotine.

Prečnici dleta

Prečnici dleta za bušenje, tj. izradu horizontalnog dela u bušotinama velikog radijusa krivine jednaki su prečnicima dleta za vertikalno i koso-usmerene bušotine u sličnim formacijama. Za bušenje srednjeg radijusa krivine sa porastom ugla otklona po jedinici dužine manjih od 2,4º/10 m, najveći prečnici dleta iznose 311,1 mm (12¼”), a kod porasta ugla otklona po jedinici dužine većih od 2,4º/10 m maksimalni prečnici iznose 250 mm (9 7/8”).

Za bušotine malog radijusa krivine dleta mogu imati maksimalni prečnik do 165,1mm (6½”), a uobičajeno je bušenje dletima prečnika 114,3 mm (4½”). Kod izrade horizontalnih delova bušotina sa izuzetno malim radijusom krivine, primenjuju se bušaće glave sa mlaznim ispiranjem prečnika 31-64 mm (1¼”-2½”).


Zacevljenje horizontalnih kanala bušotina

Kod prvih horizontalnih bušotina, u više od 80% slučaja, ostavljeno je otvoreno dno (“open hole”), kao najekonomičniji i sa stanovišta racionalnosti buduće proizvodnje najpovoljniji način opremanja tih bušotina. Međutim, takvo opremanje kanala bušotine zavisi od povoljnih geomehaničkih osobina proizvodnih formacija i od uslova u kojima druge krovinske ili podinske formacije svojim hidrauličkim ili geomehaničkim osobinama neće smetati tokom eksploatacije fluida iz produktivnih formacija.Poslednjih godina unapređenjem tehnologije zacevljenja bušotina, do kraja formiranja radijusa krivine u skladu sa geološkom građom i dužinom kanala, uobičajeno se ugrađuje tehnička kolona zaštitnih cevi i tek nakon njene cementacije buši se horizontalni deo kanala bušotine. Nakon završetka horizontalnog kanala primenjuje se neki od načina opremanja bušotine.Svakoj pojedinoj lokaciji odgovara specifična konstrukcija bušotine u zavisnosti od dubine ciljne formacije, geološkog sastava te formacije, ali i od formacija koje zaležu iznad produktivnih, tj. formacija koje se protežu do površine, zatim od stečenog iskustva na tom ili sličnim poljima, od zahteva sigurnosti pri radu, kao i od zaštite čovekove okoline i dr.


Opremanje horizontalnog kanala bušotine

1) Otvoreno dno (“open hole”),

2) Izgubljena kolona zaštitnih cevi (“liner”) sa prethodno izrađenim otvorima okruglog ili izduženog oblika (“sloted liner”),

3) Izgubljena kolona zaštitnih cevi sa prethodno izrađenim otvorima i jednim ili više pakera

4) Cementirana i perforirana (napucana) izgubljena kolona (“liner”)


1) Otvoreno dno (“open hole”)

-Najekonomičnije (najjeftinije) rešenje,

-Moguće u zavisnosti od geomehaničkih osobina tj. u konsolidovanim formacijama,

-Teške stimulacije sloja,

-Teška kontrola utiskivanja ili proizvodnje duž kanala bušotine,

-Kod prvih horizontalnih bušotina, uglavnom je ostavljano otvoreno dno, ali sadašnji trend je izbegavanje ovog načina opremanja zbog nemogućnosti kontrole.


2) Izgubljena kolona zaštitnih cevi (“liner”) sa prethodno izrađenim otvorima okruglog ili izduženog oblika (“sloted liner”)

- “Lajner” sa prethodno izrađenim otvorima se ugrađuje zbog zaštite od urušavanja bušotine,

-Mogu se koristiti alati kao što je savitljivi tubing,

-Koriste se lajneri s prorezima, ili lajner i filter (katkada se s filtrom postavlja šljunak),

-Lajner s prorezima može sprečiti prodor peska ali je podložan začepljenju,

- Usled otvorenog međuprostora između lajnera i zida bušotine, stimulacija je otežana. Selektivna proizvodnja (jedne zone – intervala) i injektiranje su takođe otežani.


