Технологии «намотанной трубы» (англ.: coiled tubing) используют гибкие непрерывные трубы длиной до 20 км вместо обычных буровых и насосно-компрессорных труб (НКТ). Они применяются на внутрискважинных работах, в том числе на горизонтальных и боковых стволах – при капитальном ремонте (включая гидроразрыв пласта), бурении, геофизических исследованиях.
Особенность гибких труб в том, что их можно безопасно применять на герметизированном устье скважины, то есть без ее глушения. Это позволяет исключить большинство факторов негативного воздействия на пласт и скважину, поинтервально обрабатывать действующие скважины практически любой конструкции и профиля в автоматическом режиме. Ствол скважины можно проводить по тонким пластам с полным сохранением их коллекторских свойств. На сегодняшний день хорошо освоены следующие колтюбинговые операции:
Наиболее перспективно применение гибких труб при бурении на депрессии, то есть с отрицательным перепадом давления в системе скважина-пласт (при этом дебит нефтяной скважины увеличивается в 3-5 раз, а затраты на бурение и его продолжительность снижаются в 2-3 раза). Помимо всех преимуществ, колтюбинг также имеет природоохранный эффект за счет снижения вредных выбросов (объем шлама снижается в 3,3 раза за счет меньшей потребности в буровом растворе), сокращения производственной площади (в 2 раза) и времени работ на месторождении. По данным Тюменского государственного нефтегазового университета, на очистку НКТ требуется в среднем в 4,7 раза меньше времени, на промывку песчаных пробок – в 3,6 раза, на кислотную обработку пласта – в 2,8 раза, на ремонтно-изоляционные работы – в 10,2 раза.
«Особенно перспективным является применение горизонтального бурения гибкими трубами дополнительных горизонтальных стволов из колонны старой скважины при доразработке истощенных месторождений на поздней стадии, вовлечении в разработку трудноизвлекаемых запасов, восстановление бездействующих и малодебитных скважин, – считает Леонид Груздилович, председатель Ученого совета Центра развития колтюбинговых технологий (источник: http://www.ssa.ru/articles/entry/05A94F9.htm). – Бурение гибкими трубами позволяет уже сегодня вовлечь в разработку значительную часть, а в перспективе – практически все забалансовые запасы углеводородов и добывать дополнительно в России до 50 млн т нефти и до 30 млрд. м³ газа ежегодно».
Даже очень прочную стальную трубу сложно опустить и поднять с глубины 2-3 (иногда 4-5) км под давлением в сотни атмосфер, в незаглушенной скважине. Поэтому для работы с гибкой трубой предназначены комплексы специального оборудования и оснастки.
«В России применяются колтюбинговые установки различного тягового класса (зависит от глубин скважин), различного исполнения (мобильные, блочные и гибридные), а также различного ценового класса (зависит от состава оборудования, производителя, требуемых параметров и т.д.), – рассказывает
1999 год, когда ЗАО «Фидмаш» (в составе российско-белорусской группы предприятий ФИД – Белорусского фонда развития и поддержки изобретательства и рационализации) создало опытный образец мобильной колтюбинговой установки, признанной лучшей в конкурсе РАО «Газпром», можно считать стартом технологии на российском экономическом пространстве. Вот уже несколько лет продукция «Фидмаша» лидирует на российском рынке колтюбинга, серьезно потеснив иностранные марки.
«В 2006 году мы начали выпуск колтюбинговой установки, развивающей модель среднего класса МК20Т, – рассказывает Елена Лапотентова, Генеральный директор ЗАО «Фидмаш» (Минск). – Она смонтирована на полноприводном шасси МЗКТ (10х10), разработанном по заказу ЗАО «Фидмаш». МК20Т комплектуется новыми разработками – это более функциональная подъемная теплоизолированная кабина оператора, оснащенная системами управления и контроля-регистрации (СКР-3) нового поколения, и узел намотки гибкой трубы повышенной емкости, позволяющий работать с трубой Ø38,1 мм и длиной до 5000 м. Предусмотрена система предупреждающих сигналов и программируемых остановок. Система управления оснащена сенсорным монитором, на который выводится в режиме реального времени текущая информация. Но основному усовершенствованию подверглось «сердце» колтюбинговой установки – инжектор (механизм подачи трубы), повысились его надежность и ресурс (почти в два раза), что достигнуто за счет улучшения конструкции цепей и подбора специальных материалов».