3) Izgubljena kolona zaštitnih cevi sa prethodno izrađenim otvorima i jednim ili više pakera

-Pri ovom opremanju, spoljašnji pakeri (ECPS) su postavljeni oko lajnera sa prorezima, radi podele dugih horizontalnih intervala u nekoliko manjih sekcija,

-Ovaj metod obezbeđuje izolaciju ograničenih zona i može da se iskoristi za stimulaciju ili kontrolu proizvodnje/injektiranja duž kanala bušotine,

-U bušotinama sa mnogo zakrivljenosti (nije potpuno horizontalna), može biti otežano postavljanje lajnera sa više spoljašnjih pakera.


4) Cementirana i perforirana (napucana) izgubljena kolona (“liner”)

- Samo horizontalne bušotine srednjeg i velikog radijusa mogu se cementirati i peforirati,

- Najskuplji način,

- Bušotina se može stimulirati i obezbediti najbolja kontrola proizvodnje i injektiranja njenom dužinom.


Prikazani su primeri nekih od načina zacevljenja horizontalnih bušotina primenjenih u Severnoj Dakoti, SAD, na polju “Baken”, zatim u Alberti, Kanada, na poljima “Swan Hills” i “Edson” te u severoistočnoj Britanskoj Kolumbiji, Kanada, na polju “Jean Marie”.


7. Cementacija horizontalnih bušotina

Laboratorijska ispitivanja u koso-usmerenim i horizontalnim delovima kanala bušotina pokazala su da pravila utvrđena za vertikalne bušotine ne vrede u potpunosti u uslovima iskošenja. U intenzivno koso-usmerenim i horizontalnim kanalima postoji težnja taloženja krhotina stena i oteživača isplake na donjim zidovima kanala, a takođe i izdvajanje slobodne vode na gornjim zidovima kanala bušotine. Kod potiskivanja cementne mešavine, makar i velikim kapacitetima, zaostaju ti čepovi uz zidove i stvaraju brazde kojima je, nakon stvrdnjavanja cementne kaše u cementni kamen, moguće pretakanje fluida između različitih formacija prekrivenih cementnim kamenom. Da se to ne bi dogodilo bitno je postići granicu tečenja isplake koja se utvrdi u modelu pri laboratorijskim uslovima. Pre utiskivanja razdeljivača i cementne kaše potrebno je dugotrajno kondicionirati kanal bušotine, tj. ispirati i potpuno obraditi isplaku da bi imala ujednačene i potrebne osobine. Uz veće napone smicanja nego za vertikalne bušotine, potrebno je da cementna kaša namenjena za horizontalne bušotine ima i što manju strukturnu viskoznost.


Da bi prstenasti prostor između zida bušotine i zaštitnih cevi zadovoljavajuće zaptivao, bitno je potpuno istiskivanje isplake cementnom mešavinom. To najviše zavisi od režima proticanja cementne mešavine i koncentričnosti zaštitnih cevi i kanala bušotine. Za uspešnu cementaciju treba da se ostvari turbulentni protok cementne kaše. Terensko iskustvo je pokazalo da 67% odstojanja predstavlja minimum, neophodan za obezbeđenje uklanjanja isplake iz užeg dela prstenastog prostora. Teškoća održavanja turbulentnog toka oko ekscentričnog niza zaštitnih cevi je prikazana na slici. Kritična vrednost Reynolds-ovog broja raste 2,5 puta kada se odstojanje smanji od 67% do 40%. Željena koncentričnost postiže se postavljanjem krutih centralizera na zaštitne cevi, koji ujedno moraju da izdrže i sam teret cevi. Praksa je utvrdila da rastojanje između dva centralizera, u cilju zadovoljavanja kriterijuma koncentričnosti, iznosi najviše 6,1 m.Uklanjanje brazdi ispunjenih isplakom i nabušenim materijalom pomaže i ugradnja na zaštitne cevi žičanih strugača, a naročito šetnja sa cevima (kratko uzdužno kretanje 3-6 m, svaka dva minuta) i njihovo obrtanje sa 10-20 o/min, tokom potiskivanja cementne kaše.


Vrednost kritičnog Reynolds-ovog broja kao funkcija ekscentričnosti.


Kontrola filtracije je posebno važna u horizontalnim bušotinama, zato što je izloženost mešavine dugim, propustljivim profilima mnogo opsežnija nego u vertikalnim bušotinama. Za smanjenje filtracije (preporučuje se API filtracija manja od 50 ml/30 min) dodaje se ZnO, koji generalno ne povećava viskoznost cementne kaše.

Za uspešnu cementaciju potrebno je razmotriti nekoliko osobina cementne mešavine. Neke od ovih osobina su kritičnije u horizontalnim cementacijama nego pri običnim cementacijama. Dve od najvažnijih osobina su stabilnost mešavine i fltracija.

Stabilnost mešavine

Stabilnost mešavine je uvek važna, ali čak i više u kosim bušotinama. Postoje dve osobine koje određuju stabilnost mešavine: slobodna voda i sedimentacija. Slobodna voda je važna zato što ona može migrirati na gornji zid bušotine i stvoriti otvorene kanale kroz koje bušotinski fluidi mogu proticati. Sedimentacija stvara cementni kamen male čvrstoće, visoke poroznosti uz gornji zid kanala bušotine. Mada, izdvajanje slobodne vode i sedimentacija mogu nastati zajedno, one nisu neophodno povezane. Jedna može lako egzistirati bez druge. Za sprečavanje izdvajanja slobodne vode i poboljšanja stabilnosti cementne mešavine ista se obrađuje pogušćivačima i/ili solima metala koji stvaraju kompleksne hidrokside.


Kada se cementira zadnji deo izgubljene kolone zaštitnih cevi (“liner”), a prednji koji će biti u proizvodnji ostavlja bez cementnog kamena, uobičajeno se postavljaju šeširi (“cement basket”), koji sprečavaju ili bitno ograničavaju protok cementne kaše u neželjeni deo prstenastog prostora.

Pre upotrebe, cementnu mešavinu treba laboratorijski ispitati i postići da:-nema izdvajanja slobodne vode, a što se postiže sa testom stajanja cementne kaše u staklenoj menzuri sadržine 250 ml, zatvorenoj staklenim čepom, nagnutom u položaj kao i deo kanala bušotine koji se želi cementirati,-nema taloženja čvrstih čestica tokom mirovanja cementne kaše, test se sastoji u razdvajanju uzorka na dve polovine po visini i proveri gustine, dozvoljena je razlika u gustini do 0,02 kg/dm3,-bude kompatibilna sa isplakom i razdeljivačem, tj. da se na mestu mešanja sa njima ne izazove flokuliranje, koagulacija ili značajna promena reoloških osobina,-viskoznost bude dovoljno mala kako bi se omogućilo kratko vreme potiskivanja.


8. Granaste bušotine

izgled i svrsishodnost kanala bušotine u proizvodnoj formaciji, jeste u mogućnosti izrade tzv. granaste-višekanalne bušotine (“multilateral well”).

Takvim bušotinama, koje osim glavnog kanala imaju i više bočnih kanala sa otvorenim dnom bez opreme, postiže se veće raskrivanje proizvodnih formacija. Rezultat toga je veći indeks proizvodnosti bušotine i veći stepen iskorišćenja produktivnog fluida iz ležišta.

Prednosti primene koso-usmerenih ili horizontalnih bušotina, sa obzirom na

1953 U Rusiji je izbušena prva višekanalna bušotina. Najduža od nekoliko izbušenih laterala je imala 161 m.

1979 Prve granaste bušotine u basenu Delaware i Andarko, Texas.

1988 Svetski rekord postavljen izradom 10 laterala iz jedne horizontalne bušotine; kompanija “Gardes Directional Drilling”, North Louisiana.

1991 Kompanija “Petro-Hunt Corp.” izradila dvostrano suprotnu lateralnu bušotinu; Austin.


Različiti tipovi višekanalnih-lateralnih bušotina




9. Bušotine sa produženim dometom

Bušotine sa produženim dometom (“extended reach well-ERW”), se generalno definišu kkaaoo bubuššotinotinee gde je odnos merene dubine (MD) prema stvarnoj gde je odnos merene dubine (MD) prema stvarnoj vertikalnoj dubini (TVD) vevertikalnoj dubini (TVD) većći od dvai od dva. Drugim rečima, ako je ležište na dubini od 3000 m (TVD) treba izbušiti dvostruko više od ove dubine da bi došli do ležišta tj. merena dužina (MD) treba da je bar 6000 metara. U poslednje vreme postoji tendencija izrade takvih tipova bušotina. Jedna od takvih, je bušotina M16 na lokalitetu Wytch Farm, England sa merenom (kosom) dužinom od 11287 m i rastojanjem od ose ušća (horizontalnim dohvatom)10728 m koju je izradila kompanija BP AMOCO.