Позднее была введена в эксплуатацию установка тяжелой серии МК30Т, предназначенная для бурения боковых стволов и горизонтальных участков скважин, проведения селективных гидроразрывов пластов. В базовом варианте мобильный комплекс МК30Т оснащен инжектором грузоподъемностью до 36 т и гибкой трубой диаметром 44,5 мм (рабочая длина 3500 м). После незначительного переоснащения комплекс МК30Т может работать с трубами Ø38,1 и Ø50,8 мм.
Последняя действующая разработка компании – МК40Т с тяговым усилием инжектора 40 т, трубой Ø60,3 мм и длиной до 3500 м (или Ø73 мм и длиной 2200 м). Установка смонтирована на полуприцепе с седельным тягачом повышенной проходимости и включает барабан с гибкой трубой, инжектор, направляющую трубу («гусак») с изменяющимся радиусом для подачи труб в инжектор, кабину оператора с панелью управления и автономный силовой блок для обеспечения энергией барабана, инжектора и органов управления поста оператора.
«На сегодня очень привлекательны гибридные установки – колтюбинг и буровая в одном агрегате, – считает Андрей Гиль, коммерческий директор «ООО Техновелл». – Такие установки сейчас производит компания Foremost. Из инноваций, возможно, найдут применение установки с гибкой трубой для шахт, горного дела, для коммунальных хозяйств».
ЗАО «Фидмаш» также имеет в планах производство гибридной установки М50, которая в теории наделит применение бурильных труб с резьбовыми соединениями преимуществами использования длинномерной безмуфтовой гибкой трубы.
Сейчас в России в технологиях колтюбинга используются гибкие трубы всех четырех мировых производителей: американских фирм Tenaris Coiled Tubes (Presicion Tube Technology), Quality Tubing и Global Tubing, а также российского ОАО «Уралтрубмаш».
«Продукция каждого производителя находит своего покупателя, однако трубы различаются между собой техническими характеристиками, прочностью и качеством, – говорит Андрей Гиль. – Компания Global относительно недавно появилась на рынке, и качество ее продукции еще не проверено эксплуатацией. Заявленное ноу-хау – сварка поперечного шва трением, как улучшение качества, еще не апробировано в тяжелых условиях и довольно спорно. Ведь тот же Tenaris давно и успешно применяет сварной шов «bias» (на косую), и как показывает практика, основной проблемой является не данный шов, а продольный по всей длине трубы, который образуется при формировании трубы из полос. Именно в нем могут образоваться трещины и свищи – как при производстве, так и во время эксплуатации. Большую роль играет также сама технология изготовления трубы, качество применяемой стали и штрипса (листов), и конечно система контроля готовой продукции. Все это организовано компанией Tenaris на самом высоком уровне. К сожалению, российский производитель пока не смог достичь такого же качества, однако его продукция интересна более низкой ценой и меньшими сроками поставки».
«Зарубежные компании выпускают длинномерные трубы нескольких категорий прочности, со значениями модулей упругости σт= 48,3 ÷ 74,5 Н/мм2, σв= 55,2 ÷ 79,3 Н/мм², – рассказывает Владимир Шуринов, директор Центра развития колтюбинговых технологий (Москва). – Они производятся из углеродистой стали А606 (тип 4) и А607 по стандартам ASTM. Российские трубы серийно выпускаются размерами Ø38,1 мм и Ø33,5 мм (материалы: сталь S420MC, сталь А606 тип 4), а под заказ – и других типоразмеров.
Гибридная установка
Трубы до Ø50,8 мм используют при капитальном ремонте скважин (в том числе при гидроразрыве пластов), трубы Ø60,3 мм и более – при бурении. Для глубоких скважин применяют также трубы с переменной толщиной стенки.