Suština kod izrade ovih tipova bušotina, odnosi se na rešavanje problema sa trenjem i torzijom, na čišćenje kanala bušotine od nabušenog materijala kao i na stabilnost kanala bušotine. Takođe, jedan od značajnih problema kod izrade ovih tipova bušotina, je i proračun potrebnog kvaliteta zaštitnih cevi na istezanje i sabijanje. Pri tome se mora uzeti u razmatranje, trenje tj. oslanjanje zaštitnih cevi o zidove kanala bušotine kako kod spuštanja tako i kod eventualno potrebnog vađenja.





Iz tih razloga zaštitne cevi se uobičajeno spuštaju u bušotinu sa različitim gustinama isplake u zaštitnim cevima i međuprostoru, da bi se povećala ili smanjila njihova težina u zavisnosti od mesta gde se kolona trenutno nalazi. Kvalitet zaštitnih cevi treba da zadovolji i uslove torzije, jer se u toku spuštanja primenjuje i rotacija zaštitnih cevi u cilju prolaska kroz jako koso-usmerene ili horizontalne delove kanala bušotine.Terenska praksa je pokazala da pri dužinama preko 8500 m otpor kretanju (drag) postaje suviše veliki i onemogućava navigacijskom sklopu i dletu funkcionisanje. U nekim ERW bušotinama vreme manevra može da traje i 48 h tako da i taj aspekt treba razmotriti ukoliko troškove bušenja treba držati na minimumu.

U sledećoj tabeli su prikazane osnovne karakteristike raznih tipova horizontalnih bušotina.


RADIJUS KRIVINA

Veliki Srednji Mali Izuzetno mali

POVEĆANJE UGLA

OTKLONA

6º-18º/100 m 2,4º-15º/10 m 4,5º-9º/m 45º-90º/0,3 m

POLUPREČNIKKRIVINE

300-1000 m 40-310 m 6-12 m 0,3-0,6 m

HORIZONTALNIDOHVAT

preko1000 m 600-1200 m 75-135 m 30-60 m

PREČNIKBUŠOTINE

bezograničenja

121-235 mm311,1mm saq = 2,4º/10m

121-165 mm do oko 64 mm


NAČINBUŠENJA

“rotary” ili vijčanim

motorima za koso-

usmerene ili horizontalne

sekcije

posebne konstrukcije

vijčanih motora za

radijus krivine.

”Rotary” ili vijčani motori

za horizontalne

sekcije

posebne konstrukcije

alatki za izradu

radijusa krivine i hor.bušenje sa

“rotary”sistem

ili vijčanimmotorima

mlazno ispiranje nevezanih i slabo vezanih stena

SASTAVBUŠAĆIH ALATKI

uobičajene

teške bušaće šipke do

q = 5º/10 mkompre.savit.bušaće šipke

za q > 5º/10 m

posebne alatke

tubinzi povijeni pomoću

hidrauličkog podupirača

RADIJUS KRIVINA



DLETA uobičajena uobičajena

za “rotary”način

uobičajena. Za vijčane

motore PDC sa

zakošenjem

bušaća glava za mlazno ispiranje

ISPLAKE uobičajene uobičajene polimerne polimerne

MERENJA uobičajena

“MWD” u bušotinama156 mm i

većeg

posebna nisu moguća

JEZGROVANJA uobičajena, neograničeno

uobičajena, neograničeno

sa jezgrenim cevima do 1m nisu moguća

RADIJUS KRIVINA



CEMENTIRANJA uobičajena

uz opsežno centriranje u

radijusu krivine.Česta

upotreba “liner”-a

uz opsežno centriranje u

radijusu krivine.Česta

upotreba “liner”-a

nisu moguća

RADIJUS KRIVINA



KRAJKRAJ

Documents

Tehnologija izrade bušotina II 8. predavanje - rgf.rs semestar/Tehnologija izrade busotina II... · 8. Horizontalno bušenje (4) Tehnologija bušenja 2 Slide 3 6. Konstrukcija horizontalnih