Трубы поставляются намотанными на стандартные катушки с ребордой Ø2840-4570 мм, сердечником Ø1830-3300 мм, осевой длиной 1520-2100 мм. В зависимости от диаметра трубы на катушке может быть намотано от 2-5 тыс. м (большие диаметры) до 20 тыс. м (для Ø19,1 мм).
Применение труб больших диаметров ограничено транспортными габаритами и массой бунта труб, поэтому для колтюбингового бурения в континентальной России пока используются трубы не более Ø66,7 мм. Отрабатываются технологии укрупнения бунта труб непосредственно на скважине путем сварки поперечных стыков. Однако получить равнопрочное с телом трубы сварное соединение сложно».
«К материалу длинномерных труб в бунтах (ДТБ) предъявляются достаточно высокие эксплуатационные требования, так как в процессе работы необходимо обеспечить максимальное количество спуско-подъемных операций, – говорит Андрей Брылкин, коммерческий директор ОАО «Уралтрубмаш» (Челябинск). – Трубы при этом подвергаются растяжению под собственным весом и знакопеременному изгибу, нагружаются внутренним давлением, испытывают воздействие агрессивных сред. Кроме того, налицо тенденция к увеличению глубины скважин, что требует еще более высоких эксплуатационных свойств труб.
Срок службы ДТБ зависит от их качества и от соблюдения условий эксплуатации. В частности, механические повреждения способствуют образованию трещин и последующему разрушению ДТБ. Нарушение технологии сварки при стыковке концов труб приводит к их быстрому разрушению по месту сварки. Уменьшение радиуса направляющей дуги может в 3-5 раз уменьшить срок службы ДТБ. Отсутствие необходимого контрольно-диагностического оборудования на колтюбинговой установке может привести не только к преждевременному износу трубы, но и к ее обрыву».
Сейчас средняя наработка ДТБ «Уралтрубмаша» составляет около 80 спуско-подъемных операций – качество труб повысилось благодаря применению сталей импортного производства и модернизации оборудования.
Колтюбинговые технологии на сегодняшний день представлены в России довольно широко и применяются многими сервисными и добывающими компаниями.
Диаметр, мм | Стенка, мм |
---|---|
19,1 | 2,0-3,0 |
25,4 | 2,2-3, |
31,8 | 2,2-4,4 |
33,5* | 2,2-4,0 |
38,1 | 2,4-4,8 |
44,5 | 2,6-5,2 |
50,8 | 2,8-5,2 |
60,3 | 2,8-6,0 |
66,7 | 4,4-6,0 |
73,0 | 3,2-6,0 |
88,9 | 3,4-6,0 |
*«русский» размер
Таб. 1. Типоразмеры стальных гибких труб
«Ранее, в 90-х годах XX века, первопроходцами в этой области являлись такие компании, как «Сургутнефтегаз», «Татнефть», «Газпром», – рассказывает Юрий Куликов, технический директор ООО «Техновелл». – Для многих колтюбинг был экзотикой, но за последние 8-9 лет количество установок значительно увеличилось. Это связано с активизацией российских компаний по внедрению финансово выгодных инноваций, высокой окупаемостью колтюбинга, значительным сокращением затрат при производстве капитального ремонта скважин, а также с приходом на рынок зарубежных сервисных компаний – Schlumberger, BJ-Services, Halliburton и других. Зарубежные компании пришли в Россию с богатым опытом и со своими технологиями, и успешно применяют их. На их примере многие российские компании также обзавелись колтюбинговыми флотами и расширяют спектр проводимых операций.
Однако вмешательство финансового кризиса оставило свой отрицательный след в развитии технологий. Так, многие российские компании сократили объемы применения гибких труб, заморозили развитие новых направлений и расширение спектра изученных технологий».
«Сегодня очень важно иметь не только технику, но и технологии, – резюмирует Леонид Груздилович (источник: там же). – Большинство предприятий, эксплуатирующих колтюбинговые агрегаты, используют только 3-5 технологий. В этом случае эффективность работы недостаточно высока. Необходимо, чтобы каждая компания, имеющая колтюбинговую технику, имела возможность использовать хотя бы 15-20 известных основных технологий».
Олег Никитин, EnergyLand.info
Фото компаний-производителей
На заставке фото ЗАО «Фидмаш»